WELDURAL模具铝加工汽车覆盖件冲压模具

　　WELDURAL模具铝综合技术分析

　　一、材料定位与核心特性

　　WELDURAL是法国Pechiney公司开发的高焊接性模具铝合金，主要面向：

　　大型组合式模具（大可焊模块尺寸8m×4m）

　　修复再制造领域（焊补成功率>95%）

　　多材料复合模具（异种金属连接）

　　独特优势

　　焊接裂纹敏感性指数：0.15（传统模具铝为0.35-0.5）

　　焊后强度保留率：母材的92-95%

　　热影响区(HAZ)宽度：仅1.2-1.5倍焊道宽度

　　WELDURAL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%

　　WELDURAL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。

　　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。WELDURAL用于弹性材料;弹性要求特别高时，选用WELDURAL;

　　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。

　　二、合金成分设计

　　1. 低淬火敏感性配方（wt%）

　　元素含量范围冶金作用控制要点

　　Zn5.0-5.8降低焊接热裂倾向Zn/Mg≈2.7

　　Mg1.8-2.2提高焊缝韧性控制δ相

　　Cu0.8-1.2改善高温强度避免θ相聚集

　　Mn0.3-0.5抑制再结晶形成Al₆Mn

　　Ti0.02-0.06焊道细化TiB₂形核

　　Zr0.05-0.12热影响区强化Al₃Zr析出

　　三、关键性能参数

　　1. 焊接相关性能

　　参数数值测试标准

　　焊接热输入范围0.8-1.6kJ/mmISO 15614

　　佳层间温度80-120℃AWS D1.2

　　焊后时效处理120℃×24hEN 515

　　焊缝冲击功≥28J（-40℃）ISO 148-1

　　2. 力学性能（T6状态）

　　状态抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)

　　母材560-590490-52010-12

　　焊缝530-550460-4908-10

　　HAZ540-570480-5109-11

　　四、典型应用场景

　　1. 大型模具制造

　　汽车保险杠模具：分段焊接总长12m

　　风电叶片成型模：模块化拼接结构

　　游艇船体阴模：现场焊接组装

　　2. 模具修复应用

　　压铸模龟裂修复：使用寿命延长3-5倍

　　注塑模棱角再造：尺寸精度恢复至±0.05mm

　　冲压模刃口堆焊：硬度HRC52-54

　　3. 特种复合模具

　　钢铝复合模：过渡区强度≥400MPa

　　铜基冷却镶件：热导率混合设计

　　3D打印修复：与SLM工艺兼容

　　五、焊接工艺规范

　　1. 推荐焊接方法

　　方法适用场景保护气体焊丝型号

　　TIG精密修复Ar+30%HeER5356

　　MIG大型结构Ar+2%CO₂ER4043

　　激光焊薄壁连接纯Ar自制焊丝

　　2. 焊接参数优化

　　预热温度：80-100℃（厚度>25mm时）

　　道间温度：≤150℃（红外监控）

　　焊后热处理：

　　阶段1：65℃×4h（去氢）

　　阶段2：120℃×24h（稳定化）

　　六、表面处理方案

　　1. 焊后处理技术

　　电解抛光：去除氧化层（Ra0.1→0.03μm）

　　微弧氧化：生成30μm陶瓷层（绝缘电阻>100MΩ）

　　等离子喷涂：WC-12Co涂层（耐磨性提升8倍）

　　2. 特殊功能处理

　　阳极氧化着色：模具分区标识（10种标准色）

　　导静电处理：表面电阻10⁴-10⁶Ω（防塑料粘模）

　　抗菌涂层：Ag离子注入（医疗模具专用）

　　七、与竞品对比

　　指标WELDURAL7xxx系2xxx系

　　焊接效率1.2m/min0.8m/min0.6m/min

　　焊道气孔率<0.5%2-3%3-5%

　　焊后变形量0.1mm/m0.3mm/m0.4mm/m

　　修复成本比1.0基准1.82.2