WELDURAL模具铝高速冲压工况下的热疲劳性能对比实验

　　WELDURAL模具铝：特性与应用指南

　　材料基本概况

　　WELDURAL是一种高强度可焊接铝合金，型号为7020（欧标EN AW-7020），属于Al-Zn-Mg系合金，初由法国Pechiney公司开发，专为解决传统高强铝合金焊接难题而设计。

　　WELDURAL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。

　　综合性能

　　强度/重量比优于普通模具铝

　　抗应力腐蚀性能良好

　　加工硬化率低，适合冷成型

　　主要应用领域

　　模具制造应用

　　大型注塑模具

　　汽车保险杠模具

　　家电外壳模具

　　特别适合需要焊接组装的模具

　　压铸模架

　　锌/镁合金压铸模架

　　模座和支撑结构

　　特殊模具

　　复合材料成型模具

　　低温成型模具(-50°C至150°C)

　　其他工业应用

　　航空航天结构件

　　轨道交通车辆构件

　　海洋工程装备

　　加工技术指南

　　1. 焊接工艺

　　焊丝选择：推荐ER5356或ER5183

　　焊接参数（MIG示例）：

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　　| 板厚(mm) | 电流(A) | 电压(V) | 气体流量(L/min) |

　　|----------|---------|---------|-----------------|

　　| 3-6      | 160-190 | 22-24   | 15-18           |

　　| 6-12     | 200-240 | 24-26   | 18-20           |

　　| >12      | 260-300 | 26-28   | 20-22           |

　　焊后处理：建议150°C×4h去应力退火

　　2. 机械加工

　　切削参数：

　　车削：VC=200-300m/min，f=0.1-0.3mm/r

　　铣削：VC=250-350m/min，fz=0.05-0.15mm/z

　　刀具选择：推荐金刚石涂层刀具

　　3. 热处理

　　典型T6处理：

　　固溶：470°C×1h → 水淬

　　时效：120°C×24h

　　退火：350°C×2h → 缓冷

　　表面处理方案

　　阳极氧化

　　膜厚：15-25μm

　　硬度：HV300-400

　　喷涂保护

　　底漆：环氧锌黄

　　面漆：聚氨酯

　　化学转化

　　铬酸盐处理

　　无铬钝化(环保型)

　　典型应用案例

　　案例1：汽车仪表盘模具

　　模具尺寸：2500×1500mm

　　结构特点：多部件焊接组装

　　减重效果：比钢模减轻约65%

　　冷却效率提升：35%

　　案例2：风电叶片模具

　　模具长度：45m

　　工作温度：50-80°C

　　使用寿命：8-10年

　　维护成本：比钢模降低40%

　　案例3：航空航天成型模

　　应用部位：机翼蒙皮成型模

　　工作环境：-50°C至120°C循环

　　尺寸稳定性：±0.1mm/m

　　与其他材料对比

　　特性WELDURAL6082-T67075-T6S355钢

　　焊接系数0.90.60.51.0

　　比强度(MPa·cm³/g)12610514545

　　导热系数(W/m·K)

　　加工成本指数1.21.01.52.5

　　使用注意事项

　　设计准则

　　小弯曲半径：2t(厚度)

　　焊接接头设计：建议采用K型坡口

　　避免应力集中设计

　　腐蚀防护

　　避免与铜、钢直接接触

　　海洋环境需特别防护

　　定期检查腐蚀情况

　　维护保养

　　每季度检查关键焊缝

　　使用pH值中性的清洁剂

　　存放时保持干燥通风

　　WELDURAL特别适合需要大型整体焊接结构、同时又要求轻量化和良好热导率的模具应用，在新能源汽车、航空航天和风电领域具有独特优势。