純鋁的密度小，大約是鐵的1/3，熔點低，鋁是面心立方結構，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各種型材、板材，抗腐蝕性能好；但是純鋁的強度很低，故不宜做結構材料。通過長期的生產實踐和科學實驗，人們逐漸以加入合金元素及運用熱處理等方法來強化鋁，這就得到了一系列的鋁合金。添加一定元素形成的合金在保持純鋁質輕等優點的同時還能具有較高的強度。這樣使得其“比強度”勝過很多合金鋼，成為理想的結構材料，廣泛用于機械制造、運輸機械、動力機械及航空工業等方面，飛機的機身、蒙皮、壓氣機等常以鋁合金制造，以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結構重量可減輕 50%以上。
隨著近年來科學技術以及工業經濟的飛速發展，對鋁合金結構件的需求日益增多，使鋁合金的加工性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應用促進了鋁合金加工技術的發展，同時加工技術的發展又拓展了鋁合金的應用領域，因此鋁合金的加工技術正成為研究的熱點之一。
一、鋁合金的熔煉
熔煉是為塑性加工提供坯錠。熔煉爐多用燃氣反射爐或燃油反射爐，一般容量為20～40噸或更大；也采用電阻加熱反射爐，容量一般為10噸左右。為縮短裝爐時間，提高熔化效率，減少吸收氣體和卷入氧化膜，工業上已采用傾轉式頂裝料圓型爐。熔煉時最好應用快速分析儀器分析合金成分，并及時調整。為保證熔體純 潔，防止有害氣體的污染和控制化學成分，除了盡可能縮短熔煉時間外，宜用以氯化鉀和氯化鈉為主的粉狀熔劑覆蓋，一般用量為爐料重量的0.4～2%。熔煉溫度通常控制在700～750℃。
熔化后的金屬還需進行精煉和過濾，以除掉金屬中的有害氣體氫和非金屬夾雜物，以提高金屬純潔度。精煉通常用固體精煉劑或氣體精煉劑。固體精煉劑一般以氯鹽為主，也用以六氯乙烷代替氯鹽的精煉劑。早期使用活性強的氯氣作氣體精煉劑，凈化效果雖好，但對環境污染嚴重，因此發展出氮-氯混合氣體、惰性氣和三氣體精煉劑 ,效果較好。為保證精煉效果，精煉氣體中的氧和水分含量一般應分別小于 0.03%和 0.3 克/米3。動態真空除氣法也具有較好的除氣和除鈉效果。
過濾是讓熔體金屬通過中性或活性材料制 成的過濾器，除去熔體中處于懸浮狀的夾雜物。常用玻璃絲網、微孔陶瓷管和板、氧化鋁粒作過濾床進行過濾，也可用電熔劑精煉、熔劑層過濾。
二、鋁合金的鑄造
鑄造一般采用立式或水平式水冷半連續鑄 造法。為改善立式鑄造的坯錠組織和表面質量，還發展出電磁結晶槽、矮結晶槽和熱頂鑄造法（見金屬的凝固）。水冷半連續鑄造法是通過流槽將液體金屬導入用水冷卻的結晶器內，使液體金屬冷卻形成凝固的外殼，由鑄造機底座牽引或靠自身重量均勻下降而脫出結晶器，形成坯錠。工藝參數因合金成分和坯錠尺寸的不同，差異很大。一般應盡量提高鑄造速度和冷卻速度，降低結晶槽的高度。鑄造溫度通常比合金的液相線高 50～110℃。此外,還發展出鋁板帶連續鑄軋工藝。板材、帶材生產 采用平輥軋制，基本工序為熱軋、冷軋、熱處理和精整。對化學成分復雜的 LY12、LC4 等硬鋁合金，熱軋前應進行均勻化處理。處理溫度一般低于合金中低熔點相的共晶溫度10～15℃，保溫12～24小時。硬鋁合金的包鋁是將包鋁板放在經過銑面的坯錠兩面，借助于熱軋焊合。包鋁層的厚度一般為板材厚度 的 4%。熱軋一般在再結晶溫度以上進行。熱軋可在單機架可逆軋機上進行，或在多機架上實行連軋。為提高成品率和生產效率發展大鑄錠軋制，錠重達10～15噸以上。年產量在10 萬噸以下的工廠，一般用四輥可逆熱軋和采用熱上卷工藝，熱軋帶材厚度為6～8 毫米左右。產量10萬噸以上的工廠，多在四輥可逆熱軋機開坯后采用單機架或兩機架、三機架、五機架連軋，實行熱精軋，帶材厚度可達2.5～3.5毫米。熱軋帶材成卷后作為冷軋坯料。為保證金屬有最佳的塑性，應在單相組織狀態下進行熱軋。LY11、LY12 等合金的熱軋開坯溫度為 400～455℃。前幾道道次變形率一般在10%以內，以后逐漸增大。純鋁和軟鋁合金道次變形率可達50%，硬鋁合金則為40%左右。熱軋總變形率可達90%以上。冷軋常在室溫下進行，通過冷軋可獲得尺寸精確、表面光潔和平整的較薄的板材和帶材，并可獲得具有特定力學性能的加工硬化的板材和帶材。冷軋主要采用帶式法生產工藝，應用四輥可逆軋機或四輥不可逆軋機進行冷軋，當前發展不可逆軋機進行冷軋。軋機裝備有液壓壓下、液壓彎輥、厚度自動控制系統或測輥縫的厚度自動控制系統及板形控制儀，由微型電子計算機控制、記錄、儲存各種參數，以獲得尺寸精確、板形平整的板帶材，如 0.18 毫米帶材公差可達±5 微米。小工廠也有塊式法生產板材的。退火后鋁的冷變形率 可達 90%以上。多相的硬鋁合金冷加工硬化明顯，需中間退火。中間退火后的冷變形率為60～70%。熱軋用乳液潤滑，冷軋已由乳液發展為全油潤滑。采用單獨控制噴嘴的多段冷卻系統，以減少鋁板和軋輥的摩擦，冷卻軋輥，控制輥型，洗除鋁粉及其他雜質，以獲得良好的表面質量及板形。經冷軋和熱處理后的帶卷常在輥式矯直機上或在拉彎連續矯直機列上進行精整。平整淬火后的板片應在時效孕育期內進行，一般在淬火后30～40分鐘內完成。淬火板的平直壓光總變形量不應超過2%。1955 年試驗成功的鋁板帶連續鑄軋可生產薄板和鋁箔坯料。中國于70 年代初開始用此法生產薄板。
三、熔煉及鑄造的相關過程
為了保證制品最終性能的熱處理稱為成品熱處理，包括成品退火、固溶處理、淬火、自然時效和人工時效處理；此外，還發展出分級時效和形變熱處理工藝。時效處理不僅改善制品的力學性能，而且改善制品的抗應力腐蝕性能和斷裂韌性。固溶加熱后至淬火前的轉移時間一般應控制在30秒以內。淬火的冷卻速度，既要保證獲得過飽和固溶體，又要不使制品產生過大的淬火應力和彎曲變形。帶卷和板材在強有力循環通風的箱式爐、井式爐、立式板材連續退火爐或氣墊式連續退火爐中進行退火，新式爐采 用保護氣氛。淬火一般在鹽浴槽中進行加熱，新工藝采用氣墊式連續淬火爐淬火。
（一）按工件在變形過程中的受力與變形方式分類
按此法鋁及鋁合金加工可分為軋制、擠壓、拉拔、鍛造、旋壓、成形加工及深度加工等。
A.軋制
軋制是錠坯依靠摩擦力被拉進旋轉的軋輥間 ，借助于軋輥施加的壓力， 使其橫斷面減小，形狀改變，厚度變薄而長度增加的一種塑性變形過程。根據軋輥旋轉方向不同，軋制又可分為縱軋、橫軋和斜軋。縱軋時，工作軋輥的轉動方向相反，軋件的縱軸線與軋輥的軸線相互垂直，它是鋁合金板、帶、箔材平輥軋制中最常用的方法；橫軋時，工作軋輥的轉動方向相同，軋件的縱軸線與軋輥軸 線相互平行，在鋁合金板帶材軋制中很少使用 ；斜軋時，工作軋輥的轉動方向相同，軋件的縱軸線與軋輥軸線成一定的傾斜角度。在生產鋁合金管材和某些異形產品時常用雙輥或多輥斜軋。根據輥系不同，鋁合金軋制可分為兩輥系軋制，多輥系軋制和特殊輥系(如行星式軋制、V 形軋制等)軋制：根據軋輥形狀不同，鋁合金軋制可分為平輥軋制和孔型輥軋制等。根據產品品種不同，鋁合金軋制又可分為板、帶、箔材軋制，棒材、扁條和異形型材軋制，管材和空心型材軋制等。
B.擠壓
擠壓是將錠坯裝入擠壓筒中，通過擠壓軸對金屬施加壓力，使其從給定形狀和尺寸的模孔中擠出，產生塑性變形而獲得所要求的擠壓產品的一種加工方法。按擠壓時金屬流動方向不同．擠壓又可分為正向擠壓、反向擠壓和聯合擠壓。正向擠壓時，擠壓軸的運動方向和擠出金屬的流動方向一致，而反向擠壓時，擠壓軸的運動方向與擠出金屬的流動方向相反。按錠坯的加熱溫度，擠壓可分為熱擠壓和冷擠壓。熱擠壓時是將錠坯加熱到再結晶溫度以上進行擠壓，冷擠壓是在室溫下 進行擠壓。
C.拉拔
拉拔是拉伸機(或拉拔機)通過夾鉗把鋁及鋁合金坯料(線坯或管坯)從給定形狀和尺寸的模子中拉出來，使其產生塑性變形而獲得所需的管、棒 、型、線材的加工方法。根據所生產的產品品種和形狀不同，拉伸可分為線材拉伸、管材拉伸、棒材拉伸和型材拉伸。管材拉伸又可分為空拉、帶芯頭拉伸和游動芯頭拉伸。拉伸加工的主要要素是拉伸機、拉伸模和拉伸卷筒。根據拉伸配模，拉伸可分為單模拉伸和多模拉伸。
D.鍛造
鍛造是鍛錘或壓力機(機械的或液壓的)通過錘頭或壓頭對鋁及鋁合金鑄錠或鍛坯施加壓力，使金屬產生塑性變形的加工方法。鋁合金鍛造有自由鍛和模鍛兩種基本方法。自由鍛是將工件放在平砧(或型砧)間進行鍛造；模鍛是將工件放在給定尺寸和形狀的模具內，然后對工件施加壓力進行鍛造變形，而獲所要求的模鍛件。鍛造的修傷工藝是鋁合金模鍛工藝中的重要一環。由于鋁 合金在高溫下較軟，粘性大，流動性差，容易粘模并產生各種表面缺 陷(折疊、毛刺、裂紋等)，在進行下一道工序前，必須打磨、修傷，將表 面缺陷清除干凈，否則在后續工序中缺陷將進一步擴大，甚至引起鍛件報廢。
修傷用的工具有風動砂輪機、風動小銑刀、電 動小銑刀及扁鏟等。修傷前先經腐蝕查清缺陷部位，修傷處要圓滑過渡，其寬度應為深度的5～10倍。
E.鋁材的其他塑性成形方法
目前，人們還研究開發出了多種新型的鋁材加工方法，它們主要是：
(1)壓力鑄造成形法，如低、中、高壓成形 ，擠壓成形等。
(2)半固態成形法，如半固態軋制、半固態擠壓、半固態拉拔、液體模鍛等。
(3)連續成形法，如連鑄連擠、高速連鑄軋 、Conform連續擠壓法等。
(4)復合成形法，如層壓軋制法，多坯料擠壓法等。
(5)變形熱處理法等。鋁及鋁合金加工材中以壓 延材(板、帶、條、箔材)和擠壓材(管、棒、型、線材)應用最廣，產量最大，據近年的統計，這兩類材料的年產量分別占世界鋁材總年產量(平均)的 58%和 39%左右，其余鋁加工材，如鍛造產品等，僅占鋁材總產量的百分之幾。
（二）按工件在加工過程中的溫度特征分類
鋁及鋁合金塑性成形方法很多，通常按工件在加工時的溫度特征和工
件在變形過程中的受力與變形方式(應力一應變狀態)來進行分類。按工件在加工過程中的溫度特征，鋁及鋁合金加工可分為熱加工、冷加工和溫加工 。
A.熱加工
熱加工是指鋁及鋁合金錠坯在再結晶溫度以上所完成的塑性成形過程。熱加工時，錠坯的塑性較高而變形抗力較低，可以用能力較小的設備生產變形量較大的產品。為了保證產品的組織性能，應嚴格控制工件的加熱溫度、變形溫度與變形速度、變形程度以及變形終了溫度和變形后的冷卻速度。常見的鋁合金熱加工方法有熱擠壓、熱軋制、熱鍛壓、熱頂鍛、液體模鍛冷、加半工固態成形、連續鑄軋、連鑄連軋 、連鑄連擠等。
B.冷加工
冷加工是指在不產生回復和再結晶的溫度以下所完成的塑性成形過程。冷加工的實質是冷加工和中間退火的工藝組合過程。冷加工可得到表面光潔、尺寸精確、組織性能良好和能 滿足不同性能要求的最終產品 ：最常見的冷加工方法有冷擠壓、冷頂鍛、管材冷軋、冷拉拔、板帶箔冷軋 、冷沖壓、冷彎、旋壓等。
C.溫加工
溫加工是介于冷、熱加工之間的塑性成形過程。溫加工的主要目的是為了降低金屬的變形抗力和提高金屬的塑性性能(加工性)：最常見的溫加工方法有溫擠、溫軋、溫頂鍛等。
四、鋁合金的表面處理
鋁合金板材按表面處理方式可分為非涂漆產品和涂漆產品兩大類。
（1）非涂漆類產品
可分為錘紋鋁板、壓花板和預鈍化氧化鋁表面處理板。此類產品在板材表面不做涂漆處理，對表面的外觀要求不高，價格也較低。
（2） 涂漆類產品
按涂裝工藝可分為：噴涂板產品和預輥涂板；按涂漆種類可分為：聚酯、聚氨酯、聚酰胺、改性硅、環氧樹脂、氟碳等。
多種涂層中，主要性能差異是對太陽光紫外線的抵抗能力， 其中在正面最常用的涂層為氟碳漆（PVDF），其抵抗紫外線的能力較強；背面可選擇聚酯或環氧樹脂涂層作為保護漆。另外正面還可貼一層可撕掉的保護膜。
五、鋁合金缺陷修復
生產過程中，鋁合金容易出現縮孔、砂眼 、氣孔和夾渣等鑄造缺陷。如何修復鋁合金鑄件氣孔等缺陷呢？如果用電焊、氬焊等設備來修補，由于放熱量大，容易產生熱變形等副作用，無法 滿足補焊要求。
冷焊修復機是利用高頻電火花瞬間放電、無熱 堆焊原理來修復鑄件缺陷。由于冷焊熱影響區域小，不會造成基材退火變形，不產生裂紋、沒有硬點、硬化現象。而且熔接強度高，補材與基體同時熔化后的再凝固，結合牢固，可進行磨、銑、銼等加工，致密不脫落。冷焊修復機是修補鋁合金氣孔、砂眼等細小缺陷的理想方法。
焊、氬焊等設備來修補，由于放熱量大,容易產生熱變形等副作用,無法滿足補焊要求。冷焊修復機是利用高頻電火花瞬間放電、無熱堆焊原理來修復鑄件缺陷。由于冷焊熱影響區域小，不會造成基材退火變形，不產生裂紋、沒有硬點、硬化現象。而且熔接強度高，補材與基體同時熔化后的再凝固,結合牢固,可進行磨、銑、銼等加工，致密不脫落。冷焊修復機是修補鋁合金氣孔、砂眼等細小缺陷的理想方法。
六、鋁合金加工對刀具的要求
工業鋁合金零件的加工對刀具有很高的要 求，尤其是航空工業中的鋁合金，刀具在具有高性價比的同時還必須滿足高 質量加工的需求。由于整體硬質合金刀具具有非常鋒利的切削刃和槽型，其在鋁合金精加工中切削力小，并且具有容屑空間大，排屑順暢等優點，因此整體硬質合金刀具逐漸取代了傳統的高速鋼刀具。
此外，硬質合金的彈性模量大約是鋼 的 3 倍，這就意味著在負載相同的情況下，整體硬質合金刀具的變形量僅為可 轉位刀具的三分之一。整體硬質合金立銑刀還可以做成螺旋刃，這樣就能 平穩地進行切入和切出，排屑也很平穩順暢，這些都有助于減小切削力的波動從而抑制由此帶來的振動趨勢。可轉位刀片刀具系統可以為鋁粗加工和精加工帶來潛在的優勢，特別是使用 25至100mm的中等至大直徑刀具時。用于鋁合 金加工的可轉位立銑刀無需重磨，具有更好的安全性、通用性 和更高的金屬去除率，具有無與倫比的性能。然而，很多情況下的精加工都不能達到所需的水平。在研發用于鋁合金加工的新型立銑刀概念時， 可以通過修改一系列參數來取得使用可轉位刀片進行徑向銑削時關鍵性的突破。主要的技術難點包括 ：平穩的切削作用、良好的切屑形成、極高的材料去除率、低功耗、很好的表面粗糙度和最小的接刀痕跡等等，確保高轉速下刀具的安全性。
