解读CNC加工用铝合金

第一位数字按主要合金元素对合金分组。1xxx 系接近纯铝，2xxx 系以铜为主，3xxx 系为锰，5xxx 系为镁，6xxx 系为镁和硅，7xxx 系为锌。最后两位数字只是该系列内的序号，单凭这个数字无法判断强度。

状态后缀是大多数设计错误的起点。退火态为 O。F 为加工态，未经热处理。T4 为固溶处理后自然时效。T6 为固溶处理后人工时效，因此 6061-T6 是默认的结构件选择。T651 是在此基础上增加受控拉伸，以在加工前消除内应力。

这里数字比名称更重要。标注为 6061-T6、屈服强度 276 MPa 的零件，与屈服强度约 145 MPa 的 6061-T4 表现差别很大。两张图纸都写 6061，描述的却不一定是同一种材料。图纸上务必写全牌号，包括状态。

• 1
  O退火态，最软，成形性最好，加工表面质量最差
• 2
  T4自然时效，中等强度，弯曲性能好
• 3
  T6人工时效，高强度，机加工零件的标准选择
• 4
  T651时效后拉伸，以减少铣削过程中的变形

6061-T6 覆盖了机加工车间遇到的大部分需求。用硬质合金刀具、300–600 m/min 表面速度切削顺畅，可焊接，阳极氧化均匀，成本低于 7xxx 系。壳体、支架、工装板、歧管和原型框架默认都用它。缺点是耐磨性差，裸露的 6061 滑动面会拉伤。

7075-T6 是高强度选项，屈服强度约 503 MPa，接近某些低碳钢。航空航天加强筋、自行车部件和高载荷工装会用它。加工容错性较低：它对缺口敏感，切屑更难断，大量去除余量时更容易因残余应力而变形。先粗加工、去应力，再精加工。

2024-T4 加工表面质量优于 7075，抗疲劳性能好，但它是含铜合金，在海洋或潮湿环境中会腐蚀，除非做阳极氧化或底漆。它也难焊接。飞机蒙皮和机身零件用它是有原因的，但潮湿的工业壳体通常不该用。

5052 和 5083 是海洋用和钣金用牌号。强度中等，耐腐蚀性优异，成形性是本组中最好的。钣金壳体、油箱、底盘面板和低压盖板适合用它们。不要指望 5052 支架在 6061 的壁厚下承受 500 kg 静载。

ADC12 是压铸合金，不是变形铝合金。硅含量接近 11%，铸造性和模具寿命优异，适合大批量壳体和变速箱盖。它的加工表面质量不如 6061，薄壁处可能出现气孔。批量 10,000 件以上时，ADC12 压铸在成本上通常优于板材铣削。

铝切削速度快，这既是它的吸引力，也是大多数废品的来源。热膨胀约为 23 × 10⁻⁶/°C，一块 500 mm 的板升温 10 °C 会伸长约 0.12 mm。对于 ±0.005 mm 的公差要求，这已经占满整个公差。上午粗加工，让零件稳定后再精加工。

排屑比主轴转速更能决定表面质量。铝屑软，容易粘在刀槽上。深腔和窄槽需要高压切削液或内冷吹气，并采用斜坡或螺旋进刀代替直接下刀。在盲腔中直接下刀会积屑并摩擦。

刀具应选用无涂层或针对有色金属设计的抛光硬质合金。两刃或三刃、大螺旋角刀具在型腔中排屑更好。精加工侧壁时，单刃铣刀可减少接触和颤振。刀具跳动超过 0.01 mm，会立刻在垂直面上表现为阶梯纹。

薄壁是典型的失效模式。6061 中 1.5 mm 厚的筋板在 80 mm 深度下会振刀和让刀。用连接筋支撑或留工艺余量，以 0.1–0.2 mm 径向切深进行轻切削精加工，并选用小刀尖圆角半径的刀具。从壁的两侧均匀去除材料，可保持零件受力平衡。

阳极氧化把表面转化为氧化铝，因此合金成分很重要。6061 和 6063 可均匀进行本色、着色和硬质阳极氧化。7075 因含铜和锌，本色阳极氧化后会变暗，可能呈青铜色或灰色。如果两个零件颜色必须一致，应使用同一合金和同一阳极氧化批次。

硬质阳极氧化生成 25–50 μm 的氧化层，表面硬度高，适合滑动磨损表面。它会略微降低疲劳强度，并改变尺寸，因此图纸必须注明涂层是否计入公差。螺纹和压配内孔通常需要遮蔽。

化学镀镍、镀锌和镀银可用于铝件，但需要先做浸锌预处理，否则附着力会失效。对于 2024 和 7075，化学转化膜（铬酸盐或非铬酸盐替代工艺）常作为底漆下的防腐底层。ADC12 铸件可以电镀，但铸件孔隙会残留化学药液并导致起泡，需先对表面进行封孔。

喷砂、滚光、拉丝和抛光属于机械处理，基本不受合金种类限制。6061 喷砂后呈均匀哑光；7075 因晶粒结构不同，表面差异更明显。激光打标适用于阳极氧化表面，字符高度至少 1.5 mm，以保证搬运后仍可辨认。