ALCAST铝合金的加工疲劳强度

　　ALCAST圆棒模具铝的用途及特性分析

　　一、材料基本介绍

　　ALCAST是一种专为模具应用开发的高性能铸造铝合金，采用特殊合金配方和热处理工艺，具有优异的综合性能。

　　ALCAST化学成分：

　　铝 Al ：余量

　　硅 Si ：≤0.40

　　铜 Cu ：≤0.10

　　镁 Mg：4.0～4.9

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 Mn：0.40～1.0

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.400

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　ALCAST力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥480

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥177

　　伸长率 δ5 (%)：≥40

　　断面收缩率 ψ (%)：≥60

　　硬度 ：≤187HB;≤90HRB;≤200HV

　　密度：3.00g/cm3;

　　注 ：棒材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：棒材直径(方棒、六角棒内切圆直径)≤22

　　ALCAST热处理规范：

　　均匀化退火：加热480～495℃;保温12～14h;炉冷。

　　退火:加热390～430℃;保温时间30～120min;炉冷至300℃，空冷。

　　快速退火：加热350～370℃;保温时间为30～120min;空冷。

　　淬火和时效:淬火495～505℃,水冷;人工时效185～195℃,6～12h,空冷;自然时效:室温96h。

　　三、主要应用领域

　　1. 模具制造应用

　　大型塑胶模具：汽车保险杠、仪表板等大型注塑模具

　　精密模具：光学镜片、导光板等高精度模具

　　吹塑模具：中空容器成型模具

　　低压铸造模具：铝合金轮毂等铸造模具

　　2. 其他工业应用

　　航空航天结构件：飞机内部支撑结构

　　船舶部件：轻型船体结构件

　　半导体设备：晶圆处理设备部件

　　医疗设备：医用扫描仪结构框架

　　四、加工工艺特性

　　1. 热处理工艺

　　固溶处理：540±5℃保温4-6小时，水淬

　　人工时效：175±5℃保温8-10小时

　　退火温度：345-370℃

　　2. 机械加工特性

　　车削推荐参数：切削速度200-350m/min，进给0.1-0.3mm/r

　　铣削推荐参数：主轴转速3000-6000rpm，进给速度500-1500mm/min

　　钻孔推荐参数：使用含钴高速钢钻头，转速800-1200rpm

　　表面粗糙度：精加工可达Ra 0.4μm以下

　　五、模具应用优势

　　热平衡性能：导热系数是模具钢的3-4倍，显著缩短成型周期

　　轻量化优势：比传统钢模轻60-70%，降低设备负荷

　　加工效率：机械加工速度比钢材快3-5倍

　　耐腐蚀性：无须表面处理即可抵抗冷却水腐蚀

　　经济性：模具制造成本降低30-50%

　　六、特殊处理工艺

　　1. 表面强化处理

　　微弧氧化：可形成50-100μm陶瓷层，硬度达HV1200-1500

　　等离子电解氧化：提高表面耐磨性和耐蚀性

　　DLC镀膜：降低摩擦系数，提高脱模性能

　　2. 精密加工技术

　　超精密铣削：可实现镜面加工效果

　　慢走丝线切割：加工精度±0.005mm

　　激光纹理加工：可制作精细表面纹理

　　七、典型应用案例

　　汽车内饰件模具：仪表板总成注塑模(模具重量减轻65%)

　　LED透镜模具：高光表面要求的光学元件模具

　　包装容器模具：PET瓶坯注塑模(成型周期缩短22%)

　　家电外壳模具：电视机前框大型注塑模

　　八、使用注意事项

　　强度限制：不适用于注射压力超过1500bar的高压工况

　　热管理：连续工作温度不宜超过200℃

　　结构设计：需通过加强筋设计弥补刚性不足

　　维护保养：建议每5万模次检查模具状态

　　表面防护：高湿度环境建议进行阳极氧化处理

　　九、材料对比分析

　　特性ALCAST7075H13钢石墨钢

　　密度(g/cm³)2.782.87.87.6

　　导热系数(W/mK)1651302442

　　抗拉强度(MPa)3405701500800

　　硬度(HRC)32605245

　　热疲劳抗力优中良优

　　加工成本中高高很高

　　ALCAST铝合金针对模具应用进行了专门优化，在保持良好机械性能的同时，提供了优异的导热性和加工性能，特别适合大型、精密塑胶模具制造。