1.0什么是铝型材
铝型材，又称铝挤压型材或铝框架，是一种主要由铝合金经熔化、挤压和表面处理等一系列工艺制成的金属型材。它具有特定的横截面形状和标准化或定制化的尺寸。
关键成型工艺是挤压成型：将圆柱形铝合金坯料加热至约450–500°C，然后在100至1000吨的压力下，通过定制设计的钢模挤压成型。该工艺可生产出横截面均匀、尺寸精确的型材。冷却成型后，型材保持模具定义的固定几何形状。通过合金优化和工艺控制，可以进一步提升其机械性能和功能性能。
2.0铝型材的主要特性
- 轻巧且强度高铝型材的密度约为 2.7 克/立方厘米，比钢材轻得多。合金化处理可显著提高强度，有助于减轻整体结构重量并提高能源效率。
- 耐腐蚀铝型材表面自然形成的氧化铝层能有效防止腐蚀，使其适用于户外和潮湿环境。
- 优异的加工性能铝型材易于挤压、切割、焊接和数控加工，可灵活定制，以满足复杂的结构设计需求。
- 环境可持续性铝是 100% 可回收的，而再生铝只需要生产原铝所需的 5-10% 能源，支持绿色制造和可持续发展目标。
- 维护成本低铝不会生锈，不易变形，在正常情况下使用寿命可达 50 年或更久。
- 功能物理特性铝型材具有良好的导热性和导电性，且不具磁性，因此是电子产品、散热设备和精密设备的理想材料。
3.0常用铝合金、牌号及其区别
| 合金系列/等级 | 主要合金元素 | 机械性能 | 表面处理特性 | 典型应用 |
| 6063 | Si (0.2–0.6%)、Mg (0.45–0.9%)、Cu ≤0.1% | 抗拉强度≈190 MPa，屈服强度≈145 MPa，中等强度 | 阳极氧化质量优异，表面光滑均匀。 | 建筑装饰、家具、电子散热器、门窗、装饰结构、LED型材 |
| 6061 | 硅、镁、铜 (0.15–0.4%)、铬 (0.04–0.35%) | 抗拉强度约为 310 MPa，屈服强度约为 276 MPa，具有高强度和高硬度。 | 阳极氧化质量略逊于6063，但焊接性能优异 | 重型工业结构、机械框架 |
| 1000系列 | 高纯度铝 | 机械强度低 | 优异的耐腐蚀性和导电性 | 电气应用、散热元件，其中材料纯度至关重要 |
4.0热处理和回火状态
| 温控状态 | 韦伯斯特硬度 | 形成过程 | 性能特征 |
| T5 | 8-12 | 挤压后的可控冷却和人工老化 | 强度和加工性能的平衡 |
| T6 | 大约13.5 | 固溶热处理后进行人工时效 | 与T5相比，强度和硬度更高 |
5.0铝型材的核心分类
5.1按定制程度分类
| 分类 | 特征 | 常见形状/应用 |
| 标准型材 | 采用行业标准尺寸和截面制造，性价比高，易于供货。 | 角钢、U型槽钢、T型槽钢、方管和圆管、扁钢、Z型槽钢；通用框架、连接件、结构支撑 |
| 专题报道 | 专为特定应用而设计，具有定制元素（卡扣式结构、集成式电缆管理通道、专用安装面） | 精密设备、专用建筑构件 |
| 自定义配置文件 | 采用专用工具，根据项目特定要求、独特的横截面和尺寸开发而成。 | 个性化工程和设计方案 |
5.2按结构和应用分类
| 分类 | 特征 | 典型应用 |
| 框架轮廓 | 面板（玻璃、塑料板）边缘牢固，兼具结构稳定性和装饰美感。 | 门窗框、广告展示架、展位、家具包边 |
| 箱体轮廓 | 矩形或正方形封闭截面，具有优异的刚度和承载能力，良好的导热性和导电性 | 建筑、汽车、机械制造、电气应用 |
| LED型材 | 专为LED灯条设计，利用铝的导热性进行散热，支持表面安装或嵌入式安装。 | LED照明系统提供均匀的光分布和机械保护 |
| 角度轮廓 | L形，保护并装饰两个表面的连接处，防止冲击损坏 | 室内外装饰、设备保护 |
| 西格玛概况 | 横截面形状类似希腊字母Σ，结构强度高 | 工业机械、工厂装置中的承重和紧固部件 |
| 空心梁型材 | 没有严格横截面限制的空心结构（矩形、正方形等） | 建筑物和桥梁中的水平支撑框架，重载应用 |
| 专用功能配置文件 | 包括 SD 推拉窗型材（高耐候性）、RCW 幕墙型材（高层建筑外立面、密封和防护）、门型材（固定重型玻璃门）、百叶窗型材（通风、采光、隐私、防水）、T 型材（桁架、角支撑） | 推拉窗系统、高层建筑幕墙、重型玻璃门结构、通风系统、桁架框架 |
5.3其他分类方法
| 分类依据 | 类型 | 选择标准 |
| 制造过程 | 挤压型材、铸造型材、轧制型材 | 基于生产效率和产品性能要求 |
| 表面处理 | 轧制表面型材、阳极氧化表面型材、粉末涂层表面型材 | 根据应用环境和美学要求 |
6.0铝型材的制造和表面处理
6.1制造过程的关键点
挤压工艺赋予铝型材卓越的设计灵活性，既可生产简单的实心棒材，也可生产复杂的多腔截面型材。完整的生产流程包括：坯料加热→容器加热→模具加热→挤压→淬火→矫直→切割→装架→时效处理→交付。每个工艺参数都直接影响最终产品的质量。
过程控制要求
- 必须持续监测挤出温度、压力和冷却速率，以确保尺寸精度和一致的机械性能。
- 挤压模具必须抛光并预热至 440–480°C（对于舷窗模具，保温时间≥1.5 小时）；容器加热至 380–430°C 并定期清洗。
- 对钢坯进行检验以去除缺陷，并根据壁厚进行加热（≥1.4 毫米：440–540°C；<1.4 毫米：400–540°C）。
- 初始挤出压力不应超过 210 kg/cm²；在 110–160 kg/cm² 的压力下释放压力进行脱气。出口温度应≥500°C，对接厚度控制在 15–30 mm 范围内。
淬火和老化
这些步骤对于提升机械性能至关重要。对于6063合金（T6状态），需要强制风冷，冷却速率≥80℃/min，冷却至170℃以下。6061合金可采用强空气、水雾或水冷进行淬火。时效处理可使合金元素析出，从而显著提高强度。
6.2主要表面处理方法
| 治疗方法 | 工艺原理 | 性能特征 | 限制 | 典型应用 |
| 阳极氧化 | 通过电化学反应形成致密的氧化铝层（厚度5-25微米） | 高硬度、优异的耐腐蚀性和耐磨性、可染色成多种颜色、使用寿命长达20年 | 非导电性，颜色均匀性对工艺控制敏感 | 建筑组件、电子散热器 |
| 粉末涂料 | 粉末经静电喷涂后，在180–200°C下固化 | 颜色和表面处理（哑光、亮光）选择丰富，耐候性极佳，不易褪色，不含溶剂，环保。 | 鲜艳的颜色可能会褪色，表面可能会出现瑕疵（橘皮纹、粉末脱落）。 | 幕墙、室外设施 |
| 机械表面处理 | 通过刷涂、抛光、喷砂等工艺，创造出独特的纹理。 | 刷磨可以掩盖划痕，抛光可以产生镜面般的光泽，喷砂可以形成哑光不反光的表面。 | — | 装饰部件、精密设备 |
| 电泳涂装 | 在电场作用下沉积涂层颗粒，形成光滑均匀的涂层 | 与阳极氧化相比，附着力强、抗冲击性好、涂层饱满度更高。 | 颜色选择有限（银色、香槟色、黑色），可能存在色差。 | 建筑门窗、家具型材 |
| 导电阳极氧化 | 形成薄氧化层（0.5–5 μm） | 在提供基本保护的同时，保持导电性 | — | 电子元件 |
| 木纹转印 | 在型材表面上模拟天然木纹纹理 | 提升装饰效果，兼具铝材的性能和木材的美感 | — | 家具、建筑装饰 |
6.3核心工具和设备
- 挤出模具：型材成型用核心模具，根据横截面几何形状定制设计；模具质量直接决定尺寸精度和形状精度，需要定期维护以防止磨损引起的缺陷。
- 夹具和夹紧系统：用于在加工过程中定位和固定型材；合理的设计可确保精确定位，防止移动和振动，保持严格的公差和批次一致性，并保护刀具寿命。
- 切削刀具包括锯片、钻头、铣刀、丝锥和铰刀；工具必须具有高精度和优异的表面光洁度，并针对铝材优化材料、涂层和切削几何形状；由于铝在高速和高温下容易粘附在工具上，因此建议使用专用工具和专用润滑剂。
6.4常用加工设备
- 高速电动主轴加工中心能够在挤压表面周围 180° 范围内进行多方向加工；一次装夹即可加工方形型材的三个面，适用于复杂的加工要求。
- 专用铝型材加工设备：用于切割和钻孔操作的简化机器；易于操作，适用于加工结构简单的零件。
- 铝切割机专为铝型材设计；切割精度高，边缘无毛刺，适用于各种横截面和厚度，支持门、窗和框架预处理的固定长度切割。
- 铝型材弯曲机：用于弯曲型材，可精确控制角度（0°–180°可调）；可将薄壁和厚壁型材加工成弧形、直角和其他复杂形状，满足建筑和工业设计要求。
6.5型材加工的关键因素
- 设备选择应根据工艺复杂性和零件几何形状选择机器，以确保与所需工具兼容、质量稳定和生产周期优化。
- 刀具磨损控制有效的润滑、排屑系统和定期维护可减少刀具磨损，保持加工精度并延长刀具寿命。
- 过程监控加工监控和数据记录系统实现了完全可追溯性，确保所有零件均在一致的参数下进行加工，从而实现稳定可靠的生产。
- 安全保障全自动设备最大限度地减少了操作人员与运动部件的接触；每个工艺阶段都需要适当的个人防护装备。
6.6二次（深度）处理方法
- 数控加工：适用于高精度零件，能够加工公差高达±0.01毫米的复杂孔和槽；由于硬度较高，6061所需的切削速度比6063略低；典型应用包括精密连接器和电子外壳。
- 切割和钻孔切割方法包括锯切和激光切割；激光切割精度高，边缘光滑，是薄壁或复杂型材的理想选择；钻孔需要控制进给速度，薄壁型材必须牢固夹紧，以防止变形和孔质量差。
- 弯曲和焊接6061 的焊接性能比 6063 好，但需要焊后热处理以恢复强度；6063 在焊接过程中更容易开裂，需要仔细选择焊接工艺。
7.0铝型材的核心应用领域
- 建筑业：用于幕墙系统、门窗、太阳能支架结构、桥梁、体育场、高层建筑框架、踢脚板等。隔热断桥门窗型材与隔热条相结合，具有优异的隔热和隔音性能，满足现代节能建筑的要求。
- 运输业应用于飞机和汽车底盘、冷却系统和内饰部件。其轻质特性有助于提高燃油效率，而高强度铝合金则广泛应用于航空航天领域，以减轻重量并提高性能。
- 电子电气行业常用于散热器、设备外壳和线缆管理系统。高导热性和电磁屏蔽性能可在保护敏感电子元件的同时提高散热效率。
- 新能源产业用于太阳能电池板安装系统和风力涡轮机部件。其耐极端天气条件和可回收性非常符合可再生能源行业的可持续发展要求。
- 工业和机械行业可应用于机器框架、工作台、输送系统和工业安全防护罩。模块化铝型材系统可实现快速组装和重新配置，满足自动化生产线所需的灵活性。
- 装饰和家具行业铝型材广泛应用于展示柜、家具框架和LED装饰照明等领域。它兼具美观性和功能性，并可通过表面处理以适应不同的设计风格和室内环境。
8.0铝型材的质量控制与维护
8.1质量标准和检验
- 标准合规性生产符合国际公认的标准，包括 ISO 9001（质量管理体系）、ISO 14001（环境管理体系）以及铝型材的相关 EN、ASTM 和 DIN 标准，确保对机械强度、尺寸公差和长期耐久性进行严格控制。
- 测试方法常规测试包括拉伸强度测试、硬度测试和耐腐蚀性测试。采用统计过程控制和实时监控，以确保生产的稳定性和一致性。
- 认证与合规第三方认证用于验证产品合规性，为各种应用场景提供可靠的质量保证。
8.2日常维护指南
铝型材维护成本极低。日常使用清水或中性清洁剂即可去除灰尘和油渍残留。应避免使用腐蚀性清洁剂。对于户外应用，应定期检查表面涂层，并及时修复任何损坏，以延长使用寿命。
参考
https://www.tuofa-cncmachining.com/tuofa-blog/t6-temper-aluminum.html=
https://www.unionfab.com/blog/2025/04/aluminum-6061-vs-6063
https://news.cision.com/otto-fuchs-drilling-solutions/i/strength-to-weight,c2242389
