FORTAL模具铝解决大型模具的应力变形问题

　　FORTAL模具铝的用途及特性综合分析

　　一、FORTAL模具铝概述

　　FORTAL是法国Pechiney集团(现Constellium公司)开发的高强度铝合金系列，专为模具和航空航天应用设计。该系列包括FORTAL 7075、FORTAL 7075-T7等型号，其中FORTAL 7075-T7是广泛应用于模具制造的版本。

　　FORTAL实测化学成分：

　　硅Si：0.50

　　铁Fe: 0.50

　　铜Cu：3.8-4.9

　　锰Mn：0.30-1.0

　　镁Mg：1.2-1.8

　　铬Cr：0.10

　　锌Zn：0.25

　　铝Al：余量

　　FORTAL力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：110-136

　　伸长率 δ10 (%)： ≥20

　　退火温度为：415℃。

　　屈服强度 σs (MPa) ≥110

　　伸长率 δ5 (%) ≥12

　　试样毛坯尺寸 所有壁厚

　　质量特征

　　密度：2.75g/cm3。

　　弹性模量：拉伸：70.3GPa(10.2×106psi)，剪切26.4GPa(3.83×106psi)，压缩71.7GPa(10.4×106psi)

　　疲劳强度：H321和H116状态：循环5*106次时160MPa(23ksi);R.R.Moore型试验。

　　二、关键物理特性

　　特性数值备注

　　密度2.81 g/cm³比钢轻约65%

　　热导率130 W/(m·K)约为钢材的4-5倍

　　热膨胀系数23.6×10⁻⁶/°C20-100°C范围内

　　弹性模量72 GPa

　　熔点范围475-635°C

　　三、机械性能参数(FORTAL 7075-T7)

　　强度特性：

　　抗拉强度：490-520 MPa

　　屈服强度：430-460 MPa

　　伸长率：8-12%

　　硬度指标：

　　布氏硬度(HB)：140-160

　　洛氏硬度(HRB)：75-85

　　疲劳性能：

　　旋转弯曲疲劳极限：~160 MPa(10⁷次循环)

　　轴向疲劳极限：~140 MPa(10⁷次循环)

　　四、核心优势特点

　　1. 高强度重量比

　　强度接近某些预硬模具钢(如P20)

　　重量仅为钢的1/3，便于大型模具操作

　　2. 优异的热管理性能

　　高导热性显著缩短注塑周期

　　热平衡性好，减少产品变形

　　3. 加工性能zhuoyue

　　切削阻力比钢低40-50%

　　刀具寿命延长3-5倍

　　表面粗糙度可达Ra 0.2μm以下

　　4. 特殊表面特性

　　阳极氧化后可获得20-50μm硬质层

　　表面硬度可达400-600HV

　　五、主要应用领域

　　模具制造应用

　　注塑模具：

　　汽车灯罩/光学透镜等高光洁度要求模具

　　大型家电外壳模具(减轻重量)

　　精密电子连接器模具

　　压铸模具：

　　锌合金压铸模具(推荐<1000次)

　　镁合金压铸辅助部件

　　其他模具：

　　吹塑模具芯轴

　　橡胶模具

　　发泡模具

　　非模具应用

　　航空航天结构件

　　高性能运动器材

　　精密仪器支架

　　六、加工与处理建议

　　切削加工：

　　推荐切削速度：200-400 m/min(硬质合金刀具)

　　进给量：0.1-0.3 mm/r

　　使用锋利的正前角刀具

　　热处理：

　　T7状态为优模具使用状态

　　避免超过150°C长期使用

　　表面处理：

　　硬质阳极氧化(可获得25μm氧化层)

　　化学镀镍(改善耐磨性)

　　特氟龙涂层(脱模性能)

　　七、与同类材料对比

　　对比项FORTAL 7075-T7Alumold 6007075-T6

　　抗拉强度500 MPa350 MPa570 MPa

　　导热性130 W/mK170 W/mK130 W/mK

　　切削性优极优良

　　模具寿命5-10万次3-8万次3-5万次

　　成本较高中等中等

　　八、使用注意事项

　　应力腐蚀敏感性：

　　避免在潮湿腐蚀环境中长期使用

　　装配时注意避免残余应力集中

　　温度限制：

　　不建议持续在150°C以上环境使用

　　短期峰值温度不超过200°C

　　维护要求：

　　定期检查关键部位的尺寸稳定性

　　储存时建议涂防锈油保护

　　设计优化：

　　利用轻量化优势设计整体式大型模具

　　适当增加冷却水道密度发挥导热优势

　　FORTAL系列铝合金凭借其出色的强度、导热性和加工性能，特别适合对模具重量、生产效率有较高要求的应用场合，是传统钢模的有力补充和替代选择。