铝合金 3103
铝合金 3103 简介
铝合金 3103 是一种不可热处理强化的铝锰合金，以优异的耐腐蚀性、中等强度与良好成形性著称。作为 3xxx 系合金之一，它常用于建筑面板、食品级容器以及化工处理系统等需要长期抵抗大气或化学腐蚀的场景。
凭借易成形与较洁净的可加工性，铝合金 3103 也常被用于 CNC 加工 建筑行业的面板、支架、壳体与管路零件，并广泛应用于建筑、食品与 HVAC 行业的结构/外观件。
铝合金 3103 的化学、物理与机械性能
化学成分（典型）
元素 | 含量范围（重量 %） | 主要作用 |
|---|---|---|
铝 (Al) | 余量 | 轻量化与耐腐蚀应用的基体金属 |
锰 (Mn) | 0.9–1.5 | 提高强度并改善耐腐蚀性 |
铁 (Fe) | ≤0.70 | 残余元素 |
硅 (Si) | ≤0.60 | 残余元素 |
铜 (Cu) | ≤0.10 | 残余元素 |
锌 (Zn) | ≤0.10 | 残余元素 |
其他 | ≤0.15（总量） | 微量元素 |
物理性能
性能 | 典型值 | 测试标准/条件 |
|---|---|---|
密度 | 2.73 g/cm³ | ASTM B311 |
熔点 | 635–655°C | ASTM E299 |
导热系数 | 160 W/m·K（25°C） | ASTM E1952 |
导电率 | 38% IACS（20°C） | ASTM B193 |
线膨胀系数 | 23.6 µm/m·°C | ASTM E228 |
比热容 | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
弹性模量 | 70 GPa | ASTM E111 |
机械性能（H14 状态）
性能 | 典型值 | 测试标准 |
|---|---|---|
抗拉强度 | 180–200 MPa | ASTM E8/E8M |
屈服强度（0.2%） | 160 MPa | ASTM E8/E8M |
延伸率 | ≥10% | ASTM E8/E8M |
硬度 | 50–60 HB | ASTM E10 |
疲劳强度 | 80 MPa | ASTM E466 |
冲击韧性 | 高 | ASTM E23 |
铝合金 3103 的关键特性
优异的耐腐蚀性：在大气、工业与轻度化学环境中表现突出，适合 HVAC、食品设施中的管道、风管与外覆板材等应用。
中等强度与良好加工/成形性平衡：强度高于 1050 等纯铝，同时保持良好成形性，适合兼顾结构与外观要求的 CNC 零件。
焊接性能优良：支持 TIG/MIG 及电阻焊，开裂倾向低；适合需要焊后尺寸精度的装配与结构件。
不可热处理强化：主要通过冷加工（如 H14、H16、H18 等状态）获得强度提升；在热循环工况下性能相对稳定。
绿色环保：可回收性强且回收后性能损失小，常用于可持续设计与绿色制造项目。
铝合金 3103 的 CNC 加工挑战与解决方案
加工挑战
表面偏软：装夹与搬运不当易刮伤或产生粘着磨损（galling）。
积屑瘤（BUE）：材料粘附可能降低刀刃锋利度并影响表面质量。
导热性中等：对冷却策略更敏感，需优化以维持紧公差。
优化加工策略
刀具选择
参数 | 推荐方案 | 理由 |
|---|---|---|
刀具材料 | 未涂层硬质合金或 TiN 涂层刀具 | 减少粘刀并保持刀具锋利 |
几何形状 | 大前角 + 抛光刃口 | 促进清洁排屑与更稳定的切削 |
切削速度 | 200–400 m/min | 兼顾表面质量与效率 |
进给量 | 0.10–0.25 mm/rev | 支撑精加工公差并获得平滑边缘 |
冷却方式 | 干切或雾化冷却 | 降低摩擦且不易影响表面一致性 |
铝合金 3103 切削参数（符合 ISO 513）
加工工序 | 速度 (m/min) | 进给量 (mm/rev) | 切深 (mm) | 冷却压力 (bar) |
|---|---|---|---|---|
粗加工 | 200–300 | 0.15–0.25 | 2.0–4.0 | 干切或雾化 |
精加工 | 300–400 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 雾化或轻量浇注 |
铝合金 3103 CNC 零件的表面处理
阳极氧化：适用于 II 型阳极氧化及硬质氧化，可提升表面硬度与耐腐蚀性；典型膜厚 5–25 µm。
粉末喷涂：提供 60–100 µm 厚涂层，附着力强且具抗 UV 能力，适用于建筑与消费品外观件。
电解抛光：可将表面粗糙度提升至 Ra ≤0.2 µm，适用于洁净室与高外观要求的零件。
钝化处理：用于去除污染物并改善加工后的耐腐蚀表现，常作为涂层前处理步骤。
拉丝处理：可形成 Ra 0.8–1.6 µm 的缎面/哑光外观，常用于面板、盖板与人机界面件。
阿洛丁涂层：提升导电性与耐腐蚀性，适用于电子壳体与部分航空应用场景。
UV 涂层：透明薄膜（5–15 µm）为可视/品牌件提供额外的环境防护。
清漆涂层：用于标识牌与建筑面板的透明亮面保护，提升外观与耐蚀性。
铝合金 3103 的行业应用
HVAC 与通风系统：风管、管路与结构支架，经受温湿度变化与长期服役环境。
建筑与装饰：装饰面板、幕墙包覆与户外标识，兼顾耐蚀与外观一致性。
食品与饮料加工：容器、内衬与设备面板，满足卫生与抗氧化要求。
消费品：CNC 外壳、界面面板与装饰五金件。
交通运输：轻量化壳体、支撑件与防护面板，适用于震动与户外服役环境。
