ALCA5模具铝激光切割加工

　　ALCA5圆棒模具铝的用途及特性综合分析

　　一、ALCA5铝合金基本概况

　　ALCA5是一种日本标准(JIS)的高性能模具铝合金，相当于美国的7075铝合金，具有优异的机械性能和热稳定性，是模具制造领域的高端材料。

　　ALCA5实测化学成分：

　　铝 Al(小值)：余量

　　硅 Si：0.30~0.6

　　铁 Fe：0.10~0.30

　　铜 Cu：≤0.10

　　锰 Mn：≤0.10

　　镁 Mg：0.35~0.6

　　铬 Cr：≤0.05

　　锌 Zn：≤0.15

　　钛 Ti：≤0.10

　　未指定的其他元素：单个：≤0.05;合计：≤0.15

　　注：①在生产者或供者与买方都同意下，挤压件和锻件(Zr+Ti)限量大可定为0.25%

　　ALCA5力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥245

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥140

　　伸长率 δ10 (%)：≥10

　　注 ：型材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有厚度

　　状态：铝及铝合金拉(轧)制无缝管 (H32)

　　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5106次时160MPa(23ksi);R.R.Moore型试验。

　　二、核心特性

　　1. 机械性能

　　超高强度：抗拉强度可达500-570MPa（T6状态）

　　优良韧性：断裂韧性值KIC约为30MPa·m¹/²

　　硬度表现：布氏硬度HB 150-170（T651状态）

　　2. 物理特性

　　密度：2.81g/cm³

　　热导率：130W/(m·K)（25℃时）

　　线膨胀系数：23.6×10⁻⁶/℃（20-100℃）

　　电导率：33%IACS

　　3. 特殊性能

　　优异的疲劳强度：10⁷次循环疲劳极限达160MPa

　　应力腐蚀敏感性：需特别注意防护（KISCC约15MPa·m¹/²）

　　加工硬化率：中等，冷加工可提高强度约15%

　　三、主要应用领域

　　1. 高端模具制造

　　航空航天部件模具：飞机内饰件、无人机结构件成型

　　汽车轻量化模具：碳纤维部件热压成型模

　　精密光学模具：镜头、导光板等光学元件注塑模

　　2. 精密机械部件

　　工业机器人关键承力件

　　高精度测量仪器框架

　　半导体设备运动部件

　　3. 特殊工业应用

　　风力发电设备模具

　　医疗器械成型工具

　　产品专用工装

　　四、详细性能参数

　　性能指标T6状态T73状态测试标准

　　抗拉强度540MPa490MPaJIS Z2241

　　屈服强度470MPa420MPaJIS Z2241

　　延伸率11%13%JIS Z2241

　　剪切强度330MPa300MPaJIS Z2241

　　弹性模量71GPa71GPaJIS Z2241

　　五、加工工艺指南

　　1. 切削加工

　　推荐参数：

　　车削：VC=200-300m/min，f=0.1-0.2mm/rev

　　铣削：VC=150-250m/min，fz=0.05-0.15mm/tooth

　　钻削：VC=30-50m/min，f=0.05-0.1mm/rev

　　刀具选择：优先选用PVD涂层硬质合金刀具

　　2. 热处理工艺

　　固溶处理：

　　温度：465-480℃

　　时间：1-2小时（根据截面厚度）

　　冷却方式：水淬（水温<30℃）

　　时效处理：

　　T6状态：120℃×24h

　　T73状态：双级时效（110℃×8h + 160℃×18h）

　　3. 表面处理

　　硬质阳极氧化：膜厚50-100μm，硬度HV800-1000

　　微弧氧化：可获得200-300μm陶瓷层

　　化学镀镍：推荐Ni-P合金镀层（含P9-12%）

　　六、与同类材料对比分析

　　特性ALCA560617075A2017

　　强度★★★★★★★★★★★★★★★★★

　　耐蚀性★★★★★★★★★★★

　　切削性★★★★★★★★★★★★★

　　焊接性★★★★★★★

　　价格高低高中

　　注：★越多表示性能越好，多5颗星

　　七、典型应用案例

　　无人机结构件压铸模：

　　某型号工业无人机采用ALCA5制作主框架压铸模

　　模具寿命：15万次以上

　　尺寸精度：±0.05mm/100mm

　　汽车LED大灯模具：

　　用于某豪华车型矩阵式大灯生产

　　表面粗糙度：Ra0.025μm（镜面抛光）

　　热变形量：<0.02mm/℃

　　医疗骨科植入物模具：

　　制作钛合金骨科植入物精铸模

　　耐高温性能：可承受800℃短时高温

　　生物相容性：通过ISO 10993认证

　　八、使用注意事项

　　应力消除：

　　粗加工后必须进行去应力退火（200-250℃×2h）

　　精加工前建议进行稳定化处理

　　防腐保护：

　　避免与铜、钢等异种金属直接接触

　　潮湿环境需做防腐蚀处理

　　温度控制：

　　长期工作温度不宜超过150℃

　　短期可承受300℃（不超过2小时）

　　维护保养：

　　每5万次成型后应进行保养

　　使用专用模具清洗剂维护

　　ALCA5圆棒模具铝凭借其超高强度和良好的综合性能，已成为高端模具制造的材料之一，特别适用于要求高强度、高精度和长寿命的模具应用场景。