ALUMEC89铝合金高速铣削的切削力与表面完整性研究

　　ALUMEC89圆棒模具铝的用途及特性综合分析

　　一、材料基本介绍

　　ALUMEC89是由瑞典SAPA公司(现属海德鲁铝业)开发的高性能模具专用铝合金，属于Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝合金，专为高要求模具应用设计。

　　ALUMEC89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

　　ALUMEC89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

　　ALUMEC89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. 高端模具制造

　　高压压铸模：汽车发动机部件、变速箱壳体

　　精密注塑模：电子连接器、光学元件

　　冲压模具：高强度板材成形模

　　热作模具：铝合金挤压模、锻造模

　　2. 特殊工业应用

　　航空航天：飞机结构件、导弹部件

　　设备：装甲部件、武器配件

　　赛车部件：悬挂系统、传动部件

　　高应力机械件：液压缸、轴承座

　　四、热处理工艺

　　1. 标准热处理流程

　　固溶处理：475±5℃保温1-2小时

　　淬火：水淬(20-40℃)或聚醚淬火

　　人工时效：120-140℃保温16-24小时

　　2. 特殊处理选项

　　RRA处理：回归再时效处理(可提高强度10-15%)

　　深冷处理：-196℃液氮处理提高尺寸稳定性

　　等温时效：改善综合性能平衡

　　五、加工特性

　　1. 机械加工性能

　　切削性：较困难，推荐使用超硬刀具

　　推荐参数：

　　车削：150-250m/min，0.1-0.3mm/r

　　铣削：100-180m/min，0.05-0.15mm/tooth

　　表面质量：精加工可达Ra 0.4μm

　　2. 特种加工

　　电火花加工：需采用专用电极

　　激光加工：适合复杂轮廓切割

　　磨削加工：可获得极高尺寸精度

　　六、模具应用优势

　　超高强度：接近低合金钢的强度水平

　　耐磨性：优异的抗磨损性能

　　热稳定性：可承受300℃短时工作温度

　　抛光性：可达A1级镜面效果

　　寿命优势：模具寿命是普通铝合金的5-8倍

　　七、表面处理建议

　　1. 基础处理

　　阳极氧化：硬质阳极氧化(50-100μm)

　　化学镀镍：提高表面硬度和耐蚀性

　　微弧氧化：形成陶瓷化表面层

　　2. 高端处理

　　DLC涂层：类金刚石碳涂层

　　TD处理：表面渗钒处理

　　激光熔覆：局部增强关键部位

　　八、典型应用案例

　　汽车压铸模：发动机缸体、变速箱壳体

　　电子模具：手机中板、连接器注塑模

　　光学模具：镜头、反光镜注塑模

　　模具：特种合金精密铸造模

　　九、使用注意事项

　　应力消除：粗加工后需进行去应力退火

　　温度控制：连续工作温度≤250℃

　　腐蚀防护：盐水环境需特殊防护

　　维护保养：定期检查表面状态

　　安全加工：加工时需注意铝屑防护

　　十、材料对比分析

　　特性ALUMEC897075H13钢SKD61

　　密度(g/cm³)2.822.807.807.85

　　导热系数(W/mK)1301302429

　　抗拉强度(MPa)55057015001600

　　硬度(HRC)48-5250-5450-5452-56

　　热疲劳抗力优良中中

　　加工成本高中高很高

　　ALUMEC89代表了当前铝合金模具材料的高性能水平，特别适合替代钢材制造对轻量化和热传导有特殊要求的高端模具。其优异的综合性能使它在汽车、电子等行业的精密模具领域具有的地位。