WELDURAL铝合金加工医疗器械模具新标准

　　WELDURAL模具铝技术全解

　　1. 材料背景与定位

　　WELDURAL是专为可焊接模具应用开发的高强度铝合金系列，由法国Pechiney公司（现Constellium集团）研发。它填补了传统模具铝焊接性能差的空白，特别适合需要拼接修复或组合式结构的模具场景。

　　WELDURAL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

　　WELDURAL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。

　　3. 核心性能指标

　　3.1 机械性能（T6状态）

　　硬度：HB 135-145（≈HRC 18-20）

　　抗拉强度：≥380MPa

　　屈服强度：≥320MPa

　　延伸率：≥12%

　　3.2 焊接关键参数

　　参数数值测试标准

　　焊接系数0.85-0.90ISO 4136

　　热影响区软化率≤15%EN ISO 15614-1

　　焊缝疲劳强度110MPa(10⁷次)ASTM E466

　　4. 革命性焊接特性

　　4.1 多工艺适应性

　　TIG焊接：佳气体保护（Ar+He混合气）

　　MIG焊接：推荐ER5356焊丝

　　激光焊：光斑直径0.3-0.6mm

　　搅拌摩擦焊：转速800-1200rpm

　　4.2 焊接接头性能

　　强度保持率：母材的90%以上

　　弯曲角度：≥120°（D=3t）

　　无损检测：超声波探伤可达EN 1712一级

　　5. 典型应用场景

　　5.1 大型组合式模具

　　汽车内饰件模具：仪表台等超大型件

　　建筑模板系统：可拆卸式结构设计

　　航空航天成型模：钛合金热成型模具

　　5.2 可修复模具

　　压铸模镶块修复：局部更换损坏区域

　　注塑模加强筋焊接：后期结构强化

　　模具尺寸补偿：堆焊修复磨损面

　　5.3 特殊工况模具

　　带冷却管路的模具：焊接密封水道

　　多层复合模具：异种材料焊接组合

　　快速试制模具：模块化焊接组装

　　6. 热处理关键技术

　　6.1 焊后热处理规范

　　去应力退火：250℃×2h+空冷

　　再时效处理：120℃×24h（可选）

　　6.2 微观组织控制

　　焊接区晶粒度：ASTM 7-8级

　　析出相分布：η'+β'复合相

　　位错密度：10¹³-10¹⁴/m²

　　7. 模具设计规范

　　7.1 焊接结构设计要点

　　坡口形式：优选X型坡口（60°夹角）

　　厚度过渡：建议1:3斜率

　　拘束控制：预置反变形量0.5-1.0mm/m

　　7.2 使用限制

　　高工作温度：200℃（长期）

　　表面处理：建议阳极氧化（10-15μm）

　　冷却速率：≤30℃/s（避免热冲击）

　　8. 经济效益分析

　　与传统不可焊模具铝对比（中型模具案例）：

　　项目常规模具铝WELDURAL

　　材料利用率60-70%85-90%

　　修复成本不可修复原成本30%

　　改型周期4-6周1-2周

　　寿命延长-2-3倍

　　WELDURAL通过创新的低Cu高Zn-Mg合金设计，突破了铝合金模具焊接的技术瓶颈。其特有的"高强度+高焊接性"组合，为大型复杂模具制造提供了全新解决方案，特别适合小批量多品种、快速改型需求的应用场景，可降低模具总成本40%以上。