Die richtige Aluminiumlegierung für Ihr Projekt wählen

Aluminium ist stark, leicht, korrosionsbeständig und kostengünstig, was es zu einem hochgradig vielseitigen und effektiven Material für sowohl Prototypen- als auch Produktionsläufe macht. Seine Duktilität macht es leicht formbar, und da Aluminiumlegierungen leicht splittern, sind sie viel besser zerspanbar als andere Metalle wie Stahl und Titan, was die Werkzeugstandzeit verlängert.

Doch nicht alles Aluminium ist gleich. Wie die meisten Metalle wird Aluminium üblicherweise mit anderen Elementen legiert, um seine Eigenschaften zu verbessern, und zu wissen, welche Aluminiumlegierung zu verwenden ist, hängt von den spezifisch benötigten Eigenschaften ab. Die verschiedenen Arten von Aluminiumlegierungen variieren in Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und anderen Eigenschaften. Daher ist es wichtig, den Unterschied zwischen ihnen zu kennen, wenn man entscheidet, welche Aluminiumlegierung für eine bestimmte Anwendung verwendet werden soll.

Knetlegierungen (Wrought Aluminium) werden durch eine vierstellige Zahl identifiziert. Die erste Ziffer identifiziert das Hauptlegierungselement oder die Hauptlegierungselemente, sodass Legierungen mit der gleichen ersten Ziffer ähnliche Eigenschaften haben und als dieselbe Familie oder Serie betrachtet werden können.

In diesem Beitrag betrachten wir die sieben Serien von Aluminiumlegierungen, ihre gemeinsamen Eigenschaften und Anwendungen sowie den Unterschied zwischen Knet- und Gussaluminium. Wir geben auch einige Hinweise darauf, welche Aluminiumlegierung für Ihre Anwendung verwendet werden sollte.

1xxx-Serie

Die 1xxx-Serien-Legierungen, oder handelsüblich reines Aluminium, sind mindestens 99,0 % reines Aluminium. Handelsüblich reines Aluminium ist sehr weich und duktil und hat ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit sowie thermische und elektrische Leitfähigkeit. Aus diesem Grund wird die 1xxx-Serie häufig für elektrische Freileitungen verwendet.

Im Allgemeinen können weichere Aluminiumlegierungen wie die 1xxx-Serie schwierig zu zerspanen sein, da sie dazu neigen, einen Aufbau von geschmolzenem Aluminium auf dem Schneidwerkzeug zu bilden. Dieselbigen Eigenschaften geben der 1xxx-Serie jedoch ausgezeichnete Schweißbarkeit. Die 1xxx-Serie ist nicht wärmebehandelbar, da keine signifikanten Legierungselemente vorhanden sind, die ihre Struktur beeinflussen.

2xxx-Serie

Die 2xxx-Serie enthält Kupfer als Hauptlegierungselement, was ihnen eine gute Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit verleiht. Sie sind jedoch nicht so beständig gegen atmosphärische Korrosion wie die meisten anderen Aluminiumlegierungen, weshalb sie meist lackiert oder mit einer korrosionsbeständigeren Legierung beplankt werden. 2xxx-Serien-Legierungen, besonders 2024, werden aufgrund ihrer hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisse umfangreich in Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt.

2xxx-Serien-Legierungen lassen sich gut zerspanen, sind im voll weichgeglühten Zustand sehr formbar und können nach dem Umformen wärmebehandelt werden, um ihre Festigkeit signifikant zu erhöhen. Sie sind jedoch die am wenigsten schweißbare Gruppe von Aluminiumlegierungen und sehr anfällig für Heißrisse.

3xxx-Serie

Mangan ist das primäre Legierungselement in der 3xxx-Serie, einer Gruppe mittelfester, korrosionsbeständiger Aluminiumlegierungen. 3003 ist eine gängige, vielseitige Legierung, die oft für allgemeine Zwecke verwendet wird, da sie annehmbare Festigkeit und gute Verarbeitbarkeit hat. Eine weitere 3xxx-Serien-Legierung, 3004, ist bekannt als das Material für Aluminium-Getränkedosen.

Bei der Entscheidung, welche Aluminiumlegierung zu verwenden ist, sind 3xxx-Serien-Legierungen eine gute Wahl für viele Anwendungen. Sie sind leicht formbar, schweißbar und haben mittelmäßige Zerspanbarkeit, sind aber weniger zerspanbar als andere, härtere Legierungsserien. Sie sind im Allgemeinen nicht wärmebehandelbar.

4xxx-Serie

Die 4xxx-Serien-Legierungen enthalten Silizium als Hauptlegierungselement, was den Schmelzpunkt senkt, während die Duktilität erhalten bleibt. Sie werden typischerweise als Schweißdraht oder Hartlotfüllmaterial verwendet, nicht als Basismaterial. Legierung 4043 ist eines der gängigsten Füllmaterialien für das Schweißen von 6xxx-Serien-Legierungen. 4xxx-Serien-Legierungen sind nicht wärmebehandelbar.

5xxx-Serie

Die 5xxx-Serien-Legierungen enthalten Magnesium als primäres Legierungselement. Legierungen in dieser Serie liegen meist als Blech oder Platte vor und haben mittlere bis hohe Festigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in Meeresumgebungen. Aus diesem Grund wird die 5xxx-Serie umfangreich in Bauwesen, Lagertanks, Druckbehältern und maritimen Anwendungen eingesetzt.

5xxx-Serien-Legierungen haben ausgezeichnete Formbarkeit, Schweißbarkeit, ziemlich gute Zerspanbarkeit und sind nicht wärmebehandelbar.

6xxx-Serie

Die 6xxx-Serien-Legierungen – die beliebteste und vielseitigste Gruppe von Aluminiumlegierungen – enthalten sowohl Magnesium als auch Silizium als Legierungselemente. Sie haben mittelhohe Festigkeit bei ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit.

6xxx-Serien-Legierungen sind wärmebehandelbar, hoch formbar und haben gute Schweißbarkeit und Zerspanbarkeit, was sie zu großartigen Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen macht. Die häufigste Aluminiumlegierung, 6061, wird für Flugzeuge, Automobil- und Schiffsrahmen, architektonische Strukturen, Industriemaschinen, Medizin- und Halbleiterbaugruppen und unzählige andere Anwendungen verwendet. Für viele Kunden, die entscheiden, welche Aluminiumlegierung für eine allgemeine Anwendung zu verwenden ist, ist 6061 eine zuverlässige, leicht verfügbare Wahl.

7xxx-Serie

Die 7xxx-Serie enthält Zink als primäres Legierungselement, und die meisten Legierungen enthalten auch kleinere Mengen Magnesium, Kupfer oder Chrom. Dies ist die stärkste Gruppe von Aluminiumlegierungen, wobei einige in ihrer Festigkeit mit Stahl vergleichbar sind. Ihre hohe Festigkeit macht sie ideal für Hochleistungsanwendungen in der Flugzeug-, Luft- und Raumfahrt- und Sportgeräteindustrie.

Die 7xxx-Serien-Legierungen haben unterschiedliche Eigenschaften je nach Legierungselementen. Ihre hohe Festigkeit macht sie im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen schwer zu formen, und die meisten Legierungen in dieser Gruppe sind nicht schweißbar. Die Zerspanbarkeit hängt von der Legierung ab, aber wie bei den meisten härteren Güten neigen sie dazu, gut zerspanbar zu sein. Die 7xxx-Serie ist wärmebehandelbar.

Knet- vs. Gussaluminium

Alle oben genannten Legierungsbezeichnungen gelten für Knetaluminium, das in fester Form mit Techniken wie Walzen oder Strangpressen bearbeitet wird. Es gibt jedoch auch Bezeichnungen für Gussaluminiumlegierungen. Gussaluminium wird in einem Ofen geschmolzen und in eine Form gegossen, was ihm sehr unterschiedliche Eigenschaften verleiht.

Das Gussaluminium-Legierungsbezeichnungssystem basiert auf dem Format xxx.x. Genau wie bei den Knetlegierungsserien repräsentiert die erste Ziffer das Hauptlegierungselement, und die anderen Ziffern entsprechen den gleichen Elementen wie die Knetlegierungsserien. Beispielsweise ist die 1xx.x-Serie handelsüblich reines Gussaluminium, 2xx.x ist Gussaluminium legiert mit Kupfer, und so weiter.

Gusslegierungen enthalten größere Prozentsätze an Legierungselementen als Knetlegierungen. Sie neigen dazu, eine geringere Zugfestigkeit als Knetaluminium aufgrund von Gussfehlern zu haben, weshalb sie normalerweise nicht für strukturelle Anwendungen verwendet werden. Gusslegierungen sind günstiger als Knetlegierungen, und der Gussprozess ermöglicht viel mehr Flexibilität bei den herstellbaren Formen. Gussaluminiumteile, die wenig oder keine Nachbearbeitung nach dem Guss erfordern, können produziert werden.

Aluminium-Werkzeugplatten sind im Allgemeinen Guss, da der Gussprozess sehr präzise Ebenheits- und Dickentoleranzen ermöglicht. MIC-6 ist ein Beispiel für eine Guss-Aluminium-Werkzeugplatte aus einer 7xx.x-Legierung. MIC-6-Werkzeugplatten sind bekannt für ihre herausragende Stabilität und eng kontrollierte Ebenheit und Dicke, resultierend aus der hohen Festigkeit der 7xx.x-Legierung und dem sorgfältig kontrollierten Gussprozess.

Welche Aluminiumlegierung verwenden

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