钢铁战争:铝对钢

随着对最低重量、最高导热性和易于切削性的要求，工具和模具应用是铝的自然机会。bet188娱乐城铝生产商通常以专有和贸易名称的产品来应对这些应用所带来的各种挑战。

为什么铝?

首先，这个问题需要解决。替代材料，特别是一系列钢，如P-20、H13工具钢和不锈钢，以及通常含有铍的铜基合金，已用于工具和模具应用。bet188娱乐城它们提供高强度和耐磨性，并且，在铜合金的情况下，导热性。然而，对于给定的应用，没有一种材料具有所有所需的性能，替代材料也不例外。它们很重，通常不易切削，而且除了铜基合金外，它们的导热性很差。

要克服这些缺陷，铝就有了用武之地。与钢相比，铝:

• 热导率提高了四倍。在成型bet188娱乐城操作中，这减少了所需的冷却周期，也最大限度地减少了可能导致零件变形的局部热点。铝还允许设计更简单的冷却系统，需要更少的设计和加工时间。
• 是轻量级的。铝的密度大约是钢的三分之一。这使得处理模具和模具更容易，允许更快地打开和关闭模具和工具由于减少惯性。bet188娱乐城此外，重量更轻的模具可以减少压力磨损，减少维护和停机时间。这些好处与大型工具和模具特别相关。bet188娱乐城
• 可以更快地加工和抛光。根据具体铝合金的不同，加工速度比钢快3到10倍。这减少了生产所需的时间，特别是对于具有深腔的大型模具。bet188娱乐城
• 具有高导电性。与钢相比，铝的熔点更低，这使得铝的电火花加工速度比钢高4到5倍。

由于这些好处，铝生产商估计，在模具应用中使用铝比钢可以节省30%的模具制造成本，如果包括减少的零件生产周期时间和提高的生产率，这可以增加到40%。bet188娱乐城

钢具有优势的一个领域是表面硬度。在一些应用中，例如涉及传统塑料成型的应用，基铝表面具有足够的性能。bet188娱乐城然而，对于那些要求更高耐磨性的情况，铝的表面处理，如硬阳极氧化或镀镍，导致铝表面硬度水平接近钢。

进化

由于刀具和模具材料必须在一系列不同的条件下工作，因此发展出了不同的铝合金和回火组合来满足各种需求。bet188娱乐城铸造和锻造产品都有广泛的厚度，宽度和长度。每种产品类型都有针对应用需求量身定制的特定特性。

铸板材料有以下优点:

• 等轴晶粒结构在所有测试方向上提供了相似的性能;
• 通过受控的铸造后热退火工艺产生的低残余应力;
• 极高的平面度公差能力——通过单次表面加工实现;
• 良好的内部稳定性——严格控制的铸造工艺参数和优良的金属处理;
• 卓越的表面光洁度由特殊设计的铣削头实现，金属去除最少。

铸板材料的一些应用包括食品机械成型板和其他低压成型，电加热板，铣床台板，自动检测机板托和丝网打印机底座。bet188娱乐城

锻铝制品也得到了广泛的应用。对用于工具和模具应用的平板产品所作改进的性质涉及:bet188娱乐城

• 改进了厚度特性的均匀性。这一点尤其重要，因为在某些情况下，产品的厚度可达35英寸。
• 低残余应力，通过热处理后拉伸或冷压缩来消除机械应力。
• 优秀的平面度。

对于低压塑料和复合成型(包括热成型和树脂传递成型)等应用，需要具有优异耐腐蚀性和可焊性的材料，首选5xxx合金。bet188娱乐城与5083-O类似的合金有Fibralr、giant和Alumold 4-150和4-110。bet188娱乐城

其他应用，如橡胶和其他弹性体的低压成型，涉及温度在350x至400xF范围内，需bet188娱乐城要中等强度的材料，在中等高温下具有良好的性能保留。在这里，铝生产商提供基于2xxx系列的合金，通常类似于2618或2219，从高温角度来看，这是传统上最好的常规铝合金。这组包括:Weldural(2219型合金)，Tempralr(2039合金成分)，Alumold 3-350和3-300以及Alumec HT。bet188娱乐城

另一类应用，特别是注塑和压缩成型以及支撑件和力板，要求高强度性能以及优异的可加工性、高可抛光性和良好的形状稳定性。bet188娱乐城7xxx合金家族很好地满足了这一需求，这里的产品包括Certalr SPC, 7122合金，Hokotol, 7050型成分，Alumold 1- 600,1 - 500,2 -450和2-400，以及Alumec 79, 89, 99和QC-7。bet188娱乐城

如果不提到6xxx系列中等强度合金，对锻造工具和模具板产品bet188娱乐城的调查就不完整。6061-T6的应力消除回温的专业版本可用于压缩应力消除厚6061-T652或6061-T651 200型板以及挤压形式acc - u板和经济o板。此外，还提供了一种更高纯度的6xxx，用于需要阳极氧化的半导体应用，称为Semi6。此外，6013-PowerPlate是一种轧制产品，强度比6061-T6高25%，可加工性等级为“B”，而不是6061-T651的传统“C”。

未来

虽然传统铝制工具模具产品在这些应用领域具有一些明显的优势，但竞争并没有停滞bet188娱乐城不前。一些正在开发的技术包括使用快速成型(RP)方法制造的铝和钢工具，这些方法已在短期生产应用中成功试用。快速制造方法消除了铝在可加工性和比传统加工钢更短的交货时间方面所享有的一些优势。这一领域似乎将继续在全球铝工业中得到重视和发展。

* fiberal、Tempral和Certal是加拿大铝业有限公司(加拿大蒙特利尔)的注册商标。

本文发表于《现在铝》(Aluminum Now)的5 / 6月刊美国铝业协会(Aluminum Association, Inc.)的内部信息期刊。本文由Secat, Inc.(莱克星顿，肯塔基州)-铝业研究资源公司编写。