AlCuMg2航空铝在精密模具中的性能实测

　　AlCuMg2模具铝的深度解析

　　材料基本概况

　　AlCuMg2是一种铜镁强化型铝合金，属于2XXX系列铝合金，德国牌号为AlCu2.5Mg0.5，具有优异的机械性能和热稳定性。

　　AlCuMg2实测化学成分：

　　硅Si：0.50

　　铁Fe: 0.50

　　铜Cu：3.8-4.9

　　锰Mn：0.30-1.0

　　镁Mg：1.2-1.8

　　铬Cr：0.10

　　锌Zn：0.25

　　铝Al：余量

　　AlCuMg2力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：110-136

　　伸长率 δ10 (%)： ≥20

　　退火温度为：415℃。

　　屈服强度 σs (MPa) ≥110

　　伸长率 δ5 (%) ≥12

　　试样毛坯尺寸 所有壁厚

　　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。

　　性能：具有良好的延展性、抗蚀性;

　　应用：电子、电气用弹簧、开关、接插件、引线框架、连接器、端子、振动片等。AlCuMg2用于弹性材料;弹性要求特别高时，选用AlCuMg2;

　　功能：适用于制作弹性元件、零件、耐蚀零件和抗磁零件等材料。

　　典型应用领域

　　1. 金属成型模具

　　冲压模具(特别适合不锈钢薄板冲压)

　　拉伸模具(用于汽车覆盖件成型)

　　挤压模具(铝型材热挤压模具)

　　2. 塑料加工模具

　　大型注塑模(汽车仪表板、保险杠)

　　热固性塑料压缩模

　　反应注塑成型(RIM)模具

　　3. 特殊工业应用

　　航空器钣金成型模具

　　轨道交通部件成型模

　　产品专用工装

　　热处理工艺方案

　　1. 标准热处理流程

　　复制代码固溶处理(505℃±5℃×2h)→水淬(水温<30℃)→人工时效(160℃±5℃×10h)→空冷

　　2. 性能变化曲线

　　时效温度与硬度的关系：

　　120℃时效：峰值硬度HB125(18h)

　　160℃时效：峰值硬度HB130(10h)

　　200℃时效：峰值硬度HB115(6h)

　　3. 尺寸稳定性控制

　　热处理变形率：≤0.1%

　　建议预留加工余量：

　　小型模具: 0.3-0.5mm

　　大型模具: 0.8-1.2mm

　　加工技术指南

　　1. 机加工参数推荐

　　工序类型刀具材质切削速度(m/min)进给量(mm/rev)

　　粗铣硬质合金300-4000.15-0.25

　　精铣PCD刀具500-8000.05-0.10

　　钻孔钴高速钢50-800.08-0.12

　　2. 表面处理选项

　　硬质阳极氧化：

　　膜厚：50-80μm

　　硬度：HV800-1000

　　微弧氧化：

　　膜厚：100-200μm

　　耐温：可达2000℃

　　化学镀镍：

　　镀层厚度：15-25μm

　　表面硬度：HV500-600

　　模具设计要点

　　1. 结构设计建议

　　壁厚均匀化设计(避免厚度突变)

　　加强筋布局优化(间距≤150mm)

　　冷却水道直径≥8mm

　　2. 使用寿命数据

　　应用场景预期寿命(次)失效形式

　　钢板冲压(<1mm)50,000-80,000刃口磨损

　　塑料注塑(PP)200,000-300,000表面龟裂

　　铝材挤压10,000-15,000热疲劳裂纹

　　维护与再制造

　　1. 日常维护规范

　　每5000次成型后抛光型腔

　　每月检查导向机构间隙

　　每季度检测模具硬度

　　2. 修复再制造技术

　　激光熔覆修复：

　　使用Al-Cu-Mg系专用焊丝

　　层间温度控制在100℃以下

　　冷焊修复：

　　适合表面划伤修复

　　修复后粗糙度可达Ra0.8

　　材料发展前景

　　改性方向：

　　纳米颗粒增强型(添加SiC或Al₂O₃纳米颗粒)

　　超细晶化处理(晶粒尺寸<1μm)

　　新型应用：

　　新能源汽车电池壳体成型模

　　航天复合材料成型模具

　　3D打印随形冷却模具基体

　　AlCuMg2凭借其出色的综合性能，在要求高强度和高热导率的模具应用中具有的优势，特别适合既需要轻量化又要求高寿命的模具场景。