Densimet® 및 TZM 냉각 인서트 - 완벽한 알루미늄 캐스팅을 위해
알루미늄 캐스팅 시, 금속 용융물이 몰드로 부어지고 가압됩니다. 이런 방식으로 실린더 헤드, 림 그리고 기타 많은 캐스트 부품이 제작됩니다. 이 공정 중에 캐스팅 공구는 600°C 이상의 열을 받는 거친 금속 용융물을 반복적으로 견딜 수 있어야 합니다. 당사의 텅스텐 금속 합금 Densimet®과 몰리브덴 합금 TZM으로 제작된 인서트에는 전혀 문제가 되지 않습니다.
당사는 냉각 인서트, 인서트, 스프루 부시, 그 외 구성요소와 반제품을 제공하여 여러분만의 요건에 맞추어 몰드를 최적화할 수 있도록 해드립니다. 또한 당사에서 3D 기술을 이용하여 높은 정확도로 생산할 수 있는 냉각 채널이 있는 인서트도 제공합니다.
한 눈에 보는 장점:
더욱 짧은 사이클 시간으로 향상된 생산성
여러분 제품의 상단 표면
품질몰드의 긴 서비스 수명
균열 없는 몰드
구멍 없는 캐스트 부품
핫스팟 방지 > 기공 없는 캐스트 부품
여기에서 당사의 소재 사양을 살펴보십시오.
액상 알루미늄이 강철 모드를 때리면 몰드에 균열, 부식, 침식이 발생하며, 표면에는 알루미늄이 달라붙게 됩니다. 철이 함유된 소재가 Al 용융물에 풀리거나, 알루미늄의 빠른 유속 때문에 강철이 떨어져나가면 몰드의 표면이 더욱 마모 됩니다.
온도 변화 또한 금속 용융물 주조 시 공구와 구성요소에 영향을 줍니다. 온도 분포의 차이와 열팽창계수의 차이는 열 응력을 초래합니다. 이러한 열 피로로 인한 균열과 변형은 전체 구성요소 불량의 원인이 됩니다.
따라서 알루미늄 몰드에 이상적인 소재는 가장 엄격한 기계적, 열역학적, 화학적, 마찰공학적 요건을 만족해야 합니다. 크로뮴과 몰리브덴과 같은 원소가 첨가된 합금을 포함한 기존의 열간 공구강은 더 이상 오늘날 기대되는 요건을 만족하지 못합니다. 그러면 어떻게 해야할까요? 비용을 절약하고 생산성을 높이고자 한다면 강한 응력을 받는 몰드에 고품질 소재를 이용해야 합니다.
당사의 알루미늄 캐스팅용 소재
몰리브덴과 텅스텐은 고융점 금속으로 유명합니다. 이런 금속들의 녹는점은 1700°C가 넘습니다. 몰리브덴은 2610°C에서 녹으며 텅스텐은 녹는점이 3407°C에 이릅니다. 두 소재 모두 강철의 1/3정도의 낮은 열팽창계수를 지니고 있습니다. 반대로, Densimet의 열전도성은 1.2343 스틸의 약 4배 정도입니다.
360 GPa에서 약 385 Gpa의 높은 탄성률로 고온에서도 충분히 높은 강도를 확보합니다. 몰리브덴과 텅스텐의 기계적 속성은 변형률, 순도, 재결정 수준에 따라 다릅니다. 이 소재들의 상온은 강화 열간공구강보다 강도가 더 낮습니다. 하지만 650°C에서는 그 강도가 열간공구강과 비슷해집니다.
| D2M | D185 | TZM | 1.2343 steel | |
| 부식 | + | + | ++ | -- |
| 산화 | 600°C부터 | 600°C부터 | 400°C부터 | 무시할 수 있을 정도 |
| 열전도성 (500°C) [W/m K] | 65 | 90 | 127 | 30 |
| 주기적 열응력에 대한 저항 | ++ | ++ | ++ | -- |
| 충격 강도 | - | - |
0 | ++ |
| 인장 강도 Rm (RT*) [MPa] | 990 | 800 |
780 | 1200 - 1600 |
| 인장 강도 (500°C) [MPa] | 670 | 600 | 500 | 100 - 1400 |
| 항복 강도 Rp0.2 (RT*) [MPa] | 700 | 600 |
730 | 1000 - 1400 |
| 항복 강도 Rp0.2 (500°C) [MPa] | 460 | 420 |
490 | 650 - 900 |
| 파단 연신 A5 (RT*) [%] | 18 | 10 |
19 | 10 - 15 |
| 파단 연신 A5 (500°C) [%] | 16 | 7 |
15 | |
| 탄성률 [GPa] | 360 | 385 |
320 | 214 |
| 열팽창계수 αth (500°C) [10-6 K-1] |
5.6 | 5.2 | 5.5 | 13.0 |
| 경도 [HRC] | 최대 31 | 최대 31 | 25 | >45 |
*RT = 실온
++(매우 좋음), +(좋음), --(덜 좋음)
TZM: 몰리브덴(티타늄 0.5%, 지르코늄 0.08%, 탄소 0.01-0.04%)
D185: 97% 텅스텐, 나머지: 니켈 및 철
D2M: 90% 텅스텐, 나머지: 니켈, 몰리브덴, 철
텅스텐 합금 D2M 및 D185
순수 텅스텐은 가공하기가 극도로 까다로우며 저온에서는 매우 부서지기 쉽습니다. 따라서 텅스텐은 몰드 건조 분야에서 복합재료의 성분으로만 이용됩니다. Densimet®은 철과 니켈 또는 철, 니켈, 몰리브덴을 이용하여 만들어집니다. 당사의 2페이즈 소재는 바인더 페이즈와 함유된 텅스텐 입자로 이루어져 있습니다.
철, 니켈, 몰리브덴을 첨가하면 순수 텅스텐보다 기계적으로 가공하기가 훨씬 쉬워집니다. Densimet®의 텅스텐 함량은 최대 97%입니다.
당사는 주로 Densimet® 185 (D185) 와 Densimet® D2M으로 알루미늄 캐스팅용 인서트를 제작합니다. D2M은 기계적 강도가 더욱 높기 때문에, 이 소재는 보통 고압 캐스팅에 이용됩니다. D185는 특히 높은 열전도성 때문에 주로 중력 주조와 저압 캐스팅에 사용하여 몰드에서 온도가 최적으로 분포될 수 있도록 합니다. 여러분께서 적합한 소재를 찾으실 수 있도록 기쁘게 조언해드리고 도와드리겠습니다.
몰리브덴 합금 TZM
TZM의 물리적 속성은 순수 몰리브덴과 매우 유사합니다. 하지만 극도로 미세한 탄화물이 소량 포함된 TZM은 순수 몰리브덴보다 강하며, 재결정 온도가 더 높고 크리프 내성 또한 더욱 강합니다.
당사 소재의 상세한 이점
- 훌륭한 열전도성
훌륭한 열전도성
당사의 텅스텐 중금속 합금 Densimet®과 몰리브덴 합금 TZM의 열전도성은 일반적인 강철보다 최고 4배 더 좋습니다. 따라서 중요 부위의 몰드가 상당히 더 빠르게 식어 더 짧은 시간에 더 많은 캐스팅 사이클을 실시할 수 있습니다.
또한 열이 빠르게 사라지기 때문에 알루미늄 캐스팅의 미세구조(수지상 구조 암 간격)이 확연히 더 미세합니다. 결과적으로 여러분의 제품의 기계적 속성을 최적화(예: 강도 향상)하는 데 유용합니다. 몰리브덴과 텅스텐의 높은 열전도성은 열이 빠르게 소산되도록 하여 몰드 인서트와 캐스팅 코어 사이의 온도 변화가 적게할 수 있도록 해줍니다.동일한 에너지를 투입할 때, 당사의 몰드 인서트의 표면 온도는 강철에 비해 확연히 더 낮습니다. Densimet®의 높은 열전도성과 함께 생각해보면, 이러한 특성은 캐스팅 공정 도중 몰드 인서트에 균열이 생길 위험이 없다는 것을 뜻합니다.
알루미늄 용융물이 고르게 경화되지 않으면 종종 동공이나 기공과 같은 캐스팅 불량이 생깁니다. 이러한 현상은 벽의 두께가 다양한 분야에서 가장 많이 발생합니다. 이것은 표적 열 제거로 방지할 수 있습니다. 당사의 텅스텐과 몰리브덴 합금은 소재가 더 빨리 경화되어야하는 알루미늄 캐스트를 정확하게 냉각합니다. 이렇게 하면 많은 경우에 캐스팅 불량을 피하고 복잡한 추가 냉각에 비용을 쓸 필요가 없어집니다.
- 낮은 열팽창성
낮은 열팽창성
캐스팅 중에 알루미늄 용융물이 몰드 인서트의 온도가 더 낮은 표면과 닿게 되면, 종종 소재에 열피로 균열이 생깁니다. 그러면 몰드에 균열이 그물망처럼 생기게 됩니다. 특히 고압 캐스팅에서 그렇게 되기 쉽습니다. Densimet®과 TZM의 열팽창계수는 강철의 3분의 1수준으로 더 낮아 몰드에 열피로 균열이 생기는 것을 피할 수 있습니다. 따라서 완성된 캐스트에서 최적의 표면 품질을 얻으실 수 있습니다. 더 낮은 폐기율과 더 낮은 수리 비용이라는 장점을 누려보세요.
- 낮은 마모성
낮은 마모성
열간 강철 몰드의 표면 경도는 어느 정도 횟수로 캐스팅 작업을 하고 나면 낮아지기 시작합니다. 반면 고융점 금속의 경우 더 낮은 강도 수준에서 시작해도 경도가 줄어드는 것이 관찰되지 않습니다.
몰리브덴과 텅스텐은 기존의 열처리 방식으로는 경화가 불가능하기 때문에, 완성된 요소에 보호 코팅을 입힐 수 있습니다. CrC 또는 TiAl와 같은 기존 PVD 코팅들이 이러한 용도로 알맞습니다. 또, 당사의 자체 내마모 코팅은 재료의 부식 저항성에 영향을 주지 않으면서 표면 경도를 1000 HV 이상 높여줍니다. 관심있으십니까? 연락주십시오!
- 높은 내부식성
높은 내부식성
일반적인 몰드 인서트와 코어는 쉽게 부식될 수 있습니다. 특히 알루미늄이 고속으로 주입될 때 그렇습니다. 몰리브덴과 텅스텐은 알루미늄 용융물에 녹지 않습니다. Densimet®과 TZM으로 제작된 몰드 인서트는 특히 침식과 부식에 강합니다. 당사의 소재는 알루미늄 용융물과 반응하지 않기 때문에, 캐스트 본체를 제거할 때 몰드 인서트에 달라붙는 금속 잔여물이 없습니다. 따라서 인서트를 더욱 오래 사용할 수 있고 시간이 많이 소모되는 세척 작업이 필요 없으며 다음 주입까지 신속하게 준비할 수 있다는 장점을 누리실 수 있습니다.
서로 다른 온도에서의 소재 속성 비교*
| T[°C] | ρ[g/cm3] | cp[kJ/kg K] | λ[W/m K] | α[ • 10-6 1/K] | E [GPa] | Rm[MPa] | Rp0.2[MPa] | A5[%] |
| 20 | 17.3 | 0.149 | 65 | 5.3 | 360 | 990 | 670 | 18 |
| 200 | 17.2 |
0.156 | 66 | 5.5 | 350 | 890 | 600 | 17 |
| 500 | 17.1 | 0.160 | 68 | 5.6 | 333 | 700 | 460 | 16 |
| 800 | 17.0 | 0.163 |
69 | 5.7 | 320 | 490 | 330 | 14 |
| T[°C] | ρ[g/cm3] | cp[kJ/kg K] | λ[W/m K] | α[ • 10-6 1/K] | E [GPa] | Rm[MPa] | Rp0.2[MPa] | A5[%] |
| 20 | 18.5 | 0.145 | 90 |
5.0 | 385 | 800 |
600 | 10 |
| 200 | 18.4 |
0.149 | 91 |
5.1 | 365 | 720 |
520 |
9 |
| 500 | 18.3 |
0.154 | 92 |
5.2 |
350 | 600 |
420 |
7 |
| 800 | 18.2 | 0.158 |
93 |
5.3 | 340 | 480 | 320 | 5 |
| T[°C] | ρ[g/cm3] | cp[kJ/kg K] | λ[W/m K] | α[ • 10-6 1/K] | E [GPa] | Rm[MPa]* | Rp0.2[MPa]* | A5[%]* |
| 20 | 10.20 | 0.256 | 148 |
5.32 | 339 | 789 |
738 |
19 |
| 200 | 10.19 |
0.266 | 137 |
5.38 | 328 | 702 |
554 |
16 |
| 500 | 10.18 | 0.281 | 127 |
5.53 | 309 | 502 |
493 | 15 |
| 800 | 10.15 | 0.296 |
121 |
5.73 | 289 | 445 | 440 |
15 |
| 1000 | 10.14 | 0.306 | 119 | 5.88 | 274 | 386 | 374 | 19 |
| 1500 | 10.10 | 0.330 | 114 | 6.30 | 231 | 150 | 140 | 40 |
*TZM-Stab ∅ 25 mm spannungsarm geglüht, Daten aus Zugversuch
| T[°C] | ρ [kg/cm3] | cp[kJ/kg K] | λ[W/m K] | E[GPa] | α[ • 10-6 1/K] | Rp0.2[MPa] | Rm[MPa] |
| 20 | 7740 |
0.461 |
25.0 |
217.6 |
8.7 |
1300 |
1500 |
| 100 | 7720 |
0.496 |
26.0 |
212.9 |
11.5 |
1250 |
1450 |
| 300 | 7670 |
0.568 |
28.9 |
198.2 |
12.2 |
1100 |
1300 |
| 500 | 7600 |
0.550 |
29.5 |
178.9 |
12.9 |
750 |
950 |
| 700 | 7540 | 0.610 | 29.2 | 158.2 |
13.2 |
400 | 550 |
*소재 속성과 관련한 데이터는 일반/특성 가이드 값입니다. 당사에서 아는 최선의 지식을 제공하나 보장하지는 않습니다.
권장사항
몰리브덴과 텅스텐 가공에 대한 당사의 전문성을 최대한 활용하십시오. 기꺼이 귀하의 도면 사양과 허용오차를 기반으로 하는 인서트를 제공할 것입니다.
아니면 직접 하시는 게 편하십니까? Densimet® 머시닝은 강철 열작업 가공과 비슷합니다. 몰리브덴 소재 또한 가공하기 쉽습니다. 하지만 여기에도 물론 고려해야하는 특정한 속성이 있습니다. 당사의 구체적인 권장사항은 소재 페이지에서 찾아보실 수 있습니다.
Densimet® WR 필러 금속
Densimet® 인서트를 오랫동안 사용하면서 소재에서 부식이나 용리가 발견되어도 전혀 걱정하실 것 없습니다. 당사의 Densimet® WR 필러 금속을 이용하면 덧붙여 용접하여 영향받은 표면을 수리하고 계속에서 수많은 사이클에 몰드를 이용할 수 있습니다. Densimet® WR 봉재는 여러분의 구체적인 필요에 따라 다양한 길이와 직경으로 제공됩니다.
