ALUMEC79高强模具铝的加工挑战与对策

　　ALUMEC79模具铝的用途及特性

　　材料概述

　　ALUMEC79是瑞典Sapa集团(现属Hydro)开发的一种高性能模具专用铝合金，属于Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金，专为要求高硬度、高精度和良好热传导性的模具应用而设计。

　　ALUMEC79实测化学成分：

　　Cu0.15-0.4-,

　　Si0.4-0.8,

　　Fe0.7-,

　　Mn0.15-,

　　Mg0.8-1.2-,

　　Zn0.25-,

　　Cr0.04-0.35-,

　　Ti0.15

　　力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa) ) 140-180

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa) )≥115

　　试样尺寸：所有壁厚

　　注：管材室温纵向力学性能

　　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。

　　物理性能

　　参数数值

　　密度2.81 g/cm³

　　熔点范围475-635°C

　　热导率130 W/(m·K)

　　比热容960 J/(kg·K)

　　电导率33% IACS

　　热膨胀系数23.6×10⁻⁶/K

　　机械性能(典型T651状态)

　　参数数值

　　抗拉强度540-580 MPa

　　屈服强度480-520 MPa

　　延伸率7-10%

　　硬度150-170 HB

　　弹性模量71 GPa

　　疲劳强度160 MPa(10⁷周次)

　　突出特性

　　超高强度：接近钢材的强度水平

　　优异机械加工性：切削性能优于普通铝合金

　　良好热传导性：散热性能优于模具钢

　　高尺寸稳定性：热处理后变形极小

　　表面处理适应性好：可阳极氧化、镀铬等

　　轻量化优势：密度仅为钢的1/3

　　主要模具应用领域

　　注塑模具

　　高精度电子部件注塑模

　　光学透镜注塑模

　　薄壁产品注塑模

　　大型注塑模模架

　　多腔精密注塑模

　　压铸模具

　　锌合金压铸模模芯

　　小型铝压铸模

　　压铸模镶件

　　其他模具应用

　　吹塑模具

　　橡胶模具

　　复合材料成型模具

　　冲压模具镶块

　　玻璃模具

　　加工特性

　　机械加工指南

　　切削参数：

　　车削：转速200-400 rpm，进给0.1-0.3 mm/rev

　　铣削：切削速度150-300 m/min，每齿进给0.05-0.15 mm

　　刀具选择：

　　硬质合金刀具(推荐)

　　金刚石刀具(精加工)

　　加工建议：

　　使用锋利的刀具

　　保持充分冷却

　　避免积屑瘤形成

　　热处理工艺

　　固溶处理：

　　温度：465-480°C

　　保温时间：1-2小时

　　冷却方式：水淬(20-30°C)

　　人工时效：

　　温度：120-130°C

　　保温时间：24小时

　　冷却方式：空冷

　　应力消除：

　　温度：150-180°C

　　保温时间：2-4小时

　　表面处理方案

　　硬质阳极氧化：

　　膜厚：25-50 μm

　　硬度：400-600 HV

　　镀铬：

　　镀层厚度：10-30 μm

　　硬度：800-1000 HV

　　氮化处理：

　　表面硬度：1000-1200 HV

　　耐磨性显著提高

　　PVD涂层：

　　TiN、CrN等涂层

　　提高表面硬度和耐磨性

　　焊接性能

　　可焊性评级：较差(不推荐焊接)

　　如必须焊接：

　　使用4043或5356焊丝

　　预热至150-200°C

　　焊后立即时效处理

　　替代方案：

　　机械连接

　　粘接

　　与其他模具材料对比

　　特性ALUMEC79P20钢H13钢6061铝

　　密度(g/cm³)2.817.857.802.70

　　抗拉强度(MPa)5509501550310

　　热导率(W/mK)1302924167

　　加工难易度易中等难极易

　　成本高中等高低

　　使用注意事项

　　避免在高温(>120°C)长时间工作

　　注意防止应力腐蚀开裂

　　加工后建议进行去应力处理

　　不与铜合金直接接触使用

　　储存环境保持干燥

　　典型应用案例

　　手机外壳精密注塑模

　　汽车LED灯罩注塑模

　　医疗器械注塑模

　　相机镜头注塑模

　　精密连接器注塑模