ALUMOLD铝合金在机器人结构件中的实战案例

　　ALUMOLD® 铝合金板材深度技术解析

　　（注：ALUMOLD®为铝加工行业高端模具专用铝合金系列，常见牌号包括ALUMOLD 86/88/89等，下文以典型牌号为例展开）

　　ALUMOLD化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 g：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 n：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　ALUMOLD力学性能：

　　电导率20℃(68℉)---30-40(%IACS)

　　抗拉强度(25°C Pa)---472

　　屈服强度(25°C Pa)---325

　　硬度(500kg力10球)---120

　　延伸率(1.6(1/16in)厚度) ---10

　　剪应力(Pa)---285

　　注 ：管材室温力学性能

　　试样尺寸：壁厚/ (所有)

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　质量特征

　　密度：2.90g/c3。

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

　　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·oore型测试中循环5×108次，为159Pa(23ksi)。

　　2. 核心性能参数

　　2.1 力学性能梯度（T651状态）

　　性能ALUMOLD 86ALUMOLD 88对比基准（P20钢）

　　抗拉强度 (MPa)320-350380-420950-1050

　　屈服强度 (MPa)260-290340-370850-900

　　硬度 (HB)95-105115-125280-320

　　比刚度 (GPa·cm³/g)26.526.225.8

　　2.2 特殊性能优势

　　热疲劳性能：

　　300℃↔25℃热循环次数＞5,000次（裂纹长度＜0.1mm）

　　热传导率：

　　160-175 W/m·K（是模具钢的4-5倍）

　　镜面加工性：

　　可达SPI-SPE A1级（Ra＜0.01μm）

　　3. 应用场景

　　3.1 注塑模具领域

　　高光模具：

　　适用材料：PC、PMMA等透明塑料

　　冷却效率提升40%，周期缩短25%

　　微结构模具：

　　可复制0.2μm级精密纹理（如导光板网点）

　　3.2 压铸辅助系统

　　模仁镶件：

　　锌合金压铸模寿命＞50万次（传统H13钢约30万次）

　　冷却水道模块：

　　可集成3D随形水道（小孔径Φ1.5mm）

　　3.3 新兴应用方向

　　玻璃模造模具：

　　耐受600℃短时高温（表面需做陶瓷化处理）

　　碳纤维复材成型模：

　　热膨胀系数匹配CFRP（Δα＜0.5×10⁻⁶/℃）

　　4. 先进加工技术

　　4.1 特种加工参数

　　工艺关键参数效果

　　超精密切削单晶金刚石刀具，V=3000m/min实现光学级表面

　　激光抛光1064nm光纤激光，功率密度15J/cm²粗糙度降低80%

　　微细电火花加工Φ0.03mm电极，RC脉冲电源加工深宽比＞15:1

　　4.2 热处理创新

　　双级时效工艺：

　　阶段：120℃×8h（形成GP区）

　　第二阶段：170℃×6h（β''相强化）

　　深冷处理：

　　-196℃×24h，硬度提升5-8%，尺寸稳定性提高

　　5. 表面强化方案

　　5.1 技术对比

　　处理方式硬度(HV)摩擦系数适用场景

　　硬质阳极氧化400-4500.15-0.2耐磨非接触面

　　类金刚石镀膜2500-30000.05-0.1高脱模要求型腔

　　微弧氧化800-12000.3-0.4高温腐蚀环境

　　5.2 复合处理案例

　　汽车灯罩模具：

　　基底（ALUMOLD 88）→ 硬阳氧化30μm → PTFE浸渍 → 寿命提升300%

　　6. 选型决策矩阵

　　考量维度ALUMOLD 86ALUMOLD 88传统方案（钢材）

　　导热需求★★★★☆★★★★☆★★☆☆☆

　　轻量化★★★★★★★★★★★★☆☆☆

　　极端寿命★★★☆☆★★★★☆★★★★★

　　复杂冷却设计★★★★★★★★★★★★☆☆☆