Охлаждающие вкладыши из Densimet® и TZM — для идеальных алюминиевых отливок
При литье алюминия расплавленный металл заливают в форму или прессуют. Таким образом изготавливаются, например, головки цилиндров или колесные диски из алюминия. В процессе литья инструменты должны многократно выдерживать воздействие горячих и агрессивных расплавов металла при температуре свыше 600 °C. Это не проблема для вкладышей из нашего вольфрамового сплава Densimet® и молибденового сплава TZM.
Мы поставляем охлаждающие и другие вкладыши, литниковые втулки, другие компоненты и заготовки для оптимизации литейной формы в соответствии с вашими техническими требованиями. Кроме того, мы предлагаем вкладыши с охлаждающими каналами, которые изготавливаются с помощью 3D-технологий для обеспечения максимальной точности.
Преимущества:
Высокая производительность благодаря сокращению времени цикла.
Наилучшее качество поверхности
готовых изделийДлительный срок службы литейной формы
Отсутствие трещин в литейной форме
Отсутствие усадочных раковин в литых деталях
Отсутствие точек перегрева > отсутствие пористости в литых деталях
Здесь вы можете ознакомиться со спецификациями на материалы:
Жидкий алюминий, воздействуя на стальную литейную форму, вызывает трещины, коррозию, эрозию и прилипание алюминия к поверхности. Если железосодержащий материал растворяется в алюминиевом расплаве или быстрый поток алюминия разрушает стальную поверхность, износ формы увеличивается.
Перепады температуры также создают проблемы для инструментов и компонентов при литье расплавленных металлов: неравномерное распределение температуры и различия коэффициентов теплового расширения приводят к возникновению тепловых напряжений. Трещины и деформации в результате термической усталости могут привести к полному разрушению детали.
Поэтому идеальный материал формы для литья алюминия должен отвечать самым высоким механическим, теплофизическим, химическим и трибологическим требованиям. Обычные инструментальные стали для горячих штампов с легирующими добавками, такими как хром и молибден, уже не отвечают современным стандартам. Что делать? Если вы хотите сэкономить затраты и повысить производительность, следует использовать высококачественные материалы, особенно в формах, испытывающих высокие нагрузки.
Наши материалы для литья алюминия
Молибден и вольфрам относятся к так называемым тугоплавким металлам — другими словами, это металлы с температурой плавления более 1700 °C. Молибден плавится при температуре 2610 °C, а вольфрам — при 3407 °C. Оба металла имеют низкий коэффициент теплового расширения, который составляет около одной трети от соответствующего показателя стали. С другой стороны, теплопроводность Densimet превышает теплопроводность стали 1.2343 примерно в 4 раза.
Высокий модуль упругости — от 360 до прибл. 385 ГПа — обеспечивает достаточную жесткость при высоких температурах. Механические свойства молибдена и вольфрама зависят от степени деформации, чистоты материала и степени его рекристаллизации. Их прочность при комнатной температуре ниже, чем у закаленных и отпущенных инструментальных сталей для горячих штампов. Но при температуре 650 °C прочность сравнима с прочностью таких сталей.
| D2M | D185 | TZM | Сталь 1.2343 | |
| Коррозия | + | + | ++ | -- |
| Окисление | от 600 °C | от 600 °C | от 400 °C | незначительно |
| Теплопроводность (500 °C) [Вт/м K] | 65 | 90 | 127 | 30 |
| Устойчивость к колебаниям температуры | ++ | ++ | ++ | -- |
| Ударная вязкость образца с надрезом | - | - |
0 | ++ |
| Прочность на растяжение Rm (RT*) [МПа] | 990 | 800 |
780 | 1200–1600 |
| Прочность на растяжение Rm (500 °C) [МПа] | 670 | 600 | 500 | 100–1400 |
| Условный предел текучести Rp0.2 (RT*) [МПа] | 700 | 600 |
730 | 1000–1400 |
| Условный предел текучести Rp0.2 (500 °C) [МПа] | 460 | 420 |
490 | 650–900 |
| Удлинение при разрыве A5 (RT*) [%] | 18 | 10 |
19 | 10–15 |
| Удлинение при разрыве A5 (500 °C) [%] | 16 | 7 |
15 | |
| Модуль упругости [ГПа] | 360 | 385 |
320 | 214 |
| Коэффициент теплового расширения α (500 °C) [10-6 K-1] |
5,6 | 5,2 | 5,5 | 13,0 |
| Твердость [HRC] | до 31 | до 31 | 25 | >45 |
*RT = Raumtemperatur
++ (sehr gut), + (gut), -- (weniger gut)
TZM: Molybdän mit 0,5 % Titan, 0,08 % Zirkon, 0,01-0,04 % Kohlenstoff
D185: 97 % Wolfram, Rest: Nickel und Eisen
D2M: 90 % Wolfram, Rest: Nickel, Molybdän und Eisen
Вольфрамовые сплавы D2M и D185
Чистый вольфрам очень трудно поддается обработке и чрезвычайно хрупок при низких температурах. Поэтому вольфрам используется только в качестве композитного материала при изготовлении форм. Из железа и никеля или железа, никеля и молибдена мы создаем Densimet® —- наш двухфазный материал, состоящий из связующей фазы и внедренных в нее частиц вольфрама.
Железо, никель и молибден значительно улучшают механическую обрабатываемость вольфрама. Содержание вольфрама в Densimet® составляет до 97 %.
Мы производим вкладыши для литья алюминия в основном из Densimet® 185 (D185) и Densimet® D2M. Благодаря более высокой механической прочности для литья под высоким давлением в основном используется D2M. Из-за очень высокой теплопроводности D185 в основном используется в гравитационном литье и литье под низким давлением для оптимального распределения температуры в литейной форме. Мы охотно проконсультируем вас и поможем выбрать оптимальный материал.
Молибденовый сплав TZM
Физические свойства TZM почти не отличаются от чистого молибдена. Но благодаря небольшому количеству очень мелкозернистых карбидов TZM прочнее чистого молибдена и имеет более высокую температуру рекристаллизации, а также более высокое сопротивление ползучести.
Подробно о преимуществах наших материалов
- Отличная теплопроводность
Exzellente Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit unserer Wolfram-Schwermetalllegierung Densimet® und der Molybdänlegierung TZM ist bis zu vier Mal höher als jene von herkömmlichem Stahl. Ihr Vorteil: Die Gießform kühlt an den entscheidenden Stellen wesentlich schneller ab und sie schaffen mehr Gießzyklen in kürzerer Zeit.
Zudem ist durch die schnelle Wärmeabfuhr die Mikrostruktur (Dendriten-Arm-Abstand) der Aluminium-Gussstücke wesentlich feiner. Das führt zu optimierten mechanischen Eigenschaften ihrer Produkte wie etwa einer erhöhten Festigkeit. Die hohe thermische Leitfähigkeit von Molybdän und Wolfram bewirkt eine schnelle Wärmeabfuhr und sorgt somit für einen geringen Temperaturunterschied zwischen der Gusseinsatzoberfläche und dem Kern des Gussteils.Die Oberflächentemperatur unserer Gießeinsätze ist bei gleichem Energieeintrag wesentlich geringer als jene von Stahl: In Kombination mit der hohen Wärmeleitfähigkeit von Densimet® besteht deshalb keine Gefahr, dass beim Gießprozess Risse im Gusseinsatz entstehen.
Wenn die Aluminium-Schmelze unregelmäßig erstarrt, entstehen nicht selten Gussfehler wie Lunker und Poren. Vor allem in Bereichen unterschiedlicher Wandstärken. Eine gezielte Wärmeabfuhr kann das vermeiden. Unsere Wolfram- und Molybdänlegierungen kühlen das Aluminium-Gießteil genau dort, wo das Material schneller erstarren soll. So können Sie in vielen Fällen Fehler vermeiden und auf eine aufwendige Zusatzkühlung verzichten.
- Малое тепловое расширение
Geringe thermische Ausdehnung
Da im Gießverfahren die Aluminiumschmelze auf die kältere Oberfläche des Gießeinsatzes trifft, kommt es aufgrund einer hohen thermischen Ausdehnung häufig zu Brandrissen im Material. Besonders im Hochdruckguss können an der Gießform Rissnetzwerke entstehen. Der thermische Ausdehnungskoeffizient von Densimet® und TZM ist im Vergleich zu Stahl um ein Drittel geringer und vermeidet Brandrissigkeit in der Gießform. Ihr Vorteil: Die gefertigten Gussstücke haben eine optimale Oberflächengüte. Sie profitieren von weniger Ausschuss und haben weniger Instandsetzungsaufwand.
- Низкая степень износа
Geringer Verschleiß
Nach einer gewissen Zahl von Abgüssen verringert sich die Oberflächenhärte von Gießformen aus Warmarbeitsstahl. Ausgehend von einem geringeren Festigkeitsniveau beobachtet man bei den Refraktärmetallen hingegen keinen Härteabfall.
Da eine klassische Härtung von Molybdän und Wolfram durch Wärmebehandlungen nicht möglich ist, kann auf das endbearbeitete Bauteil eine Schutzschicht aufgetragen werden. Es eignen sich dazu herkömmliche PVD-Schichten wie CrC oder TiAl. Wir bieten daneben eine eigene verschleißfeste Schicht an, die die Oberflächenhärte auf über 1000 HV erhöht, ohne die Korrosionsbeständigkeit des Materials zu beeinflussen. Interessiert? Sprechen Sie mit uns!
- Высокая коррозионная стойкость
Hohe Korrosionsbeständigkeit
Besonders wenn Aluminium mit hohen Geschwindigkeiten eingespritzt wird, können herkömmliche Gießeinsätze und Kerne leicht erodieren. Molybdän und Wolfram lösen sich in Aluminiumschmelze nicht. Gießeinsätze aus Densimet® und TZM sind besonders erosions- und korrosionsbeständig. Da unser Werkstoff nicht mit der Aluminiumschmelze reagiert, bleiben etwa beim Herauslösen der Gusskörper keine Metallreste auf dem Formeinsatz kleben. Ihr Vorteil: Die Einsätze sind länger verwendbar, müssen nicht aufwendig gereinigt werden und sind schnell für den nächsten Guss bereit.
Свойства материала при разной температуре*
| T [°C] | ρ [г/см3] | cp[кДж/кг K] | λ [Вт/м K] | α [ • 10-6 1/K] | E [ГПа] | Rm[МПа] | Rp0.2[МПа] | 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 [г/см3] | cp[кДж/кг K] | λ [Вт/м K] | α [ • 10-6 1/K] | E [ГПа] | Rm[МПа] | Rp0.2[МПа] | 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 [г/см3] | cp[кДж/кг K] | λ [Вт/м K] | α [ • 10-6 1/K] | E [ГПа] | Rm[МПа]* | Rp0.2[МПа]* | 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 [кг/см3] | cp[кДж/кг K] | λ [Вт/м K] | E [ГПа] | α [ • 10-6 1/K] | Rp0.2[МПа] | Rm[МПа] |
| 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 |
* В информации о свойствах материала представлены типовые/ориентировочные значения. Эта информация основана на наших знаниях и опыте, но предоставляется без каких-либо гарантий.
Хороший совет дороже золота
Положитесь на наш опыт, когда речь идет об обработке молибдена и вольфрама. Мы всегда готовы изготовить вкладыши в соответствии с вашими чертежами и допусками.
Вы все еще предпочитаете делать это самостоятельно? Механическая обработка Densimet® аналогична обработке инструментальной стали для горячих штампов. Молибденовые материалы также хорошо поддаются механической обработке. Однако у них есть определенные особенности, которые следует учитывать. С нашими конкретными рекомендациями вы можете ознакомиться на странице с описанием материалов.
Присадочный материал Densimet® WR
Если после длительного использования наших вкладышей Densimet® вы обнаружили эрозию или вымывание на материале — ничего страшного: при помощи нашего присадочного материала Densimet® WR можно восстановить поврежденную поверхность путем сварки наплавлением, и форма выдержит еще много циклов. Мы выпускаем прутки из Densimet® WR различного диаметра и длины в соответствии с требованиями заказчика.
