FORTAL模具铝加工预硬化处理技术应用指南

　　FORTAL系列圆棒模具铝技术全解析

　　一、材料历史与定位

　　FORTAL是法国Pechiney公司（现属Constellium集团）开发的经典模具铝合金系列，已有60余年应用历史，是欧洲精密模具标准材料之一。该系列具有优异的综合性能和成熟的应用体系。

　　FORTAL铝合金化学成分：

　　铝 Al：余量

　　硅 Si：≤0.10

　　铁 Fe：≤0.12

　　铜 Cu：1.2~1.9

　　锰 Mn：≤0.06

　　镁 Mg：1.9~2.6

　　铬 Cr：0.18~0.25

　　锌 Zn：5.2~6.2

　　钛 Ti：≤0.06

　　未指定的其他元素：每种：≤0.05;合计：≤0.15

　　FORTAL力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≤305

　　伸长率 δ10 (%)：≥5

　　密度：2.730g/cm。

　　泊松比：20℃(68F)

　　时为0.33。

　　弹性模量：拉伸：69.3GPa(10.1?106psi)，

　　剪切26GPa(3.75?106psi)，

　　压缩70.7GPa(10.3?106psi)

　　注 ：管材室温力学性能 试样尺寸：壁厚/mm (所有) 状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　试样尺寸：所有

　　二、主要型号及区别

　　型号典型状态抗拉强度(MPa)主要特点适用领域

　　FORTAL-5T6450-480基础型，经济性好普通注塑模、压铸模

　　FORTAL-7T652500-530高强度，加工性能优精密工程件、汽车模具

　　FORTAL-9T7351420-450高韧性，抗应力腐蚀航空航天结构模

　　三、核心材料特性

　　1. 机械性能(T6典型值)

　　强度特性：

　　抗拉强度：470-500MPa

　　屈服强度：400-430MPa

　　延伸率：6-8%

　　疲劳性能：

　　旋转弯曲疲劳极限：200MPa(10⁷次)

　　裂纹扩展速率：3.2×10⁻⁶mm/cycle(ΔK=10MPa√m)

　　2. 物理特性

　　密度：2.8g/cm³

　　热膨胀系数(20-100℃)：23.6×10⁻⁶/℃

　　热导率：155W/(m·K)

　　电导率：34%IACS

　　3. 微观结构特征

　　主要强化相：θ'(Al₂Cu)+S(Al₂CuMg)

　　平均晶粒尺寸：15-20μm

　　第二相体积分数：4-6%

　　四、加工性能优势

　　1. 切削加工参数推荐

　　工序类型切削速度(m/min)进给量(mm/rev)切削深度(mm)刀具推荐

　　粗加工180-2000.15-0.253-5K10硬质合金刀具

　　精加工250-3000.05-0.120.5-1.5PCD金刚石刀具

　　2. 特殊加工适应性

　　电火花加工：电极损耗比0.8-1.2%

　　激光加工：吸收率85%(1064nm波长)

　　化学蚀刻：蚀刻速率0.05-0.1mm/h(20%NaOH溶液)

　　五、典型应用领域

　　1. 注塑成型模具

　　光学器件模具(镜片、导光板等)

　　医疗器件模具(注射器、输液器等)

　　日用品模具(牙刷柄、瓶盖等)

　　2. 轻合金压铸模具

　　铝合金压铸模(寿命5-8万模次)

　　镁合金压铸模(需表面处理)

　　3. 其他应用

　　复合材料成型模

　　橡胶制品模具

　　低熔点合金铸造模

　　六、表面处理方案

　　1. 阳极氧化处理

　　膜厚：15-25μm

　　硬度：HV400-500

　　耐磨性提升：3-5倍

　　2. 硬质涂层

　　涂层类型厚度(μm)硬度(HV)适用工况

　　TiN2-32300一般耐磨需求

　　CrN3-51800耐腐蚀环境

　　DLC1-23500高精密无油润滑工况

　　七、维护与保养

　　1. 使用注意事项

　　工作温度建议<200℃(长期)

　　避免氯离子环境接触

　　定期检查配合面磨损情况

　　2. 修复技术

　　激光熔覆修复：使用4047铝合金焊丝

　　微弧氧化修复：局部增厚处理

　　纳米复合涂层：现场快速修复

　　八、市场应用数据

　　欧洲市场占有率：约35%(模具铝领域)

　　平均使用寿命：注塑模50-80万次(PP材料)

　　投资回报率：较工具钢模具提升40%

　　FORTAL系列以其稳定的性能和成熟的工艺体系，在全球中高端模具市场保持重要地位，特别适合长期稳定生产的精密模具需求。其完善的供应链和技术支持体系，使其成为大批量生产模具的可靠选择。