铝合金
铝合金是我们车间加工量最大的金属。但选错牌号是很常见的问题 —— 6061 就够用却定了 7075(多花 40%),或者焊接装配件选了 2024(它不能焊)。这篇帮你一次选对。
你需要哪种铝合金?
先回答这个问题,其他所有事情都围绕它展开。
| 你的情况 | 用这个 | 为什么 |
| 不知道 / 通用 | 6061-T6 | 覆盖 80% 的场景。好加工、可焊、可阳极氧化、便宜。 |
| 需要最大强度 | 7075-T6 | 抗拉 572 MPa — 比低碳钢还强。但不能焊,加工更难。 |
| 海洋 / 盐水环境 | 5052-H32 | 常见铝合金中耐海水腐蚀最好。 |
| 疲劳关键件(交变载荷) | 2024-T4 | 疲劳极限最好。用于飞机蒙皮、机翼结构。 |
| 欧洲结构件项目 | 6082-T6 | 欧洲版 6061,强度略高。EN 755 认证。 |
| 加工后需要焊接 | 6061 或 5052 | 7075 和 2024 不能焊。没有例外。 |
| 导电 / 导热件 | 1100 或 6061 | 纯铝 1100 导电最好,6061 是强度和导电的折中。 |
| 预算是主要考虑 | 6061-T6 | 材料最便宜、加工最快、供应最广。 |
牌号数据一览
| 参数 | 6061-T6 | 7075-T6 | 5052-H32 | 2024-T4 | 6082-T6 |
| 抗拉 (MPa) | 310 | 572 | 193 | 469 | 340 |
| 屈服 (MPa) | 275 | 503 | 145 | 324 | 290 |
| 延伸率 | 12% | 11% | 12% | 20% | 10% |
| 密度 (g/cm³) | 2.70 | 2.81 | 2.68 | 2.78 | 2.71 |
| 硬度 (HB) | 95 | 150 | 60 | 120 | 100 |
| 导热系数 (W/mK) | 167 | 130 | 138 | 121 | 180 |
| 加工性 | 优 | 良 | 优 | 一般 | 优 |
| 可焊 | 可 | 不可 | 可 | 不可 | 可 |
| 阳极氧化效果 | 最好 | 差(偏暗) | 好 | 差 | 好 |
| 相对成本 | 1.0x | 1.8–2.5x | 0.9x | 1.5–2.0x | 1.1x |
T6 和 T651 —— 对 CNC 加工很重要
买铝板时你会看到 T6 和 T651 两种状态。对加工来说差别很大。
T6 = 固溶 + 淬火 + 人工时效。淬火这一步把残余应力锁在了材料里。当你从 T6 板材的一侧铣掉材料时,应力不平衡导致翘曲变形。
T651 = T6 的基础上,在淬火后、时效前做了一次控制拉伸(1–3% 永久伸长)。这释放了残余应力。结果:力学性能一样,但板材加工后不变形。
经验法则
CNC 加工买铝板,一律选 T651。价格只贵 5–10%,但能防止变形 —— 尤其是薄壁件或单面大量去除材料的零件。棒材和管材截面均匀,用 T6 问题不大。
常见错误
7075-T6 板做大型平面支架,铣完型腔后发现翘了。这是铝加工头号问题。解决办法:用 T651,或者粗加工后做一次去应力退火再精加工。
7075 应力腐蚀开裂 (SCC)
7075-T6 在潮湿或海洋环境下容易发生应力腐蚀开裂。如果你的零件在腐蚀环境中承受持续拉应力,这是真实的失效风险。
| 状态 | 抗拉 (MPa) | 强度损失 | 抗 SCC |
| T6 | 572 | 基准 | 差 |
| T73 | 503 | −12% | 优秀(提高 10 倍) |
| T7351 | 503 | −12% | 优秀 + 已去应力 |
SCC 失效特征
应力腐蚀开裂很阴险 —— 零件外观完全正常,然后在载荷下突然断裂。没有可见的预兆。如果在有潮湿或盐分的环境中使用 7075 做结构件,必须指定 T73 或 T7351。
真实加工参数
以下是我们车间的起步参数。根据你的设备、刀具状态和零件结构做调整。
6061-T6(硬质合金刀具)
| 工序 | 线速度 (m/min) | 进给 | 切深 | 备注 |
| 粗铣(立铣刀) | 300–500 | 0.10–0.20 mm/齿 | 1–5mm | 可以激进 —— 6061 很好切 |
| 精铣(立铣刀) | 500–800 | 0.05–0.10 mm/齿 | 0.2–0.5mm | 高速走刀出光面 |
| 钻孔 (φ6–12mm) | 100–150 | 0.08–0.15 mm/rev | — | 深孔用啄钻循环 |
| 攻丝 | 30–60 | — | — | 盲孔用螺旋槽丝锥 |
| 面铣 | 400–600 | 0.15–0.25 mm/齿 | 1–3mm | 45° 前角刀盘优先 |
7075-T6(硬质合金刀具)—— 比 6061 降速
| 工序 | 线速度 (m/min) | 进给 | 切深 | 备注 |
| 粗铣(立铣刀) | 200–350 | 0.08–0.15 mm/齿 | 0.5–3mm | 比 6061 慢 20–30% |
| 精铣(立铣刀) | 350–550 | 0.04–0.08 mm/齿 | 0.1–0.3mm | 材料硬,轻切削 |
| 钻孔 | 80–120 | 0.06–0.12 mm/rev | — | 更磨刀具 —— 注意磨损 |
| 攻丝 | 20–40 | — | — | 尽量用挤压丝锥 |
刀具磨损提醒
7075 和 2024 含铜,对硬质合金刀具的磨蚀性更强。你会看到后刀面磨损加快。大批量加工 7075 时,刀具更换频率要算进成本。铝用金刚石涂层铣刀寿命长很多 —— 量产时值得投资。
表面处理兼容性
| 处理方式 | 6061 | 7075 | 5052 | 2024 | 6082 | 要点 |
| Type II 阳极氧化 | 着色最好 | 偏暗、不均匀 | 好 | 差 | 好 | 6061 颜色最一致 |
| Type III 硬质氧化 | 优秀 | 好 | 好 | 不推荐 | 好 | 7075 硬质膜耐磨性较差 |
| 铬酸盐转化膜 | 可 | 可 | 可 | 可 | 可 | 薄膜,只做油漆底处理 |
| 粉末喷涂 | 可 | 可 | 可 | 可 | 可 | 需要先做铬酸盐底处理 |
| 电抛光 | 好 | 一般 | 好 | 一般 | 好 | 铝件电抛光不常用 |
采购要点
| 要点 | 说明 |
| 必须写明状态 | "6061 铝"是不完整的。必须写 "6061-T6" 或 "6061-T651"。不同状态性能差距很大。 |
| 索要材质证明 | 关键件要求供应商提供材质证明书 (MTR)。核对牌号和状态是否一致。 |
| 注意国产 7075 | 国内 7075 板材质量参差不齐。有供应商把 7A04 当"7075 等效"卖 —— 不一样。航空件必须要求 ASTM B209 认证。 |
| 板材 vs 型材 | 板材截面性能更均匀。型材表面可能存在晶粒组织差异。 |
| 存储 | 铝会自然形成氧化膜 —— 正常且具保护性。不需要特殊存储条件,保持干燥即可。 |
| 议价 | 铝价跟随 LME(伦敦金属交易所)波动。大批量(>500kg)可以谈 5–15% 折扣。 |
常见坑
| 错误 | 后果 | 正确做法 |
| 6061 够用却选了 7075 | 材料贵 2 倍 + 加工慢 = 总成本贵 3 倍,没有收益 | 先做应力计算。6061 的 310 MPa 能应付大多数载荷。 |
| 薄壁件用 T6 板 | 加工后翘曲,废品率飙升 | 用 T651。一律 T651。 |
| 焊接 7075 或 2024 | 热影响区强度大幅下降,产生裂纹 | 设计为机械紧固或胶接 |
| 7075 做阳极氧化想要亮色 | 氧化后是深棕/灰色,颜色不均匀 | 要外观阳极氧化就用 6061 |
| 7075-T6 用于潮湿环境受拉件 | 应力腐蚀开裂 —— 突然断裂 | 用 T73 状态,或换成 5052/6061 |
| 紧公差特征没考虑阳极膜厚 | 阳极氧化后尺寸超差(每面增加 10–25μm) | 氧化前把尺寸做小膜厚的一半 |