QC-10模具铝的微变形加工方案

　　QC-10模具铝全面技术解析

　　QC-10是美国Alcoa(美铝)公司开发的高性能模具专用铝合金，属于铝锌镁铜系合金(Al-Zn-Mg-Cu)，具有优异的机械性能、加工性能和耐腐蚀性，广泛应用于精密模具制造领域。

　　QC-10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

　　QC-10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。

　　二、核心性能参数

　　1. 机械性能(T651状态)

　　性能指标典型值测试标准

　　抗拉强度570-600MPaASTM E8

　　屈服强度505-540MPaASTM E8

　　伸长率8-10%ASTM E8

　　硬度170-185HBASTM E10

　　断裂韧性38-42MPa·m¹/²ASTM E399

　　2. 物理性能

　　参数数值单位

　　密度2.81g/cm³

　　热导率148W/(m·K)

　　线膨胀系数23.610⁻⁶/K(20-100℃)

　　电阻率51.5nΩ·m

　　三、热处理工艺

　　1. 标准热处理流程

　　固溶处理：465-475℃×2h → 水淬(冷却速率>200℃/s)

　　时效处理：120℃×24h + 160℃×24h(双级时效)

　　2. 特殊热处理变体

　　T7351状态：过时效处理，提高抗应力腐蚀性能

　　T77状态：回归再时效(RRA)，综合性能优化

　　深冷处理：-196℃液氮处理4h，提高尺寸稳定性

　　四、加工特性

　　1. 机加工参数推荐

　　工序切削速度(m/min)进给量(mm/rev)刀具材质冷却方式

　　粗铣180-2200.15-0.25硬质合金水基乳化液

　　精铣300-3500.05-0.08PCD刀具微量润滑

　　车削250-3000.08-0.12陶瓷刀具干切削

　　钻孔60-800.05-0.08钴高速钢压缩空气

　　2. 电加工特性

　　线切割：推荐使用镀锌铜丝，切割速度0.25-0.35mm/min

　　电火花加工：使用石墨电极，表面粗糙度可达Ra 0.4μm

　　五、主要应用领域

　　1. 注塑模具应用

　　光学级模具：镜头、导光板等需超镜面抛光(Ra≤0.01μm)

　　电子连接器：高精度小间距端子成型

　　医疗器械：一次性注射器等医用制品

　　2. 压铸模具应用

　　锌合金压铸：手机外壳、装饰件等

　　镁合金压铸：3C产品结构件

　　铝合金压铸：汽车零部件(非高温部位)

　　3. 其他工业应用

　　精密机械结构件

　　航空航天非主承力部件

　　高精度检测夹具

　　六、材料优势特点

　　1. 性能优势

　　高强度/重量比：优于大多数模具钢

　　优异的导热性：比模具钢高3-5倍

　　良好的耐蚀性：特别是抗应力腐蚀性能

　　超镜面抛光性：可达光学级表面质量

　　2. 对比分析

　　性能钢H13钢6061铝

　　密度(g/cm³)2.817.857.802.70

　　热导率(W/m·K)1482924167

　　切削性★★★★★★★★★★★★★

　　模具寿命(万次)30-5050-8050-10010-20

　　七、使用注意事项

　　1. 设计要点

　　壁厚设计：小推荐壁厚≥3mm

　　过渡圆角：内圆角R≥0.5mm

　　冷却系统：距型腔表面距离15-25mm

　　2. 使用维护

　　工作温度：长期≤180℃，短期≤250℃

　　表面处理：推荐硬质阳极氧化(膜厚25-30μm)

　　防腐蚀：避免与铜、铁等异种金属直接接触

　　八、新发展

　　1. 增材制造应用

　　SLM工艺参数：

　　激光功率：350-400W

　　扫描速度：1000-1200mm/s

　　层厚：30-40μm

　　预热温度：150℃

　　2. 复合材料化

　　纳米增强：添加0.1-0.3%SiC纳米颗粒

　　性能提升：硬度提高20%，耐磨性提高3倍

　　QC-10模具铝凭借其优异的综合性能，在需要轻量化、高导热和复杂成型的模具领域具有独特优势，通过合理的热处理和表面处理，可满足各类精密模具的使用要求。