AlCuMg2模具铝材切削性能对比实验报告

　　AlCuMg2模具铝的全面解析

　　基本概述

　　AlCuMg2是一种铜镁系硬铝合金，属于2000系列铝合金(Al-Cu-Mg系)，编号为EN AW-2024(欧洲标准)或AA2024(美国标准)。这种合金在航空航天和模具制造领域有广泛应用，以其优异的强度重量比和机械加工性能著称。

　　AlCuMg2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

　　AlCuMg2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)。

　　AlCuMg2铝板性能优势：

　　1.良好的可成型性、可焊接性。

　　2.强度高。

　　3.可使用性好，接口特点优良。

　　4.易于加工，容易涂层。

　　5.抗腐蚀性、抗氧化性好。

　　主要应用领域

　　1. 模具制造应用

　　塑料注塑模具(特别是大型模具)

　　压铸模架和模板

　　模具镶件

　　热流道系统组件

　　2. 航空航天结构

　　飞机机身蒙皮

　　机翼结构件

　　航天器燃料箱

　　3. 其他工业应用

　　高强度机械零件

　　卡车车轮

　　液压系统部件

　　军事装备组件

　　核心特性优势

　　1. 优异的强度重量比

　　比强度(强度/密度)优于许多钢材，特别适合要求轻量化的应用场景。

　　2. 良好的加工性能

　　切削性能良好，刀具磨损较小

　　表面加工质量高，Ra可达0.8μm以下

　　钻孔、铣削、车削效率高于模具钢

　　3. 热处理强化效果显著

　　可通过固溶处理(T4)和人工时效(T6)显著提高强度：

　　T4状态: 抗拉强度约300 MPa

　　T6状态: 抗拉强度可达450 MPa

　　4. 导热性能优良

　　热导率是模具钢的3-4倍，有利于：

　　注塑模具的快速冷却

　　减少热应力变形

　　提高生产效率

　　5. 焊接性能(有限)

　　可采用TIG焊接，但焊接性能不如5000系列铝合金，焊后需热处理恢复性能。

　　使用注意事项

　　1. 耐腐蚀性考虑

　　自然状态下耐蚀性一般

　　必须进行表面防护处理(阳极氧化、喷涂等)

　　避免与异种金属接触导致电偶腐蚀

　　2. 加工建议

　　粗加工后应进行去应力退火

　　精加工推荐使用硬质合金刀具

　　保持切削刃锋利，避免粘刀

　　3. 热处理工艺

　　典型热处理参数：

　　固溶处理:

　　温度: 490-500°C

　　保温时间: 1h/25mm厚度

　　冷却方式: 水淬

　　自然时效(T4):

　　室温放置4-7天

　　人工时效(T6):

　　温度: 150-190°C

　　时间: 6-12小时

　　与同类材料的性能比较

　　特性AlCuMg2(T351)7075-T66061-T6钢P20

　　抗拉强度(MPa)400-440510-540310-330800-1000

　　屈服强度(MPa)290-330450-480270-290600-800

　　伸长率(%)10-158-1112-1712-20

　　硬度(HB)120-140≥150≥95280-325

　　热导率(W/m·K)12113017030-40

　　切削加工性优良优中

　　典型应用案例

　　汽车仪表板注塑模具: 利用其良好的加工性和中等强度，适合大型复杂曲面模具制造。

　　航空航天结构件: 波音737等飞机约80%的结构使用2024合金。

　　液压阀体: 承受高压同时要求重量轻的应用场景。

　　光学镜面模具: 经精密加工后可获得高质量光学表面。