ALUMOLD铝合金在精密模具制造中的应用优势

　　ALUMOLD铝合金全面技术分析

　　一、材料基础信息

　　ALUMOLD是一种专为模具制造优化的铝合金，属于Al-Zn-Mg-Cu系合金，具有优异的机械加工性能和热处理响应特性，特别适合高精度模具应用。

　　ALUMOLD化学成分：

　　铝(Al) 余量

　　铬(Cr)≤0.04

　　锆(Zr)0.08～0.15

　　锌(Zn)5.7～6.7

　　硅(Si)≤0.12

　　铁(Fe)0.000～0.150

　　锰(Mn)≤0.10

　　镁(Mg)1.9～2.6

　　钛(Ti)≤0.06

　　铜(Cu)2.0～2.6

　　机械性能

　　密度：20℃(68℉)时为 2.83g/cm3(0.102lb/in3)。

　　退火温度 415℃(775℉)

　　固溶温度 475℃(890℉)

　　时效温度 120-175℃(250-350℉)

　　泊松比:0.33。

　　弹性模量：拉伸：71.0GPa(10.3×106psi)，

　　剪切：26.9GPa(3.9×106psi)，

　　压缩72.4GPa(10.5×106psi)

　　疲劳强度：T6，T7451，T73状态：

　　光滑无缺口试件在R·R·Moore型测试中循环5×108次，为159MPa(23ksi)。

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥180

　　屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥110

　　伸长率 δ5 (%)：≥14

　　注 ：棒材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：直径≤150

　　布氏硬度 HB ：95-100

　　质量特征

　　密度：2.90g/cm3。

　　剪切强度：合金(裸)和包铝合金，O状态：152MPa(22ksi);合金(裸)T6，T7451状态：331MPa(48ksi);包铝合金T6，T7451状态：317MPa(46ksi)。

　　硬度：O状态：60HB;T6,T7451状态：150HB;数据取自直径10球及在500kg载荷下30s的测试结果。

　　三、力学性能（T651状态）

　　1. 典型机械性能

　　抗拉强度：580-620 MPa

　　屈服强度：520-560 MPa

　　延伸率：8-10%

　　硬度：180-190 HB

　　冲击韧性：16-18 J/cm²

　　2. 物理特性

　　密度：2.80 g/cm³

　　热膨胀系数：23.2×10⁻⁶/K (20-100℃)

　　热导率：155 W/(m·K)

　　弹性模量：71 GPa

　　四、核心材料特性

　　1. 加工性能优势

　　切削性指数：达到普通模具钢的2-3倍

　　表面光洁度：Ra可达0.4μm（精加工后）

　　加工变形小：残余应力仅为传统模具钢的30%

　　2. 热性能表现

　　热稳定性：在200℃下强度保持率>85%

　　热疲劳性能：优于H13工具钢20-30%

　　3. 使用特性

　　抛光性能：可达到镜面效果（#12000目）

　　蚀刻性能：适合精细纹理加工

　　焊接性能：可焊性良好（推荐4043焊丝）

　　五、主要应用领域

　　1. 塑料模具

　　注塑模具：精密电子件模具、光学透镜模具

　　吹塑模具：PET瓶胚模具

　　压塑模具：复合材料成型模具

　　2. 轻金属压铸

　　锌合金压铸模

　　镁合金压铸模

　　低压铝铸模

　　3. 其他模具应用

　　橡胶模具

　　发泡模具

　　玻纤增强塑料模具

　　六、加工技术指南

　　1. 热处理规范

　　固溶处理：470±5℃/1h，快速水淬

　　时效处理：

　　T6状态：120℃/24h

　　T7状态：170℃/10h（提高尺寸稳定性）

　　2. 机械加工建议

　　粗加工：ap=3-5mm，f=0.2-0.3mm/rev

　　精加工：ap=0.1-0.3mm，f=0.05-0.1mm/rev

　　刀具选择：推荐使用PCD刀具获得佳表面质量

　　3. 表面处理

　　阳极氧化：可形成25-30μm硬质氧化层

　　镀镍：提高耐腐蚀性

　　氮化处理：表面硬度可达1000HV

　　七、材料对比优势

　　特性ALUMOLDP20钢6061铝H13钢

　　加工效率★★★★★★★☆★★★☆★★☆

　　热导率★★★★☆★★☆★★★★★★☆

　　比强度★★★★★★☆★★★★★☆

　　成本效益★★★☆★★★★★★★★★☆

　　八、使用注意事项

　　温度限制：持续工作温度不应超过250℃

　　受力设计：弹性模量低于钢，需适当增加截面

　　维护保养：建议定期进行表面防腐蚀处理

　　配合使用：与钢制模架配合时需注意热膨胀差异

　　ALUMOLD铝合金代表了现代模具材料的重大进步，特别适合要求快速加工、高效散热的中小型精密模具应用。其优异的综合性能正在改变传统模具制造的工艺路线。