ALUMOLD铝合金铸轧工艺参数优化研究

　　ALUMOLD铝合金详细分析

　　基本概述

　　ALUMOLD是一种专门为模具行业开发的高性能铝合金，属于Al-Zn-Mg-Cu系合金（通常对应国际牌号7000系列的改良型）。该合金通过优化的成分设计和特殊热处理工艺，在保持较高强度的同时，特别注重改善加工性能、热稳定性和表面质量，使其成为模具制造的理想选择。

　　ALUMOLD化学成分：

　　执行标准：AMS4086-AMS4058 DIN-A-256/12

　　镁 Mg：3.5～4.5

　　锌 Zn：≤0.25

　　锰 Mn：0.20～0.7

　　钛 Ti ：≤0.15

　　铬 Cr：0.05～0.25

　　铁 Fe： 0.000～ 0.500

　　注：单个:≤0.05;合计:≤0.15

　　ALUMOLD铝棒力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥240

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥95

　　伸长率 δ10 (%)：≥10

　　伸长率 δ5 (%)：≥12

　　注 ：管材室温纵向力学性能

　　试样尺寸：所有壁厚

　　ALUMOLD热处理规范：

　　1.均匀化退火:加热475～490℃;保温12～14h;炉冷。

　　2.全退火:加热350～400℃;随材料有效厚度不同,保温时间30～120min;以 30～50℃/h速度随炉冷至300℃下,再空冷。

　　3.快速退火:加热350～460℃;保温时间30～120min;空冷。

　　4.淬火和时效:淬火 495～505℃,水冷;自然时效室温96h。

　　物理特性

　　特性数值

　　密度2.81 g/cm³

　　熔点范围480-640°C

　　热膨胀系数23.6×10⁻⁶/K (20-100°C)

　　热导率130 W/(m·K)

　　电导率32% IACS

　　弹性模量71 GPa

　　机械性能（T6状态）

　　参数典型值

　　抗拉强度500-550 MPa

　　屈服强度450-500 MPa

　　延伸率8-12%

　　硬度150-170 HB

　　平面应变断裂韧性28-32 MPa·√m

　　疲劳强度170-200 MPa (10⁷ cycles)

　　主要应用领域

　　1. 塑料注塑模具

　　大型模具：汽车保险杠、仪表板等大型塑料件模具

　　精密模具：电子连接器、微型齿轮等高精度模具

　　多腔模具：瓶盖、医疗器具等多腔模系统

　　2. 压铸模具

　　锌合金压铸：手机外壳、卫浴五金件压铸模

　　铝合金压铸：汽车发动机部件、变速箱壳体模具

　　镁合金压铸：笔记本电脑外壳、相机机身模具

　　3. 其他模具应用

　　吹塑模具：PET瓶、工业容器等吹塑成型模具

　　橡胶模具：轮胎花纹板、密封件成型模具

　　复合材料模具：碳纤维部件热压成型模具

　　作为模具材料的核心优势

　　优异的加工性能

　　切削性能比工具钢提高40%

　　可实现镜面抛光至Ra0.05μm

　　电蚀加工性能优良

　　zhuoyue的热管理特性

　　导热系数是P20钢的5倍

　　均匀的温度分布减少热变形

　　快速冷却缩短成型周期

　　良好的机械性能组合

　　强度/重量比优于大多数模具钢

　　耐磨性可通过表面处理增强

　　抗热疲劳性能优异

　　显著的经济效益

　　材料成本比同尺寸模具钢低30-40%

　　加工工时减少50%以上

　　模具重量减轻60%，降低设备负荷

　　热处理工艺

　　标准热处理流程

　　固溶处理：

　　温度：465±5°C

　　保温时间：2小时/英寸厚度

　　淬火介质：60°C水淬

　　时效处理：

　　单级时效：120°C×24h

　　双级时效：100°C×8h + 160°C×8h（推荐）

　　不同状态性能比较

　　状态硬度(HB)抗拉强度(MPa)热导率(W/m·K)主要应用

　　T6150-170500-550130通用模具

　　T7351135-155470-520135要求高尺寸稳定性

　　O≤100≤300155预加工状态

　　加工指南

　　1. 切削加工参数

　　加工方式切削速度(m/min)进给量(mm/rev)切削深度(mm)刀具推荐

　　粗车200-3000.2-0.42-5金刚石涂层刀具

　　精车400-6000.05-0.150.1-0.5PCBN刀具

　　铣削300-5000.05-0.15/tooth0.5-3硬质合金立铣刀

　　钻孔50-1000.05-0.15-钴高速钢钻头

　　2. 表面处理建议

　　阳极氧化：

　　阳极氧化：膜厚10-25μm

　　硬质阳极氧化：膜厚50-75μm，硬度>500HV

　　镀层处理：

　　化学镀镍：厚度10-30μm，硬度600-700HV

　　电镀硬铬：厚度5-20μm，硬度800-1000HV

　　其他处理：

　　氮化处理：表面硬度可达1200HV

　　PVD涂层：TiN、CrN等，厚度2-5μm

　　模具设计要点

　　冷却系统设计

　　水道间距应为壁厚的3-5倍

　　水道距型腔表面距离15-25mm

　　采用变径水道设计提高冷却效率

　　结构优化

　　小壁厚≥8mm

　　加强筋厚度为主壁厚的60-80%

　　避免尖角，小圆角R2mm

　　配合公差

　　导向部分：H7/h6

　　顶出机构：H8/f7

　　型芯配合：H7/m6

　　使用维护建议

　　日常维护

　　每5000模次检查导向部位

　　定期清洗冷却水道(每3个月)

　　储存时涂防锈油

　　修复方法

　　小损伤：激光熔覆修复

　　中等损伤：镶嵌钢件修复

　　大范围损伤：专用铝合金焊丝焊接

　　使用寿命

　　塑料模具：50-100万次

　　锌压铸模：20-30万次

　　铝压铸模：5-10万次

　　与模具钢的性能对比

　　性能指标ALUMOLDP20钢H13钢结论

　　导热系数1302924ALUMOLD优

　　切削性极好中等差ALUMOLD优

　　强度中等高很高钢优

　　重量轻重重ALUMOLD优

　　成本中等高很高ALUMOLD优

　　耐磨性需处理好极好钢优

　　抛光性极好好中等ALUMOLD优

　　成功应用案例

　　汽车行业：某品牌汽车前大灯反射镜模具，使用ALUMOLD后：

　　模具制造周期缩短40%

　　冷却时间减少30%

　　模具重量减轻65kg

　　电子行业：手机外壳模具应用：

　　实现Ra0.02μm镜面效果

　　模具寿命达80万模次

　　产品良率提高至99.5%

　　医疗行业：一次性注射器模具：

　　精密腔体同轴度<0.005mm

　　模具温度均匀性±1°C

　　月产量提高至500万件

　　选用决策指南

　　适用ALUMOLD的情况：

　　需要缩短模具交付周期

　　生产批量在10-100万件之间

　　产品设计可能频繁变更

　　模具尺寸较大，需要减轻重量

　　需要优异的散热性能

　　建议使用模具钢的情况：

　　生产批量超过200万件

　　产品含有高磨蚀性填料

　　成型温度超过300°C

　　模具承受极高锁模压力

　　要求极长的模具使用寿命

　　ALUMOLD铝合金通过其独特的性能组合，在现代模具制造领域占据重要地位，特别适合快速响应、中等批量的模具需求，是传统模具钢的有力补充和替代选择。