Aluminiumlegierungen für die Fertigung: Leicht, langlebig, vielseitige Lösungen

Aluminium ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle der Welt, neben Eisen, Zinn und Kupfer. Es ist ein Eckpfeiler so vieler Güter und industrieller Anwendungen, und es ist leicht zu verstehen, warum. Es ist leicht mit einer Dichte, die weit niedriger ist als die vieler seiner Pendants. Es ist langlebig und ein grossartiger Leiter für sowohl Wärme als auch Elektrizität. Es gibt auch mehrere Legierungen, die sehr spezifische Eigenschaften erhalten können.

Entwickler von Aluminiumlegierungen haben die Kunst revolutioniert, es mit anderen Elementen zu mischen und die Eigenschaften des Endmaterials zu verbessern. Normalerweise ist das Ziel, die Festigkeit zu verbessern, während die wünschenswerten Eigenschaften von Aluminium beibehalten werden, insbesondere seine Leichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Es kann jedoch überwältigend sein, den Überblick über all die verschiedenen Legierungen zu behalten, daher hofft dieser Leitfaden, nützlich zu sein, indem er die grundlegenden Legierungen, ihre elementare Zusammensetzung und ihre Anwendungen kurz erklärt.

Es ist erwähnenswert, dass die 2000er, 6000er und 7000er Serien wärmebehandelbar sind, während die restlichen es nicht sind. Die Liste arbeitet sich von der 1000er bis zur 8000er Serie der knetbaren Aluminiumlegierungen hoch, daher ist es am besten, bei der höchsten Reinheit zu beginnen:

Vorteile von Legierungen mit hohem Aluminiumgehalt

Relativ reines Aluminium hat eine Reihe von Anwendungen, die schwer einzugrenzen sind. Die 1000er Serie hat beispielsweise einen Mindestgehalt von 99 %. Diese hohe Reinheit erzeugt einige interessante Anwendungen wie Leiter. Als Leiter kann es eine gute Alternative zu Kupfer sogar für industrielle Verkabelung sein, insbesondere die 1350. Der Hauptvorteil gegenüber Kupfer ist das Gewicht, was es ideal für viele Stromleitungen macht. Der Nachteil der Serie ist jedoch ihre relative Festigkeit, obwohl dies durch Beschichtung oder Kaltverfestigung behoben werden kann.

Dennoch sind die Anwendungen der 1000er Legierungen aufgrund ihrer Formbarkeit viel vielfältiger. Sie ist auch die Quelle von Aluminiumfolie und Lebensmittelverpackungen (meist die 1100) aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Fähigkeit, Gerüche, Düfte und Feuchtigkeit abzuhalten.

Die 1000er Serie ist jedoch auch in härteren, intensiveren Anwendungen keine Schlappe. Die Zugabe von etwas Magnesium und Lithium (unter anderen Metallen je nach Legierung) macht sie zu einer kompetenten Luftfahrtkomponente, ähnlich wie ihre Schwesterlegierungen in den höheren Serien.

Kupfer und Mangan

Die 2000er und 3000er Serien bleiben ebenfalls über dem 90%-Bereich, bieten aber völlig unterschiedliche Anwendungen. Kupfer ist das Hauptlegierungselement der ersteren, während Mangan das wichtigste für letztere ist. Die 2000er Legierungen haben gute Festigkeit und Zähigkeit, weshalb sie grossartig für Flugzeuge sind (besonders 2024). 3003 ist eine beliebte Legierung für den allgemeinen Zweck aufgrund ihrer mässigen Festigkeit und hoher Verarbeitbarkeit. Ihre Anwendungen umfassen Wärmetauscher und Kochgeschirr. Legierung 3004 und ihre Modifikationen werden in Getränkedosenkörpern verwendet.

Silizium

Die 4000er Serienlegierungen weisen Silizium als Kernbestandteil aus. Ausreichende Mengen dieser Mischung senken den Schmelzpunkt von Aluminium, haben aber den deutlichen Vorteil, Sprödigkeit zu vermeiden. Die Serie hat grosses Potenzial in Schweissdraht und Lötlegierungen, die niedrigere Schmelzpunkte erfordern. Diese eignen sich hervorragend für Beschichtung, Strangpressen und architektonische Konstruktionen.

Magnesium

Magnesium und verschiedene Verbindungen damit sind die am weitesten verbreiteten Materialien für Aluminiumlegierungen. Dies ist einer der Gründe, warum es so unterschiedliche Wirkungen erzeugt. Bestimmte Legierungen der 5000er Serie eignen sich nicht für hohe Temperaturen, wie 5083 (mit Mangan und Chrom), während andere wie 5086 grossartig für das Schweissen sind. Beide genannten Legierungen werden gemeinsam für Seeschiffe eingesetzt. 5052 ist stark in der Elektronik vertreten, eloxiertes 5005-Blech für architektonische Anwendungen und 5182 bildet den Deckel von Getränkedosen.

Magnesiumsilicid

Die 6000er Serie ist härter und zäher als Aluminiumlegierung, dennoch im Vergleich zur Konkurrenz leicht. Verwendet in allem von Leitern über Flugzeug- und LKW-Rahmen bis hin zu Luft- und Raumfahrtanwendungen und sogar Smartphones. Die 6000er Serie ist sogar eine grossartige Quelle für Wohn- und Büromöbel. Diese Legierung enthält bestimmte Mengen an Magnesium und Silizium, die Magnesiumsilicid bilden. Sie ist das gängigste Material für Strangpressen und CNC-Bearbeitung.

Zink

Ebenso sind die 7000er Serien (insbesondere 7050 und 7075) die am weitesten verbreiteten Legierungen in der Flugzeugindustrie. Materialien dieser Serie sind hochfest und wärmebehandelbar, daher ist es kein Wunder, dass sie gute Flugbegleiter sind. Die Zugabe von Zink macht sie stärker, doch weniger schweissbar. Diese speziellen Legierungen können durch Ausscheidungshärtung zu den stärksten aller Aluminiumserien werden.

Eisen & andere Elemente

Die 8000er Serie basiert auf Eisen, was ihr ermöglicht, eine Kombination von Eigenschaften ähnlich den 1000er Serienlegierungen aber mit höherer Festigkeit, besserer Formbarkeit und verbesserter Steifigkeit zu präsentieren. 8000er Serienlegierungen sind meist für dünnwandige Anwendungen geeignet. Sie ermöglicht auch Klebeverbindungen. Diese Eigenschaften machen sie nützlich für harte Rahmen und Behälter, wobei 8019 für Luftfahrtanwendungen und 8090 für Kryotechnik verwendet wird.