加上回收再製的經濟效率高，
近數十年來，在使用上取代傳統鋼、鐵材料的比例越來越高。
鋁合金在機械設備上的應用依據製造方式可以分為三種 :
板材或圓棒、擠型材跟鑄造材三種。
鑄造材在機械設備上幾乎都是用在作為現成標準品的材料，
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| 鋁擠型連接件，使用ADC12 圖片來源：東野精機網站 |
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| 鋁鑄造機架 圖片來源：Google搜尋鋁鑄件圖片 |
擠型材多用在取代鋼管的型材構件，
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| 替代鋼管型材用鋁擠型 圖片來源：東野精機網站 |
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| 氣缸本體為鋁擠型加工 圖片來源：氣立可型錄 |
另外一個用很多的是電子工業上的散熱器、固定用線槽、盒體等。
鋁擠型的表面除了可以作各種顏色的陽極處理以外，經常也會再上一層保護漆，
所以雖然是金屬材質，其表面經過陽極處理跟上漆以後幾乎可以說是絕緣的。
鋁擠型使用到的鋁材早期以A6063-T6為主，
後來 Misumi 在台灣導入鋁擠型產品時，以其使用更高級的材料A6N01S-T5為訴求，
強調A6N01S-T5的強度表現跟A6061-T6相近，
但是要注意所謂的強度是把材料用到瀕臨破壞時所能承受的極限負載能力，
但是一般在機械設計上更在意的是變型，而不是破壞強度，
從這個角度來看，用 A6063T6 跟 A6N01S-T5 根本沒有差別，
兩者的 E 值幾乎是完全一樣，在破壞前，兩者承受同樣大小的負載所產生的變型量可以說是相同的，
但是當初有很多使用者分不清楚破壞強度跟剛性強度的差異，
誤以為 A6N01S-T5 的剛性強度也會比較好，其實是被誤導了。
一般的零件設計主要用到的是塊(板)材，可以在其上進行各種切削、鑽孔、研磨等加工，
通常為了防止腐蝕、氧化跟美觀，會在表面進行陽極處理同時提高耐蝕性。
圓棒個人經驗很少用，以軸 、棒用途來說，用鋼材空心管在價格強度比上更划算跟習慣。
每一種材料的起始使用往往是基於某些特殊目的，鋁材也不例外。
鋁合金的開始應該是基於航空器的需求，
不論是太空船 、民航機或軍用機，機體重量決定了飛機很多重要的性能因素，
例如最大可飛行距離、最短可以降距離、燃油效率 、重量推力比...
所以鋁合金相對鋼鐵材料在航空器上具有在強度重量上的無比優勢，
一直到最近十幾年才被強度重量比表現更好的複合材料所取代。
鋁合金的使用從航空器開始後，
因為優異的強度重量比特性延伸應用到運動器材，
再普及到建材、電子消費性產品，
各行各業的使用越來越普遍，
有趣的是汽車 、機車這兩個產業，
鋁合金的使用主要在引擎跟部份非主要結構件上，
只在少數高性能訴求的車輛上才有看到用在主要的車體結構上，
例如 Audi 的等等；
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| Audi R8 Coupe車體結構使用材料 圖片來源：Google圖片搜尋R8 Coupe |
至於機械設備領域上也經常會拿來用在各種零組件的製造上。
從前面一篇機械設備常用材料的簡介中有提到，
鋁合金材料在機械設備上使用最多的是 A6061-T6/T651，
主要機械性質如下：
比重：2.7 g/cc
楊氏係數：68.9GPa
蒲松氏比：0.33
降伏強度@0.2%：276 MPa
抗拉強度：310 MPa
疲勞強度：96.5 MPa
熱膨脹係數：23.6 µm/m-°C
比熱：0.896 J/g-°C
熱傳導率：167 W/m-K
熔點：582 °C
潛變安全溫度上限： 150 °C
(582+273)/2=427.5，427.5-273=154.5 °C
A6061-T6 素材主要以板、塊材、棒材的型式為主，
A6061-T6 對機械設備的應用上可以說兼顧了價格 、強度 、表面處理、耐腐蝕 、容易取得等優點而被大量拿來使用，
在零件設計選用上要注意留預料給加工移除有瑕疵的表面，
例如最後的零件厚度要求是 12mm，素材就要使用 13 或 15mm 厚去銑除上下表面，移除瑕疵、作出基準平面；圓柱狀零件也要有同樣的考慮。
就像前面提到的，鋁合金的使用是從航空器開始，
在航空器上追求的是強度重量比，
因此除了A6061-T6 以外，航空產業經常使用的 A2024 跟 A7075 也會被設備業拿來用在一些強度要求比較高的情況下，
但是 A2024 跟 A7075 雖然強度好但是耐蝕性較差，價格也比較貴，
相對 A6061-T6 使用量少很多。
不過坦白說，如果是看變形量，其實這些鋁合金的差異都不大，
鋁材型號
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A6061-T6
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A5052-H321
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A69
|
A5083-H321
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A83
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A2024-T351
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A7075-T6
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比重 g/cm^3
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2.76
|
2.75
|
2.75
|
2.75
|
2.75
|
2.81
|
2.85
|
彈性係數 GPa
|
70
|
72
|
72
|
72
|
72
|
75
|
73
|
降伏強度 MPa
|
280
|
195
|
218
|
225
|
150
|
330
|
515
|
抗拉強度 MPa
|
315
|
230
|
267
|
325
|
29.5
|
480
|
585
|
破裂伸長率 %
|
12
|
12
|
16
|
22
|
19
|
11
|
|
硬度 HB
|
95
|
60
|
68
|
77
|
71
|
120
|
150
|
疲勞強度 MPa
|
100
|
120
|
127
|
160
|
140
|
160
|
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熱膨脹率 ppm/℃
|
23.6
|
23.4
|
23.4
|
23.4
|
23.4
|
23.2
|
23.6
|
鋁材型號與主要材料成份：
A1XXX：純鋁；軟，成型加工性、陽極處理效果最佳
A2XXX：鋁銅合金，耐蝕性不佳，強度高，常用在電線、航空器
A3XXX：鋁錳合金，成型性好、耐腐蝕，常用在鋁罐、影印機滾筒
A4XXX：鋁矽合金；熱膨脹係數最小、耐磨、耐熱，常用在汽缸頭、活塞
A5XXX：鋁鎂合金；耐疲勞、耐蝕，常用在消費性產品、船舶、車輛
A6XXX：鋁鎂矽合金；T6熱處理後強度很好，設備零件上應用很多
A7XXX：鋁鋅鎂合金；強度最佳，但陽極處理效果不佳，常用在航空器、軍事用途
所以除非在使用上有特別高應力的狀況發生會造成破壞，
或者是對硬度有額外的要求，
對一般結構件來說，便宜好加工的材料就是首選，
所以市場上相對便宜、容易取得的A6061-T6還是主流。
為了要節省上下兩面的加工時間與成本，
有廠商以船舶、車輛用的 5 系列合金像5052跟5083等雙面研磨後貼膜的板材給設備加工應用，
這種貼膜板，上下兩面已經經過研磨，平坦度可達0.2mm/m以下，
可以節省上下兩面的銑平、除瑕疵料加工作業，雖然貼膜板比較貴一點，
但是可以省掉這兩道的加工跟刀具耗損成本其實是划算的。
例如：
美鋁的MIC-6，群智鋁業
日本神戶鋼鐵、日本輕金屬的A69\A83，新懋
以一般的機械設計會使用到的材料來說，A6061-T6應該還是最主要的鋁合金，
如果加工協力廠商願意配合，貼膜板也是很好的選擇。
參考資料來源：
新懋鋁業、群智鋁業、大正鋁業
鋁材價格參考網站 :
BuyMetal.com
Midwest
OnlineMetals.com
Metricmetal.com
MetalsDepot
Alexandia Precision
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鑄鐵
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