Alumold400模具铝精密加工应用案例集

　　ALUMOLD-400模具铝全面技术解析

　　一、材料基本概况

　　ALUMOLD-400是美国铝业公司(Alcoa)开发的高端模具专用铝合金，属于Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金。该材料专为要求极高机械性能和良好热传导性的模具应用设计，是目前商用模具铝中强度等级高的材料之一。

　　Alumold400化学成分

　　铝(Al) 余量

　　铬(Cr)≤0.04

　　锆(Zr)0.08～0.15

　　锌(Zn)5.7～6.7

　　硅(Si)≤0.12

　　铁(Fe)0.000～0.150

　　锰(Mn)≤0.10

　　镁(Mg)1.9～2.6，

　　钛(Ti)≤0.06

　　铜(Cu)2.0～2.6

　　Alumold400铝棒力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥530

　　伸长应力 σp0.2 (MPa)：≥400

　　伸长率 δ10 (%)：≥5

　　弹性模量：72GPa，

　　热膨胀系数23.5

　　熔点范围490-630

　　电导率41

　　电阻率0.0415

　　退火温度415，

　　固溶温度475，

　　时效温度125-175

　　斯录注 ：管材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有

　　二、核心特性参数

　　1. 机械性能(典型T652状态)

　　抗拉强度：550-580MPa

　　屈服强度：520-540MPa

　　伸长率：6-8%

　　硬度：165-185HB

　　疲劳强度：240MPa(10⁷次循环)

　　2. 物理特性

　　密度：2.81g/cm³

　　热膨胀系数：23.8×10⁻⁶/K(20-100℃)

　　热导率：155W/(m·K)

　　比热容：960J/(kg·K)

　　3. 工艺性能

　　切削性：良好(需使用优质刀具)

　　磨削性：磨削比约80-100

　　抛光性：可达到Ra<0.05μm镜面效果

　　焊接性：较差(应急修补)

　　三、典型应用领域

　　1. 高端注塑模具

　　光学级透镜模具(如相机镜头、眼镜片)

　　汽车LED灯罩模具

　　医疗精密部件模具(如注射器、微流控芯片)

　　2. 特种成型模具

　　玻璃纤维增强塑料(GFRP)成型模具

　　碳纤维预浸料成型模具

　　金属粉末注射成型(MIM)模具

　　3. 特殊工业应用

　　航空航天复合材料工装

　　超精密机械构件

　　半导体加工治具

　　四、关键优势分析

　　超高强度：强度接近某些模具钢(如P20)，而重量仅为钢的1/3

　　热管理zhuoyue：

　　导热系数是模具钢的4-5倍

　　冷却效率提升40-60%

　　热变形量仅为钢模的1/2

　　表面性能优异：

　　可实现光学级表面(Ra<0.02μm)

　　耐塑料腐蚀性能出色

　　脱模性能优良

　　综合经济效益：

　　加工工时比钢模减少60%

　　模具寿命可达50-100万次(视应用而定)

　　能耗降低30%以上

　　五、热处理工艺规范

　　标准热处理流程(T652状态)：

　　固溶处理：

　　温度：465±5℃

　　保温时间：1.5小时/25mm厚度

　　冷却方式：水淬(水温20-40℃)

　　时效处理：

　　阶段：120℃×6h

　　第二阶段：160℃×8h

　　空冷至室温

　　特殊处理选项：

　　深冷处理(-196℃×24h)可提高尺寸稳定性

　　应力消除处理(200℃×2h)适用于大型模具

　　六、加工技术指南

　　1. 切削加工推荐参数

　　工序转速(rpm)进给(mm/齿)切削深度(mm)刀具材质

　　粗加工1500-20000.15-0.253-5硬质合金

　　半精加工2500-35000.08-0.150.5-2涂层刀具

　　精加工4000-60000.03-0.080.1-0.5PCD

　　2. 精密抛光工艺

　　钻石车削：实现Ra 0.1-0.2μm

　　逐级研磨：

　　400#→800#→1200#→2000#金刚石砂纸

　　每级至少去除上道工序痕迹

　　化学机械抛光：

　　使用pH8.5-9.5的碱性抛光液

　　抛光压力0.5-1.5kg/cm²

　　3. 表面强化技术

　　微弧氧化：形成50-100μm陶瓷层，硬度达HV1500

　　类金刚石镀膜(DLC)：摩擦系数可降至0.1以下

　　复合镀层：Ni-PTFE镀层改善脱模性能

　　七、材料对比分析

　　特性ALUMOLD-400ALUMOLD-1507075-T651H13钢

　　强度★★★★★★★★☆★★★★★★★★★

　　导热性★★★★☆★★★★★★★★★★

　　加工性★★★☆★★★★★★★★★★★

　　成本高中中低

　　适用温度≤250℃≤200℃≤150℃≤600℃

　　八、使用维护规范

　　温度管理：

　　连续工作温度≤250℃

　　局部热点需加强冷却

　　避免急冷急热(温变率<5℃/min)

　　腐蚀防护：

　　冷却水pH值维持6.5-8.5

　　停机超过24小时需做防锈处理

　　避免与铜合金直接接触

　　维修规范：

　　焊接需预热至150℃

　　使用5356或4047焊丝

　　焊后需重新时效处理

　　设计建议：

　　小壁厚≥8mm

　　冷却水道距表面12-15mm

　　尖角部位R角≥1.5mm

　　ALUMOLD-400代表了当前铝合金模具材料的水平，特别适合高附加值产品的精密成型。虽然初始成本较高，但在高精度、高产能要求的应用场景中，其综合经济效益往往优于传统钢模。该材料在光学、医疗等高端领域的应用正呈现快速增长趋势。