Aluminiumlegierungen-Bezeichnungen verstehen: Praktischer Leitfaden

Aluminium ist ein leichtes, aber unglaublich starkes Metall, was es zu einer ausgezeichneten Wahl für viele Anwendungen in der Automobil-, Luftfahrt- und Elektronikindustrie macht. Zusammen mit seiner Haltbarkeit und physischen Leichtigkeit ist Aluminium korrosionsbeständig aufgrund einer starken Oxidschicht, die seine Oberfläche bedeckt.

Da Aluminium leicht Verbindungen mit anderen chemischen Elementen eingeht, wurden im Laufe der Jahre eine große Anzahl von Aluminiumlegierungen entwickelt. Um eine Aluminiumlegierung zu erstellen und bestimmte Eigenschaften von reinem Aluminium zu verbessern, müssen Sie ein chemisches Element zu reinem Aluminium hinzufügen. Dies erfordert ein gründliches Mischen dieser Elemente – wie Magnesium, Silizium, Zink oder Kupfer – mit Aluminium, während das Metall geschmolzen ist. Diese Elemente können Aluminiums Festigkeit, Dichte, Verarbeitbarkeit, elektrische Leitfähigkeit und mehr erhöhen.

Aluminiumlegierungen können je nach ihrer Zusammensetzung und Anlassung erheblich variieren. Um Verwirrung zu vermeiden, werden Aluminiumlegierungen gemäß einem Aluminiumlegierungs-Nummerierungssystem benannt und kategorisiert. Diese Systeme helfen Designern und Ingenieuren, sich mit verschiedenen Legierungen, ihren Eigenschaften und gängigen Anwendungen vertraut zu machen. Dies hilft Produktteams, die richtige Aluminiumlegierung und Fertigungsmethode für ein bestimmtes Teil zu wählen.

Knetlegierungs-Reihennummern

Die Aluminum Association etablierte das Knetlegierungs-Beschreibungssystem 1954. Als das System erstmals implementiert wurde, listete es 75 chemische Zusammensetzungen auf – heute gibt es mehr als 530 registrierte aktive chemische Elemente, und diese Zahl wächst weiter.

Das Knetlegierungs-System benennt Elemente mit vier numerischen Ziffern, wobei die erste Ziffer das Hauptlegierungselement darstellt, die zweite Ziffer eine Modifikation einer spezifischen Legierung anzeigt und die dritte und vierte Ziffer willkürliche Nummern sind, die spezifischen Legierungen in der Reihe zugewiesen werden.

Hier sind die primären Legierungselemente in der Knetlegierungs-Reihe:

1xxx – 99,000 Minimum Aluminium

Es ist unmöglich, dass Aluminium 100 % rein ist, aber Aluminium in dieser Knetlegierungs-Kategorie enthält mindestens 99 % Aluminium. Für alle praktischen Zwecke werden 1xxx-Legierungen als reines Aluminium betrachtet. Bemerkenswert ist, dass diese Legierung die Ausnahme von der Knetlegierungs-Benennungsregel ist – in 1xxx-Legierungsnamen stehen die letzten beiden Ziffern für den minimalen Aluminiumprozentsatz über 99. Zum Beispiel besteht Legierung 1350 aus mindestens 99,50 % Aluminium.

Reines Aluminium hat großartige Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit, plus hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit. Aus diesem Grund wird diese Legierung oft für elektrische und chemische Anwendungen verwendet. Reines Aluminium ist nicht sehr stark und wird selten für strukturelle Anwendungen verwendet, aber Kalthärtung kann die Materialfestigkeit mäßig erhöhen.

2xxx – Kupfer

Diese Knetlegierungs-Legierung bietet hohe Festigkeit und Leistung über einen weiten Temperaturbereich und wird regelmäßig in Luftfahrtanwendungen verwendet. Eine bekannte Flugzeugaluminiumlegierung ist Legierung 2024. Allerdings sind einige Kupfer-Aluminiumlegierungen anfällig für Wärme- und Spannungskorrosionsrissbildung und gelten als nicht schweißbar, während andere 2xxx-Legierungen mit den richtigen Methoden geschweißt werden können. 2xxx verringert die Dehnung und Zugfestigkeit von Aluminium und bietet nicht so gute Korrosionsbeständigkeit wie andere Legierungen in der Knetlegierungs-Reihe.

3xxx – Mangan

3xxx-Aluminiumlegierungen wurden zuerst nur in Töpfen und Pfannen verwendet, werden aber jetzt weit verbreitet in Wärmetauscherkomponenten für Fahrzeuge und Kraftwerke eingesetzt. Mit guter Temperaturstabilität und Korrosionsbeständigkeit sind Legierungen in dieser Kategorie für den Einsatz in extremen Bedingungen geeignet. 3xxx ermöglicht auch gute Formbarkeit und Verarbeitbarkeit. 3003 ist eine beliebte Manganlegierung für mittelfeste Anwendungen, die komplexe Formen erfordern.

4xxx – Silizium

Silizium senkt den Schmelzpunkt von Aluminium und verbessert seine Fließfähigkeit im geschmolzenen Zustand. Aus diesem Grund werden 4xxx-Legierungen oft in Schweißdraht und als Lotlegierungen verwendet. Silizium allein ist nicht wärmebehandelbar, aber eine Reihe von 4xxx-Legierungen reagieren gut auf Wärmebehandlungen dank hinzugefügtem Kupfer oder Magnesium.

5xxx – Magnesium

Aluminiumlegierungen in dieser Kategorie sind leicht schweißbar und weit verbreitet für Anwendungen im Schiffbau, Transport, Brückenbau und Bauwesen. 5xxx-Legierungen bieten gute Korrosionsbeständigkeit in marinen Umgebungen und haben die höchste Festigkeit aller nicht wärmebehandelbaren Legierungen. Allerdings werden 5xxx-Legierungen mit mehr als 3 bis 3,5 % Magnesium nicht für erhöhte Temperaturen über 65,6 °C (150 °F) empfohlen, aufgrund der Möglichkeit von Spannungskorrosionsrissbildung.

6xxx – Magnesium und Silizium

6xxx-Legierungen bestehen meist aus etwa 1,0 % Magnesium und Silizium jeweils, was Magnesiumsilicid produziert. Magnesiumsilicid kann Lösungsglühbehandlungen unterstützen, die Festigkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessern. Diese Knetlegierungs-Nummer wird in der gesamten Schweißfertigungsindustrie verwendet, hauptsächlich in strukturellen Komponenten und Strangpressprofilen integriert.

Diese Legierungen sind empfindlich gegenüber Erstarrungsrissen, was bedeutet, sie sollten nicht ohne Füllmaterial geschweißt werden – oft wird 6xxx mit 4xxx- oder 5xxx-Füllmaterial geschweißt, um die Schweißbarkeit zu erhöhen. Eine wichtige Magnesiumsilicid-Legierung ist 6061, eine der vielseitigsten wärmebehandelbaren Aluminiumlegierungen.

7xxx – Zink

Diese Knetlegierungs-Nummer enthält einige der höchsten Festigkeits-Aluminiumlegierungen, die am besten für Hochleistungsanwendungen in wettbewerbsorientiertem Sportequipment oder der Flugzeug- und Luftfahrtindustrie geeignet sind. Zinkzugaben reichen von 0,8 bis 12 % in 7xxx-Legierungen und können mit kleineren Prozentsätzen von Magnesium, Kupfer und Chrom für Wärmebehandelbarkeit gekoppelt werden.

Wie 2xxx enthält 7xxx Legierungen, die sowohl für das Schweißen geeignet als auch ungeeignet sind – eine häufig geschweißte Legierung ist 7005, die hauptsächlich mit 5xxx-Legierungsfüllern verwendet wird. Eine der höchsten Festigkeits-Aluminiumlegierungen ist 7075, die oft in Luftfahrzeugstrukturen und für andere hochbeanspruchte Anwendungen verwendet wird.

Überlegungen für die Knetlegierungs-Reihe

Es ist wichtig zu beachten, welche Aluminiumlegierungen wärmebehandelbar und welche nicht wärmebehandelbar sind. Dies hilft Produktteams, geeignete Anwendungen für spezifische Aluminiumlegierungen zu bestimmen und Komponenten vor hohen Temperaturen zu schützen, wenn notwendig.

• 2xxx, 6xxx und 7xxx-Reihenlegierungen sind wärmebehandelbar.
• 1xxx, 3xxx und 5xxx Knetlegierungs-Reihen sind nicht wärmebehandelbar und erlauben nur Kalthärtung.
• 4xxx-Reihe enthält einige wärmebehandelbare Legierungen, abermostly nicht wärmebehandelbare Legierungen. Die meisten 4xxx nicht wärmebehandelbaren Legierungen können jedoch auf Wärmebehandlungen reagieren, wenn sie mit anderen wärmebehandelbaren Legierungen gemischt werden.

In den Vereinigten Staaten verwenden wir hauptsächlich die Knetlegierungs-Reihe, aber es gibt andere Aluminium-Benennungs- und Organisationssysteme, einschließlich der Gusslegierungs-Reihe. Gusslegierungs-Reihennummern sehen den obigen Zahlen ähnlich. Die Gusslegierungs-Reihe verwendet eine 3-stellige Zahl und eine Dezimalstelle (xxx.x), wobei die erste Ziffer (Xxx.x) das Hauptlegierungselement angibt.

Aluminiumlegierungen und Anlässe verstehen

Anlässe (Tempers) zeigen an, ob eine Aluminiumlegierung einer Verarbeitung unterzogen wurde, um mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Härte oder Hitzebeständigkeit zu erhöhen. Anlässe werden in der Knetlegierungs-Reihe als angehängter Buchstabe nach einer Legierungsnummer dargestellt, z. B. 3003-H.

Kalthärtungs-Anlässe (-H)

Die Hinzufügung eines „-H“ nach Legierungen 1xxx, 3xxx, 5xxx und manchmal 4xxx zeigt an, dass die Legierung kalthärtet wurde, da sie nicht wärmebehandelt werden kann. Die Zahl unmittelbar nach dem H gibt ihre Verarbeitung an:

• H1 – Kalthärtet
• H2 – Kalthärtet und teilgeglüht
• H3 – Kalthärtet und stabilisiert
• H4 – Kalthärtet und lackiert oder bemalt

Kalthärtete Aluminiumlegierungen werden von zwei Zahlen gefolgt, wobei die zweite Zahl eine Skalenbezeichnung von 0 (vollständig geglüht, weichste) bis 8 (härteste) angibt. Zum Beispiel wurde Aluminium 5052-H32 kalthärtet plus stabilisiert und ist relativ weich.

Thermische und wärmebehandelte Anlässe (-T)

Die Hinzufügung eines „-T“ nach Legierungen 2xxx, 6xxx, 7xxx und einigen 4xxx zeigt an, dass die Legierung wärmebehandelt, schnell abgekühlt oder abgeschreckt oder ausscheidungshärtet wurde. Die Zahl nach dem T gibt an, welchen thermischen Prozess sie durchlaufen hat.

• T1 – Aus erhöhter Temperatur abgekühlt und natürlich gealtert
• T2 – Aus erhöhter Temperatur abgekühlt, kaltverformt und natürlich gealtert
• T3 – Lösungsgeglüht, kaltverformt und natürlich gealtert
• T4 – Lösungsgeglüht und natürlich gealtert
• T5 – Aus erhöhter Temperatur abgekühlt und künstlich gealtert
• T6 – Lösungsgeglüht und künstlich gealtert
• T7 – Lösungsgeglüht und stabilisiert
• T8 – Lösungsgeglüht, kaltverformt und künstlich gealtert
• T9 – Lösungsgeglüht, künstlich gealtert und kaltverformt
• T10 – Aus erhöhter Temperatur abgekühlt, kaltverformt und künstlich gealtert

Ausgehärtete oder wärmebehandelte Legierungen enthalten manchmal eine zusätzliche Ziffer, die spezifische End-Eigenschaften angibt, wie Spannungsarmierung durch Streckung (-T51) oder Druck (-T52).

Knetlegierungs-Reihe mit Fast Radius lesen

Während es wichtig ist, mit dem Aluminiumlegierungs-Nummerierungssystem vertraut zu sein, erwarten wir nicht, dass Sie alle Aluminiumlegierungen auswendig kennen. Um sicherzustellen, dass Sie die richtige Aluminiumlegierung für die Anwendung Ihres Projekts wählen, ziehen Sie die Hilfe eines erfahrenen Fertigungspartners hinzu.

Fast Radius kann Ihnen helfen, die Aluminiumlegierungs-Knetlegierungs-Reihe zu verstehen und die bestmögliche Aluminiumlegierung für ein gegebenes Teil zu bestimmen. Unser Team aus Expertenherstellern verfügt über tiefgreifendes Branchenwissen und Erfahrung, das wir Ihrem nächsten Projekt zum Erfolg widmen werden. Kontaktieren Sie uns noch heute, um Ihre Aluminiumlegierungs-Reise zu beginnen.

Um mehr über Aluminiumlegierungen für CNC-Bearbeitung zu erfahren und die Unterschiede zwischen Aluminium- vs. Stahlwerkzeugen zu entdecken, besuchen Sie das Fast Radius Resource Center.

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