作为地球上使用最广泛的材料，铝在制造和零件生产中具有广泛的用途是很正常的。 然而，它的广泛使用仅仅是因为它的丰富吗？ 当然不！ 铝具有非常高的强度重量比，甚至高于钢。 结合其出色的延展性和可加工性，在许多行业中使用不同类型的铝是非常合理的。
正如上面提到的，有不同的铝牌号，每一个都有不同的特性。 因此，本文将作为选材指南。 首先，它将讨论不同类型的铝牌号、铝的用途及其特性。 它还将涵盖以下类型 原型加工 每种铝牌号都适用的工艺。 然后，通读到底，找出最简单的方法来选择用于零件生产的最佳铝牌号。
铝的性质
铝的物理性质
纯铝是一种非常柔软的金属。 然而，它具有强度极佳的合金。 结合铝的相对较低的密度，铝合金具有金属中最高的强度重量比。 铝合金还耐低温和腐蚀。
热电性能 of 铝材料
铝的导热性好，适合制造汽车热交换件。 此外，一些铝合金具有导电性或电阻性，这意味着电线由合金制成，而其他铝合金则可用于需要电阻率的情况。
铝的机械性能
根据铝的等级，它可以具有非常高或非常低的抗拉强度。 例如，某些等级的铝的抗拉强度高达 100ksi 或低至 1.5ksi。
铝的反射率
铝可以通过抛光获得高反射表面。 这使得铝非常适合反射辐射能，这是灯具和装饰配件的重要特性。
铝在加工中的优缺点
铝不是最广泛使用的金属之一，没有任何原因。 它的特性使其在机械加工行业备受追捧。 但是，就像所有美好的事物一样，铝既有优点也有缺点。
铝在加工中的优点
它是耐腐蚀的
铝耐腐蚀和生锈。 铝合金的表面会迅速氧化，形成一层氧化铝保护层，有助于抵抗元素腐蚀。 通过良好的表面处理和健康的维护，即使在最恶劣的条件下，铝也能保持无腐蚀。 铝的这种特性使其适用于暴露在恶劣环境条件下的部件。
经济实惠
铝的生产成本虽然不是最便宜的，但相对于它的优势来说是便宜的。 这意味着它比具有相同优势的其他金属更便宜，因此是大多数用例的理想选择。
它坚固轻便
铝非常坚固，是强度重量比最高的金属。 这使得它适用于需要特殊强度的部件。 从高强度重量比可以明显看出，这种强度并不是以重量为代价的。 铝合金的密度几乎是钢的三倍，适用于需要尽可能轻的同时保持高强度的机械零件。
它是可回收的
铝是百分百可回收的。 铝还比许多其他金属需要更少的能源来回收，使其成为一种环保材料选择。
适用于快速模具制造
快速模具制造 是一种制造方法，由于其节省成本和更快的交货时间优势而受到青睐。 快速模具中使用的最重要的材料之一是铝。 由于其高延展性和经济实惠的成本，很容易看出为什么铝合金是制造商的最爱。
几乎不需要维护
即使在最恶劣的条件下，铝制部件也能保持其质量和性能。 这使它们成为难以进行日常维护的零件的理想选择。 铝还可以抵抗极低的温度而不会开裂或失效。
它是可定制的
由于其出色的可加工性，铝几乎可以制成任何形状。 铝还可以很好地保持油漆，其表面可以成功地保持绝大多数饰面。
铝在加工中的缺点
它很容易导电
这可能是一个优点，也可能是一个缺点，具体取决于它的使用位置。 然而，它使铝合金在某些电阻很重要的情况下无法使用。
它的熔点很低
由于熔点低，铝不适合在高温区域使用。 但是，有几种铝可以解决这个问题。
铝合金牌号
铝合金可分为两大类，铸造合金和锻造合金。
锻造合金
这些铝合金通常比铸造合金具有更高的强度。 他们也有一个四位数系统，虽然没有小数点。 就像铸铁名称一样，第一个数字表示主要合金元素。 如果它不为零，则第二个数字表示对合金的更改，而最后两位数字标识系列中的特定合金。 可锻合金有以下七个系列：
1xxx系列
这些铝合金必须有99%的铝含量，因此常被称为纯铝。 它们的强度低，机械师根据其出色的耐腐蚀性和导电性来选择使用它们。 它们也是可焊接的，但由于熔点低，机械师在焊接时需要非常小心。
2xxx系列
该系列以铜为主要合金元素。 固溶热处理程序是处理这些合金的最佳方法。 因此，该系列合金具有卓越的强度和硬度，但缺乏其他合金系列的耐腐蚀性。 因此，当它们在高腐蚀环境中应用时，机械师通常会在它们上涂上或涂上耐腐蚀合金。
3xxx系列
这些合金以锰为主要合金元素。 它们具有中等强度，但具有出色的耐热性和耐腐蚀性。 这使得它们非常适合用作炊具。 车辆和发电厂的交换部件是这些铝系列的常见应用领域的例子。
4xxx系列
4xxx 系列合金熔点低，适合用作焊接时的填充材料。 在这些系列中，铝与硅结合形成金属。
5xxx系列
这些是抗拉强度最大的非热处理铝合金。 它们以镁为主要合金元素形成。 因此，它们具有出色的耐腐蚀性并且易于焊接，是船舶和设备零件的理想选择。 此外，它们还具有极限抗拉强度，范围从 18ksi 到 51ksi。
6xxx系列
该系列中的合金非常耐腐蚀。 它们具有从 18ksi 到 58ksi 的极限抗拉强度。 该系列的主要合金元素是镁和硅。 这些合金可用作易腐蚀金属的电镀材料。 此外，这些合金中的镁和硅含量导致产生硅化镁，使其能够接受固溶热处理，进一步强化合金。
7xxx系列
这些铝合金使用锌作为主要合金剂。 它们拥有所有铝合金中一些最大的抗拉强度，抗拉强度范围为 32 至 88ksi。 机械师使用该系列中的金属来制造承受高应力的机器和设备的零件，例如航空航天和运动器材。 还可以添加铜等其他元素来调整该系列锻铸铝的特性。
铸造合金
这些可以是可热处理的或不可热处理的。 他们使用四位数系统，最后一位数字前有一个小数点。 第一位数字告诉我们主要的合金元素。 接下来的两位数字标识合金，而小数点后面的数字告诉我们它是钢锭还是铸件。
铸造合金和锻造合金之间的区别
- 铸造合金的抗拉强度通常低于锻造合金，因为消除铸造过程中出现的缺陷非常困难。
- 铸造合金每公斤的成本低于锻造合金。
- 锻造铝合金比铸造合金更容易加工。
- 用锻造铝合金加工的零件比用铸造合金加工的零件可以提供更好的表面光洁度。
常用铝材种类
铝6061-T6
顾名思义，这款铝合金属于6xxx系列。 第二位数字是零，这告诉我们这种合金是含有所有杂质的商用铝。 最后两位数字 61 表示这种特殊合金的成分（97.9% 铝、0.6% 硅、1.0% 镁、0.2% 铬和 0.28% 铜）。 T6表示经过固溶热处理和时效处理。 6061 铝的屈服抗拉强度为 40 ksi，极限抗拉强度为 45 ksi。 这意味着这种铝具有高强度，甚至适用于结构应用。 6061 铝也耐腐蚀。 它主要用于热交换器、电子设备和车辆的部件。
铝7075-T6
7075铝属于7xxx系列，表明它以锌为主要合金元素，具有较高的抗拉强度。 这种合金90%是铝，5.6%是锌，2.5%是锰，0.23%是锰，1.6%是铜。 2.81 铝具有 3g/cm83 的相对较轻的密度和 7075 ksi 的极限抗拉强度，是可用的最强和最轻的铝合金之一。 当然，T6 意味着它经过了热处理。 机器齿轮和飞机配件使用这种合金。
铝5052
5052 铝强度适中，具有出色的耐腐蚀性。 因为它不含任何铜，所以在盐水应用中特别有用。 值得注意的是，这种合金属于 5xxx 系列，因此不可热处理。 用这种合金加工的零件通常用于船舶设备。
铝6063
6063铝，常被称为建筑铝，是铝的镁硅合金。 这种合金具有中等强度和高延展性，使其适用于模具成型。 硅化镁的存在及其低铜含量使其非常耐腐蚀，因此适合暴露使用。 用这种铝加工的零件可用于建筑产品、管道和管道以及家具。
如何选择合适的铝牌号
有多种类型的铝牌号可供选择。 不同类型的铝牌号具有不同的可焊性、强度、耐腐蚀性等特性。您可以根据对您的特定用例重要的特性来选择牌号。 在做出选择之前，您应该考虑以下因素。
考虑其可加工性等级
铝合金的可加工性等级将给出它们与以下材料的相容性的概念 数控加工 过程。 具有良好机械加工性的铝合金将易于切割和精加工。 这使得它适合生产复杂的机器零件。 例如，2011 铝具有出色的可加工性。
它的成本和可用性是多少？
在为项目选择铝牌号时，铝合金的成本是最重要的考虑因素之一。 在该价格范围内找到目标成本和最合适的属性之间的交集将为生产过程奠定良好的基础。 此外，所选铝牌号的价格将决定铝牌号的可用性。 可用性也很重要，因为稀有铝合金可能会因为采购困难而减慢生产过程。
铝合金的加工性如何？
这指的是铝牌号呈现不同形状的难易程度。 高延展性合金具有非常好的可加工性，可用于需要极佳抗疲劳性的情况，例如飞机零件。
可焊接吗？
如果制造的零件必须与其他零件焊接，合金的可焊性是一个需要考虑的重要因素。 例如，如果可焊性很重要，3003 铝是一个不错的选择。
它耐腐蚀吗？
制造部件的使用位置决定了它是否需要耐腐蚀。 例如，用于船舶或化学应用的零件必须具有出色的耐腐蚀性。
可以热处理吗？
热处理是使用极端温度来回火铝合金。 热处理有助于提高铝合金的强度。 您应该注意哪些类型的铝系列是可热处理的，哪些不是。
合金有多强？
强度决定了合金在变形前可以承受多大的压力。 因此，承受高应力的部件自然必须由高强度铝合金制成。
铝的应用
铝是一种在各行各业都有广泛应用的金属。 以下是铝部件和产品广泛使用的几个行业示例：
医疗界
在清洁度和生物相容性是强制性要求的行业中，铝制零件和产品已承担起这项任务。 医疗器械包括各种类型的铝，例如外科和整形外科器械。 此外，一些通用设备如托盘和容器也以铝为主要成分
航空工业
飞机需要轻质且坚固的建筑材料。 凭借铝的高强度重量比，它完全符合要求。 此属性还确保它可以承载与比它更坚固的金属一样多的货物。 此外，凭借其高耐腐蚀性，它还有助于防止飞机在暴露于恶劣环境条件下时受损。
电气工业
由于铝合金具有出色的导热性，因此消费电子产品制造商不断在其产品中使用铝合金。 此属性已用于电气元件，例如 散热片 和图形处理器的冷却组件。
汽车行业
理想的车辆应该轻巧、耐用且环保。 铝是一种可以帮助实现这些目标的金属。 由于其轻巧的特性和高水平的耐用性，车辆可以灵活，同时仍保持其坚固性。 此外，铝的使用使汽车零件可回收，从而提高了使用铝零件的汽车的可持续性。
结论
铝是一种用途极为广泛的金属，根据与它结合的元素不同，它具有不同的特性。 此外，不同类型的铝具有不同的特性，这使得它们适用于不同的行业。 但是，由于可供您选择的铝合金种类繁多，您可能会发现很难为您的原型设计选择一种。
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