鋁是地殼中發現的最豐富的金屬元素，這也是我們每天使用的許多物體中使用它的部分原因。 事實上，它是使用最廣泛的有色金屬（這意味著它不含任何鐵）。 鋁既存在於普通物品中，如鋁箔或罐頭，也存在於極端的特殊應用中，如宇宙飛船和潛艇的部件。
商品鋁的特性
鋁是最常用的有色金屬的原因有很多。 它具有很強的延展性和延展性，使其適用於廣泛的應用。 它的延展性使其可以製成鋁箔，而其延展性允許將鋁拉成棒材和線材。
鋁還具有很強的耐腐蝕性，因為當材料暴露在空氣中時會自然形成保護性氧化層。 這種氧化也可以被合成誘導，以提供更強的保護。 鋁的天然保護層使其比碳鋼更耐腐蝕，但無法與不鏽鋼的鉻含量相媲美。 此外，鋁是熱和電的良導體，在這兩個方面都優於碳鋼和不鏽鋼。
它比鋼加工得更快、更容易，其強度重量比使其成為許多需要堅固、堅硬材料的應用的理想選擇。 最後，與其他金屬相比，鋁具有良好的效能，因此可以保留、熔化和重複使用更多的晶元材料。 與原鋁生產相比，鋁可以節省高達95%的能源。
當然，使用鋁也有一些缺點，尤其是與鋼相比。 它不像鋼那麼硬，這使它成為乙個糟糕的選擇，因為它會承受更多的衝擊或極高的承載能力。 鋁的熔點也明顯低於鋼的熔點（660，而鋼的熔點約為1400），因此它不能承受極高的溫度應用。 它還具有很高的熱膨脹係數，因此如果在加工過程中溫度過高，它會變形，並且難以保持嚴格的公差。 最後，由於使用過程中需要更高的功率，鋁可能比鋼更昂貴。
鋁合金
市售鋁材，或您在 CNC 加工專案中使用的鋁材，都不是純鋁——它總是含有少量合金元素。 這些合金元素賦予原本柔軟的金屬強度和硬度。 按重量計算，標準鋁仍含有 99-996%的鋁（元素），其餘的由矽、錳、鎂、銅和鋅等常見材料組成。
只需稍微調整合金元素的含量，就可以製造出無數的鋁合金。 然而，一些組合物已被證明比其他組合物更有用。 這些常見的鋁合金按主要合金元素分類。 每個系列都有一些共同的屬性。 例如，一系列鋁合金不能進行熱處理，因此進行冷加工，也稱為加工硬化。
主要鋁牌號
1000系列
鋁 1xxx 合金含有最純淨的鋁，按重量計至少含有 99% 的鋁。 沒有特定的合金元素，這些幾乎都是純鋁。 例如，鋁 1199 包含 9999%重量的鋁，用於製造鋁箔。 這些是最柔軟的等級，但它們可以加工硬化，這意味著它們會隨著反覆變形而變得更堅固。
2000系列
2000系列鋁材採用銅作為主要合金元素。 這些等級的鋁可以沉澱硬化，這使得它們幾乎與鋼一樣堅固。 沉澱硬化涉及將金屬加熱到一定溫度，以便其他金屬的沉澱從金屬溶液中浮現出來（而金屬保持固體），並有助於提高屈服強度。 然而，由於新增了銅，2xxx 鋁牌號的耐腐蝕性較低。 鋁 2024 還含有錳和鎂，用於航空航天部件。
3000系列
鋁級 3xxx 含有錳作為其最重要的新增元素。 這些鋁合金也可以進行加工硬化（這是達到足夠硬度水平所必需的，因為這些等級的鋁不能進行熱處理）。 鋁 3004 還含有鎂，是一種用於鋁製飲料罐及其硬化變體的合金。
4000系列
4000系列鋁材採用矽作為主要合金元素。 矽降低了 4xxx 級鋁的熔點。 鋁 4043 用作焊接 6000 系列鋁合金的焊條材料，鋁 4047 在建築中用作板材和熔覆層。
5000系列
鎂是5000系列的主要合金元素。 這些牌號具有最佳的耐腐蝕性，因此通常用於海洋應用或其他暴露極端元素的情況。 鋁 5083 是一種常用於船舶部件的合金。
6000系列
鎂和矽都用於製造一些最常見的鋁合金。 這些元件的組合用於建立 6000 系列，該系列通常易於加工並且可以沉澱硬化。 特別是，6061是最常見的鋁合金之一，也具有很高的耐腐蝕性。 它通常用於結構和航空航天應用。
7000系列
這些鋁合金由鋅製成，有時由銅、鉻和鎂製成，通過沉澱硬化可以成為所有鋁合金中最堅固的。 7000 級因其高強度而常用於航空航天應用。 7075 是一種常見的牌號，儘管其耐腐蝕性比其他合金低，但它比 2000 系列材料更耐腐蝕。 這種合金被廣泛使用，但特別適用於航空航天應用。
8000系列
8000系列是鋁合金的總稱，不適用於任何其他類別。 這些合金可以包括許多其他元素，包括鐵和鋰。 例如，8176 鋁含有 06% 鐵和 01%的矽（按重量計），用於製造電線。
鋁處理、處理、精加工產品的採購
熱處理是一種常見的調質工藝，這意味著它在化學水平上改變了許多金屬的材料特性。 特別是鋁，必須增加硬度和強度。 未經處理的鋁是一種軟金屬，因此為了經受住某些應用，它需要經過一些調節過程。 對於鋁，該過程由附在牌號末尾的字母標識表示。
熱處理
2xxx、6xxx、7xxx系列鋁材可熱處理。 這有助於提高金屬的強度和硬度，對某些應用有益。 其他合金，如 3xxx、4xxx 和 5xxx，只能進行冷加工以增加強度和硬度。 可以在合金中新增不同的字母名稱（稱為回火名稱），以確定所採用的處理方法。 這些名稱是：
f 表示它是預製的或材料沒有經過任何熱處理。
h 表示材料已經進行了某種加工硬化，無論它是否與熱處理同時進行。 “h”後面的數字表示熱處理的型別和硬度。
o 表示鋁經過退火處理，降低了強度和硬度。 這似乎是乙個奇怪的選擇——誰會想要更柔軟的材料？然而，退火會產生更可加工、可能更堅韌和更具延展性的材料，這對於某些製造方法是有利的。
t表示鋁材已經過熱處理，“t”後面的數字表示熱處理過程的細節。 例如，AL 6061-T6 經過固溶熱處理（保持在 980 華氏度，然後在水中淬火以快速冷卻），然後在 325 至 400 華氏度的溫度下老化。
完成。 有許多飾面可以應用於鋁，每種飾面都具有適合不同應用的外觀和保護質量。
顧名思義，As-MachinedFinish，意味著加工後不進行任何加工。 這種飾面需要更少的時間和精力，但對於裝飾部件來說通常是不夠的，最適合您只是測試功能和配合的原型。
光滑加工是加工後的下一步。 使用鋒利的工具和精加工通道時要更加小心，以產生更光滑的表面光潔度。 這也是一種比較精密的加工方法，常用於測試零件。 但是，這個過程仍然會留下機器的痕跡，因此通常不會在最終產品中使用。
噴丸強化在鋁型材上噴塗微小玻璃珠，形成啞光飾面。 這將去除大部分（但不是全部）加工痕跡，並使其具有光滑但有顆粒感的外觀。 一些流行膝上型電腦的標誌性外觀和感覺來自預陽極氧化噴丸。
陽極氧化是一種常見的處理方法，當鋁暴露在空氣中時，它會在鋁表面自然形成保護性氧化層。 在人工過程中，鋁製部件被懸掛在導電架上，並浸入電解液中，其中引入直流電。 當溶液的酸度溶解天然存在的氧化層時，電流在其表面釋放氧氣，形成新的氧化鋁保護層。
通過平衡溶解速率和積累速率，氧化層形成奈米孔，使塗層繼續生長，超出自然可能。 之後，奈米孔有時會被其他緩蝕劑或有色染料填充以用於美容目的，然後密封以完成保護塗層。
鋁加工尖端
鋁因其高機械加工性和高強度重量比而成為 CNC 加工中常用的金屬。 這種可加工性可縮短加工時間，從而減少人工和工具機時間成本。 這也使得將鋁加工成精密零件所需的更嚴格的公差變得更加容易。
但是，如果在加工過程中工件的溫度過高，鋁的高熱膨脹係數會影響公差，特別是對於薄零件。 為防止任何負面影響，您可以通過建立不長時間聚焦於乙個區域的刀具路徑來避免熱量集中。 這種方法可以散熱，並允許在生成CNC加工程式的CAM軟體中檢查和修改刀具路徑。
有些鋁合金的柔軟度，如果受力過大，在加工過程中容易變形。 因此，請遵循針對特定等級的鋁材推薦的進給量和速度（參見本文中的一般公式），以在加工過程中產生適當的力。 防止變形的另乙個經驗法則是使零件在所有區域的厚度都大於 0020英吋。
鋁延展性的另乙個影響是它可以在切削工具上產生材料的堆積邊緣。 這會掩蓋刀具的鋒利切削表面，使刀具變鈍，並降低其切削效率。 堆疊的邊緣也會對零件造成較差的表面光潔度。 為避免邊緣堆積，請嘗試使用刀具材料;嘗試使用硬質合金刀片代替 HSS（高速鋼），反之亦然，並發揮切削速度。 您也可以嘗試調整切削液的量和型別。
鋁型材的CNC加工