Expertenrat: Aluminiumgüten für Poller und Bänke verstehen

Die richtige Legierung wählen

Bei Reliance verwenden wir primär zwei Haupt-Aluminiumgüten für unsere Poller und Bänke. Sie haben leicht unterschiedliche Benennungskonventionen, was zu Verwirrung führen kann: Kaufen wir aus verschiedenen Ländern mit unterschiedlichen internationalen Metallnormen?

Aluminium vs. Aluminium

Bei Aluminium können sich verschiedene Länder weltweit nicht einmal auf eine Schreibweise einigen. Die nordamerikanische Schreibweise „Aluminum“ war die zweite Wahl des ursprünglichen Namengebers, des britischen Chemikers Sir Humphry Davy. Er begann mit „alumium“ und prägte dann „aluminum“. Andere Chemiker merkten jedoch an, dass eine -ium-Endung bevorzugt würde, um mit anderen Elementen wie Natrium und Kalium konsistent zu sein. Nordamerika blieb bei Davys zweiter Wahl; einige US-Chemiker und der allgemeine Sprachgebrauch anderswo wählten „Aluminium“ als lexikalisch konsistentere Konstruktion.

Die zwei Haupttypen von Aluminiumgüten

Weder Etymologie noch internationale Normen erzeugen zwei Typen von Aluminiumgütesystemen. Der Grund für die Diskrepanz liegt darin, dass Gussmetall und Knetmetall (wrought) unterschiedlich klassifiziert werden. Die Bedürfnisse und Anwendungen von Guss- und Knetmetallen sind nicht identisch, daher wird nicht dieselbe Spezifikation für beide verwendet.

Eisen ist bekannt für Gusseisen und Schmiedeeisen – wobei die Bedeutung dieser Begriffe so weit verloren ging, dass viele „wrought iron“ fälschlich als „rod iron“ aussprechen. Aluminium, wie Eisen, liegt in Guss- und Knetform vor. Gussaluminium wird als flüssiges Metall in eine Form gegossen oder gespritzt. Beim Erstarren entsteht ein naheinfertiges Teil. Es kann nachbearbeitet werden, um es zu glätten oder zu finishen, oder als Teil eines größeren Aufbaus dienen – der Zweck des Gießens ist, etwas sehr nah an der Endform zu erzeugen. Knetaluminium hingegen wird in Blöcken, Platten und Brammen hergestellt. Diese werden zu Blechen, Stäben und Rohren gewalzt und geglättet. Es kann geschmiedet, zerspannt, gefügt oder auf andere Weise bearbeitet werden, um die endgültige Form zu erreichen.

Wir gießen Aluminiumpoller, genau wie unsere duktilen Eisenpoller. Eine gute Gusslegierung fängt schöne Details wie Riffelungen und weiche Kurven in der Form ein. Sie eignet sich für komplexe, geschwungene Formen in einem Stück. Unsere Bänke bestehen aus Aluminiumblechen, die geformt, gefügt und lasergeschnitten werden; diese Teile sind besser schweißbar und bearbeitbar, sodass sie zu komplexen Designs mit vielen zusammengefügten Komponenten verarbeitet werden können.

Diese unterschiedlichen Fertigungsprozesse erfordern unterschiedliche Aluminiumgüten.

Aluminiumgüten für Knetlegierungen

Viele internationale Organisationen haben sich auf ein Internationales Legierungsbezeichnungssystem (International Alloy Designation System) für Knetaluminium geeinigt. Diese Legierungen werden nach ihrer ersten Ziffer in Familien gruppiert, die einem erfahrenen Metallurgen verraten, welches die Hauptlegierungselemente sind.

1xxx-Serie: 99 %+ Aluminiumgehalt

Reines Aluminium findet sich in der 1000er-Serie. Diese Metalle betonen die Materialeigenschaften des Elements; 1100 ist die gängigste „reine“ Aluminiumgüte mit unter 1 % Zusatzstoffen wie Zink, Kupfer oder Silizium für Festigkeit. Trotz dieser Zusätze ist diese Familie nicht so fest wie andere, aber die Legierungen sind leicht bearbeitbar und korrosionsbeständig. Diese Gruppe leitet Wärme und Strom gut. 1000er-Aluminiumlegierungen finden sich oft in chemischen, lebensmitteltechnischen und elektrischen Anwendungen.

2xxx-Serie: Aluminium und Kupfer

2011, 2014 und 2024 sind die gängigsten Güten der 2000er-Serie, die für ihre Festigkeit und Zerspanbarkeit geschätzt werden. Kupfer ist das Hauptlegierungselement. Die 2000er-Serie ist zäh, fest und hart, aber auch korrosionsanfällig, weshalb sie bei oxidierender Umgebung versiegelt werden muss – durch Beschichtungen wie Lack, Pulver oder Kunststoff, oft auch durch Reinaluminium-Ummantelung (Cladding). 2000er-Aluminium findet sich in Luft- und Raumfahrt, Befestigungselementen und industriellen Anwendungen.

3xxx-Serie: Aluminium und Mangan

Mangan, für Metallurgen und Glashersteller unverzichtbar, ist den meisten Menschen wenig bekannt. Es verleiht Festigkeit und entoxidiert Legierungen. Mangan ist allgegenwärtig und wird in gängigen Edelstahlgüten und im Alltagsaluminium verwendet. 3003 ist das am häufigsten verwendete Aluminium, da es sich bearbeiten, schweißen und finishen lässt. Vom Blech bis zu Kochutensilien – das Aluminium, das Sie am häufigsten sehen, ist wahrscheinlich 3000er-Serie.

Die Seiten von Aluminiumdosen bestehen aus 3004er-Serie. Überraschenderweise ist dies eine andere Güte als die für Deckel und Boden. Deckel und Boden sind nicht nur dicker – sie bestehen aus Güte 5182.

4xxx-Serie: Aluminium und Silizium

Silizium macht diese Legierungen hitzeverträglicher: es senkt den Schmelzpunkt des Aluminiums. Aluminium mit Silizium ist auch duktiler – das Metall wird flexibler und weniger spröde. Aus diesen Gründen wird die 4000er-Serie oft in Automobil- oder Elektroanwendungen eingesetzt; sie verträgt Hitze und Strom.

5xxx-Serie: Aluminium und Magnesium

Bootsbauer kennen die 5000er-Serie. Wenn Aluminium und Magnesium verschmolzen werden, entsteht eine korrosionsbeständige Legierung. Marine Anwendungen, Tanks, Ventile – alles, was mit Chemikalien oder Witterung zu tun hat – kommt oft in diesen Legierungen vor. Praktischerweise sind diese Legierungen auch gut schweiß- und umformbar, was die Herstellung von Rümpfen, Ventilen und Kryotanks erleichtert. Hier findet sich auch die Güte 5182 für Deckel und Boden von Getränkedosen!

6xxx-Serie: Aluminium, Magnesium und Silizium

Die 6000er-Legierungen sind Bau-Güten, die Eigenschaften der 4000er und 5000er vereinen: Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit. Unsere Aluminiumbänke bestehen aus 6061 – für Korrosionsbeständigkeit bei Wasser, Salz, Schnee, Sonne und Regen; die Legierung liefert auch die nötige Festigkeit und Stabilität für robuste Stadtmöbel.

7xxx-Serie: Aluminium und Zink

Zinkzugabe zu Aluminium erzeugt stahlähnliche Festigkeit. Wenn Aluminium die Arbeit von Stahl verrichten soll, aber Stahls Gewicht zu hoch ist, kann 7000er-Aluminium eingesetzt werden. Luft- und Raumfahrt, Autos und Sportgeräte nutzen diese leichte, aber starke Serie.

8xxx-Serie: Die Exoten

Metalle haben oft ungewöhnliche Legierungen für spezifische Anwendungen. Sie landen in Sammelkategorien – bei Knetaluminium sind das die 8xxx-Serien. In den meisten Fällen wissen Sie bei Kauf einer ungewöhnlichen Legierung genau, warum und wofür – z. B. suchen NASA-Metallurgen nach Speziallegierungen für extrem spezifische Umgebungen.

Güten für Guss-Aluminiumlegierungen verstehen

R-7539-AL

Höhe: 35-3/4″
Max. Innenrohr
Durchmesser: 4-1/2″

Material: Aluminium
Güte: A356

 

R-7589-AL

Höhe: 35″
Max. Innenrohr
Durchmesser: 4-1/2″

Material: Aluminium
Güte: A356

 

R-7591-AL

Höhe: 32″
Max. Innenrohr
Durchmesser: 4-1/2″

Material: Aluminium
Güte: A356

 

R-7530-AL

Höhe: 39″
Max. Innenrohr
Durchmesser: 3-1/2″

Material: Aluminium
Güte: A356

 

Gussaluminium hat mehr als eine gängige Benennungsnorm. Für Gussprodukte können je nach Region unterschiedliche Spezifikationen gelten.

Die wichtigsten Benennungsnormen für Gussaluminium stammen von:

• The Aluminum Association
• British Standards Institution (BSI Group)
• Deutsche Normen (DIN)

Der Standard der Aluminum Association ähnelt auf den ersten Blick dem Knetaluminium-Standard. Seriennummern spiegeln das Hauptlegierungselement wider… aber aufgrund der Unterschiede bei Gusslegierungen deutet die führende Ziffer nicht auf denselben Hauptakteur hin.

Wie bei Knetaluminium sind die 1xx.x-Serien nahezu reines Aluminium und die 2xx.x-Serien Kupfer. Danach verschiebt sich das Hauptlegierungselement. 3xx.x und 4xx.x haben beide Silizium. Wie bei Knetaluminium senkt Silizium den Schmelzpunkt und erhält die Duktilität. Duktilität ist beim Gießen nützlich, um feinere, sauberere Details in der Form abzubilden. 3xx.x nutzt andere Elemente im Mix für weitere Eigenschaften wie Festigkeit. 5xx.x steht für Magnesium, 7xx.x für Zink, 8xx.x für Zinn, und im Gussaluminium enthält der 9xx.x-Block die „Exoten“ – Legierungen für spezielle Zwecke. 6xx.x wird in dieser Konvention nicht verwendet.

Gusslegierungen tragen manchmal Buchstaben für die Wärmebehandlung:

• F: as fabricated (wie gefertigt)
• O: geglüht (annealed)
• H: arbeitsgehärtet (work-hardened)
• W: lösungsgeglüht (solution heat-treated)
• T(1-10): Andere Wärmebehandlungen, durch die folgenden Ziffern bezeichnet.

In unserem Fall hat das „A“ vor 356 nichts mit Wärmebehandlung zu tun. Stattdessen deutet das „A“ bei dieser Legierung auf höhere chemische Reinheit hin: der Toleranzbereich für jedes Element im Mix ist enger gefasst.

Aluminium: einst Luxus, heute Standard

Aluminium ist das dritthäufigste Element in der Erdkruste, nach Sauerstoff und Silizium – häufiger als Eisen. Anders als Eisen lässt es sich nicht durch einfaches Schmelzen gewinnen. Rubine, Saphire und weniger edle Minerale wie Gibbsit sind Erze, in denen Aluminium gebunden ist.

Erst in den 1820er Jahren fanden Chemiker Wege, elementares Aluminium zu extrahieren. Zunächst war der Prozess so aufwendig, dass das „neue“ Metall wertvoller war als Platin, Gold oder Silber.

Oft wird erzählt, Napoleon III. habe ein Aluminiumbesteck besessen, das nur seinen höchsten Gästen vorbehalten war. Ein gut belegtes historisches Forum zweifelt an der Genauigkeit, merkt aber an, dass ein französisches Buch über Aluminium das Interesse des Kaisers an militärischen Anwendungen – von Uniformverzierungen bis zu Waffen – beschreibt und dass er für seinen Sohn ein Aluminiumrassel anfertigen ließ. Sicher ist: Vor 1855 war Aluminium so teuer, dass Barren des Reinaluminiums im Fort Knox lagerten.

Was änderte sich? 1855 wurde ein Verfahren erfunden, Aluminium mittels Strom aus Wasser zu gewinnen. Der Prozess war relativ einfach, industriell skalierbar, und Aluminium ist reichlich vorhanden. 1859 war Aluminium nur noch wenig mehr wert als Silber. Heute wird Aluminium pro Pfund zu einem Zwanzigstel des Preises einer Unze Silber gehandelt (obwohl Lieferkettenprobleme 2020–2022 den Aluminiumpreis steigen ließen).

Warum heißt Alufolie „Zinnfolie“?

Bevor Aluminium kommerziell verfügbar war, wurde Folie aus Zinn verwendet. Wie Alufolie diente Zinnfolie zum Einwickeln von Lebensmitteln zur Konservierung. Sie war jedoch dicker, weniger duktil und hinterließ einen Nachgeschmack. Zinnfolie fand auch in anderen Anwendungen Verwendung. Zahnärzte nutzten Zinnfolie für Füllungen; sie kam auch in den ersten Phonographen zum Einsatz.

Folie aus Element 50, Zinn, existiert noch immer, wird abermostly von Chemikern und Wissenschaftlern genutzt. Sie ist teurer als Alufolie.

Menschliche technologische Fortschritte hängen oft von metallurgischen Durchbrüchen ab. Bronzezeit und Eisenzeit sind offensichtliche Beispiele, aber die Industrielle Revolution beruhte auf Bessemer-Stahlverfahren, die Mechanisierung und Großbau ermöglichten. Aluminium ist das Metall des Weltraumzeitalters, wie Silizium das Metalloide des Informationszeitalters ist. Ob gegossen oder geknetet, aus Neuerz oder recycelt – Aluminiumlegierungen bieten ein breites Spektrum an Werkstoffeigenschaften für fast jede Anwendung.

Weiterführende Literatur:

• Rostet oder korrodiert Aluminium?
• Felgen, Dosen, Flugzeuge: Aluminium und Aluminiumguss
• Vollständiger Leitfaden zu Edelstahl