Was ist eine Aluminiumlegierung? Alles, was Sie darüber wissen müssen

Haben Sie sich jemals gefragt, warum Aluminiumlegierungen die unbesungenen Helden der modernen Fertigung sind? Dieselbe Werkstofftechnologie, die Raketen in die Umlaufbahn bringt, treibt auch Ihr tägliches Pendeln an. Finden wir es heraus! 

Aluminiumlegierungen werden immer häufiger in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.Luft- und Raumfahrtindustrieund in der Automobil- und Bauindustrie aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer guten Haltbarkeit und ihrer außergewöhnlich guten Bearbeitbarkeit, insbesondere in CNC-Bearbeitung.

Was ist eine Aluminiumlegierung? Diese Frage stellt sich den Lesern immer wieder. Die einfachste Antwort ist, dass es sich um eine Legierung aus Aluminium und anderen Metallen handelt, wie z. B. Kupfer, Magnesium oder Zink, um die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit zu verbessern. 

Dieser Leitfaden enthält alles, was Sie über die Zusammensetzung von Aluminium, die chemischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen und die verschiedenen Arten von Aluminium wissen müssen. Also, lesen Sie diesen Blogbeitrag bis zum Ende. 

Aluminium-Legierungen: Das stille Kraftwerk der modernen Industrie

Aluminiumlegierungen sind die treibende Kraft hinter zahllosen Innovationen. Sie vereinen Festigkeit, Leichtigkeit und Widerstandsfähigkeit, um die Anforderungen der modernen Fertigung zu erfüllen. Diese Eigenschaften machen sie zum perfekten Werkstoff für die aktuelle Produktion, wenn Präzision, Energieeinsparung und Nachhaltigkeit wichtig sind. Außerdem verbrauchen sie beim Recycling weniger Platz und bieten somit einen zusätzlichen Nutzen für die Umwelt bei industriellen Anwendungen.

Wie sich Aluminium entwickelt hat: Eine kurze Geschichte des Metalls und seiner Legierungen

Ein Metall, das früher mehr wert war als Gold, wurde Aluminium genannt. Dieses Metall wurde durch das Hall-Héroult-Verfahren, das bereits 1886 eingeführt wurde, leicht verfügbar. Die anfänglichen Beschränkungen des reinen Aluminiums führten zur Entwicklung von Aluminiumlegierungen, die sich zu Spezialqualitäten wie der Aluminiumlegierung 7005 entwickelt haben. Diese Legierungen sind in der Welt der Hochleistung von entscheidender Bedeutung, sei es in Flugzeugen, Mobiltelefonen und so weiter.

Der Wert von Aluminiumlegierungen heute

Um vollständig zu verstehen Was ist eine Aluminiumlegierung?ist es hilfreich, sich seine zahlreichen Vorteile vor Augen zu führen:

• Leichte Stärke:  Der beste Grund, warum eine Aluminiumlegierung in einem Flugzeug, einem Elektrofahrzeug oder einer Raumfahrtstruktur verwendet wird.
• Korrosionsbeständigkeit: Die Aluminiumlegierungen sind korrosionsbeständig, da sie eine Oxidschicht bilden, wenn sie der Umwelt ausgesetzt werden.
• Hervorragende thermische und elektrische Leitfähigkeit: Bornitrid zeichnet sich durch einen hervorragenden Wärmeübergangskoeffizienten aus und eignet sich für die Verwendung als Kühlkörper, Stromleitung und in LED-Gehäusen.
• Gute Bearbeitbarkeit:  Die Bearbeitung von Aluminiumlegierungen wie 6061 oder 7075 ist ein einfacher Prozess in der CNC-Bearbeitung.
• Wiederverwertbarkeit: Ein weiterer wichtiger Grund ist, dass die Industrie Aluminiumlegierungen wegen ihrer Umweltfreundlichkeit verwendet.

Durch das Wissen von Was ist eine Aluminiumlegierung?kann ein Hersteller die verschiedenen Typen danach auswählen, welcher Aspekt am stärksten betont werden soll: Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder Schweißbarkeit. Diese Informationen werden verwendet, um die Leistung und die Kosteneffizienz in Bereichen wie Luft- und Raumfahrttechnik, Verpackung usw. langfristig zu unterstützen.

Wenn Sie mit dem Entwurf, der Herstellung von Prototypen oder der Fertigung von Produkten zu tun haben, verschafft Ihnen das Wissen um die Bedeutung von Aluminiumlegierungen einen Wettbewerbsvorteil. Sie werden sogar in der Lage sein, die geeignete chemische Zusammensetzung der Aluminiumlegierung zu wählen, sowie die physikalischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen zu kennen und zu wissen, welche Aluminiumlegierung für Ihr Design geeignet ist.

Wenn Sie nun gefragt werden, was eine Aluminiumlegierung ist, können Sie nicht nur die Definition nennen, sondern auch die praktischen Vorteile von Aluminiumlegierungen und die Gründe, warum sie die Grundlage für jedes moderne Herstellungsverfahren bilden.

Logische Gründe für den Einsatz von Aluminiumlegierungen für hochpräzise Leistungen

Es ist von entscheidender Bedeutung, dass ein Ingenieur, ein Designer und ein Hersteller die chemische Zusammensetzung von Aluminiumlegierungen versteht. Denn dieses Metall wird für starke, langlebige und auch für hochwertige Leistungen verwendet. 

• Die chemische Zusammensetzung von Aluminium kann sehr unterschiedlich sein, wobei die Legierungsreihen bestimmte chemische Eigenschaften und mechanische Qualitäten kennzeichnen.
• Zu den Grundtypen von Aluminium gehören alle Aluminiumlegierungen, die im Wesentlichen aus Aluminium bestehen.
• Durch die Beimischung anderer Legierungen wie Kupfer, Magnesium, Silizium, Zink, Mangan und Eisen wird aus dem einfachen Aluminium ein vielseitigeres, anwendungsspezifisches Metall. 
• Dies ist die Ursache für die Entstehung der verschiedenen Kategorien von Aluminiumlegierungen, die alle ihre Stärken und Schwächen haben.

Die wichtigsten Elemente in Aluminiumlegierungen 

Die gemeinsamen Komponenten in der chemischen Struktur von Aluminiumlegierungen und ihre Auswirkungen auf die Leistung:

• Kupfer (Cu): Das hat den Vorteil, dass es die Festigkeit und Härte erhöht. Vorhanden in der Serie 2xxx (z. B. 2024).
• Magnesium (Mg): Verbessert die Korrosionsbeständigkeit und die Festigkeit. Regelmäßig in 5xxx sechshundertsiebenundsechzig Serie gefunden (Fünf 0502, 6061)
• Silizium (Si): Verbesserte Verschleißfestigkeit und geringerer Schmelzfaktor. Vorhanden in den Serien 4xxx und 6xxx.
• Zink (Zn): Bietet eine gute Festigkeit und ist auch in Legierungen für die Luft- und Raumfahrt zu finden, z. B. in den Aluminiumlegierungen 7075 und 7005.
• Mangan (Mn): Angaben zur Korrosionsbeständigkeit und zum Korrosionsschutz; Sn 3xxx-Gürtel.
• Eisen (Fe): Ein Verunreinigungsfaktor, der die Duktilität oder die Bearbeitungsfähigkeit beeinträchtigen kann.

Die oben genannten chemischen Eigenschaften der Aluminiumlegierungen bestimmen nicht nur die physikalische Festigkeit, sondern auch die Art und Weise, wie die Legierung bearbeitet, geschweißt oder eloxiert werden kann, insbesondere bei Verfahren wie der CNC-Bearbeitung und dem Rapid Prototyping.

Gängige Wärmebehandlungsverfahren für Aluminium

Neben dem Aluminium Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung werden Aluminiumlegierungen in der Regel wärmebehandelt, um das Leistungsniveau noch weiter zu erhöhen. Die Temperaturen T4, T5, T6 und T7 sind verschiedene Wärmebehandlungen. Sie wirken sich auf die Eigenschaften von Aluminiumlegierungen wie Festigkeit, Härte und Spannungsbeständigkeit aus.

Beliebte Beispiele sind unter anderem:

• 6061-T6 entwickelt nach einer Wärmebehandlung und einer natürlichen künstlichen Alterung eine höhere Festigkeit.
• 7075-T6 weist eine sehr hohe Zugfestigkeit auf, was auf den höheren Zinkgehalt und die Anwendung eines Verfahrens namens Härten zurückzuführen ist.
• Die Aluminiumlegierung 7005 ist schweißbar und verfestigt sich bei natürlicher Alterung (T53).

Guss- vs. Knetlegierungen: Unterschiede in der Zusammensetzung

Die Auswahl einer geeigneten Legierungszusammensetzung bei Aluminiumprodukten garantiert die Eignung der Leistung für den vorgesehenen Zweck. Die Legierungselemente in Aluminium haben einen erheblichen Einfluss:

• Korrosionsbeständigkeit (Marine und Industrie)
• Schweißbarkeit (von Bedeutung für strukturelle Anwendungen)
• Wärme und elektrische Leitfähigkeit
• Zerspanbarkeit und Umformbarkeit
• Verhältnis Stärke/Gewicht

So werden beispielsweise hochfeste Legierungen der Serie 7000 für die Herstellung von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt benötigt, während die verformbareren Legierungen der Serien 3000 oder 6000 für die Herstellung von Konsumgütern verwendet werden können.

Wenn Sie hingegen leichte Automobilkomponenten und Strukturen für die Luft- und Raumfahrt sowie korrosionsbeständige Schiffsbauteile herstellen wollen, müssen Sie die chemische Zusammensetzung von Aluminium kennen, um das am besten geeignete Material auszuwählen.

Physikalische Eigenschaften von Aluminiumlegierungen

Die physikalischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen prädestinieren es als eines der führenden Metalle in den Industrien, die leichte topografische Eigenschaften, mindestens aber eine lange Lebensdauer und Korrosionsbeständigkeit wünschen. Den Aluminiumlegierungen wird auch ein gutes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht nachgesagt. Das Material wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie, in der Automobilindustrie und bei der CNC-Bearbeitung eingesetzt.

Diese Legierungen sind von Natur aus leicht und haben eine Dichte von ca. 2,7 g/cm 3, also etwa ein Drittel der Dichte von Stahl. Einige Legierungen (z. B. 7075 oder 7005) haben sogar eine sehr hohe Zugfestigkeit, die trotz ihres geringen Gewichts einige Stähle herausfordert.

Hauptmerkmale von Aluminiumlegierungen für bessere Leitfähigkeit

• Die wichtigste Eigenschaft von Aluminiumlegierungen ist ihre gute thermische und elektrische Leitfähigkeit, die den Einsatz in wärmeempfindlichen Bereichen und in der Elektronik erleichtert. Außerdem sind sie sehr formbar und lassen sich leicht bearbeiten, was erklärt, warum Aluminium in großem Umfang bei CNC-Bearbeitungen eingesetzt wird.
• Sie zeichnen sich außerdem durch eine Oxidationsschicht aus, die sich auf ihrer Oberfläche bildet und ihnen einen eingebauten Widerstand gegen Korrosion und eine lange Lebensdauer in rauen Umgebungen verleiht.
• Diese physikalischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen sorgen für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit im Industriedesign und in der Feinmechanik.

Die wichtigsten Aluminiumlegierungen (mit Tabelle der Legierungsliste)

Bei der Betrachtung der Arten von Aluminiumlegierungen ist es gut, die Tatsache zu berücksichtigen, dass jede der Serien Stärken, Anwendungen und Eigenschaften von Aluminiumlegierungen hat. Der Unterschied in den Legierungen ist nur eine geeignete Legierung, wenn Sie hochfeste Luft-und Raumfahrt-Grade-Metall oder korrosionsbeständig Marine Metall benötigen.

Dies ist eine einfache Liste von Aluminiumlegierungen und den am häufigsten verwendeten Sorten, einschließlich ihrer Eigenschaften und warum sie im Herstellungsprozess wertvoll sind:

Diese Aluminiumlegierungen hilft Konstrukteuren und Ingenieuren dabei, die richtige Legierung für die richtige Anwendung zu finden. Jede Gruppe bietet einzigartige mechanische und chemische Eigenschaften für verschiedene industrielle Anforderungen.

Serienübersicht 2000, 5000, 6000, 7000 

Bei der Überprüfung der verschiedenen Kategorien von Aluminiumlegierungen zeigen die Serien 2000, 5000, 6000 und 7000 einzigartige Eigenschaften und eine breite industrielle Verwendung. Sie alle sind Teil der Liste der Aluminiumlegierungen und haben bestimmte Eigenschaften von Aluminiumlegierungen, die für bestimmte Leistungsanforderungen hervorragend geeignet sind.

Serie 2000, Kupferlegierungen

Die Legierungen der Serie 2000 (z. B. 2024), die aufgrund ihrer guten Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit in Handarbeit hergestellt werden, bestehen meist aus Kupfer. Sie werden häufig in Strukturen der Luft- und Raumfahrt verwendet, weisen aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf, weshalb häufig eine Schutzbeschichtung verwendet wird.

Serie 5000 Korrosionsbeständig, Marinequalität

Die 5000er-Serie (z. B. 5052, 5083) enthält Magnesium, weshalb diese Gruppe von Legierungen sehr korrosionsbeständig ist und geschweißt werden kann. Sie eignen sich gut für Meeresumgebungen, Fahrzeugkarosserien und Druckbehälter.

Serie 6000 - vielseitig einsetzbar und CNC-kompatibel

Diese Legierungen, Die Legierungen der 6000er Serie, 6061 und 6082, enthalten Magnesium und Silizium, und diese Eigenschaften machen die Legierung zu einer perfekten Mischung aus Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit. Sie gehören zu den beliebtesten CNC-Bearbeitungs- und Konstruktionswerkstoffen.

7000er Serie zur Herstellung von Zinkbasislegierungen für die Luft- und Raumfahrt

Der Typ 7000 (insbesondere die Aluminiumlegierungen 7075 und 7005) besteht aus Zink und ist sehr stabil. Sie werden in großem Umfang in der Luft- und Raumfahrt, bei hochwertigen Fahrrädern und militärischen Geräten verwendet, und einige von ihnen sind weniger leicht zu schweißen.

Diese Familien sind das Herzstück der Aluminiumlegierungsfamilie, die über unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften verfügt, um die gewünschten Industrien und höheren Fertigungsanforderungen zu unterstützen.

Verwendung von Aluminiumlegierungen in der CNC-Bearbeitung

Die CNC-Bearbeitung von Aluminiumlegierungen hat den Legierungen wünschenswerte Eigenschaften verliehen, die sie zu den bevorzugten Werkstoffen in der Feinmechanik qualifizieren. Sie bieten die bestmögliche Leistung sowohl bei der Herstellung von Prototypen als auch bei der Großserienproduktion. Sie sind hervorragend zerspanbar, haben eine geringe Dichte, aber ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Ihre hohe Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und geringe Toleranzen machen sie zu einem effizienten Werkstoff für CNC-Bearbeitungen. 

Aluminiumlegierungen wie 6061 oder 7075 sind von unterschiedlicher Härte und Oberflächengüte und eignen sich ideal für die Herstellung komplexer Präzisionsteile.

Vergleich des Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht von Aluminium und Stahl

Die Frage, die sich viele stellen, lautet: Ist Stahl Aluminium? Die Antwort lautet: Nein. Aluminium und Stahl sind zwei unterschiedliche Werkstoffe, was ihre Zusammensetzung und ihre Leistungsfähigkeit angeht. Während Aluminiumlegierungen durch die Kombination von Aluminium mit anderen Elementen wie Magnesium, Silizium oder Zink hergestellt werden, ist Stahl eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die sich durch eine enorme Dichte und hohe Festigkeit auszeichnet.

Aluminium oder Stahl? Was ist am besten?

Aluminiumlegierungen haben aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften, die sie korrosionsbeständig und leicht machen, einen wichtigen Vorteil. Aluminium ist viel leichter als Stahl, weshalb es in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und bei tragbaren Produkten verwendet wird. Im Gegensatz dazu ist Stahl zwar schwerer, aber in der Regel stärker in Bezug auf die Rohzugfestigkeit.

Der andere große Unterschied liegt in der Bearbeitung, wobei Aluminiumlegierungen leicht geschnitten und geformt werden können, insbesondere bei der CNC-BearbeitungsverfahrenIm Vergleich zu Stahl, der eine hohe Härte aufweist, verschleißt das Werkzeug.

Obwohl beide Metalle im Produktionsprozess häufig verwendet werden, kann das Wissen um die Eigenschaften von Aluminiumlegierungen im Vergleich zu Stahl bei der Auswahl des richtigen Metalls für eine bestimmte Aufgabe hilfreich sein.

Die meisten Verwendungszwecke von Aluminium in verschiedenen Branchen

Aluminium wird in fast allen wichtigen Industriezweigen eingesetzt, da es stabil, leicht und korrosionsbeständig ist. 

Zu den wichtigsten Anwendungen gehören

• In der Automobilindustrie wird Aluminium für die Karosserie, für Motorkomponenten und sogar für den Rahmen verwendet, um den Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge zu senken. 
• 7075 ist eine Aluminiumlegierung, die als hochfest gilt; sie wird in der Luft- und Raumfahrt als Teil der Flugzeugstruktur verwendet. 
• Aluminium wird auch in der Bauindustrie verwendet, da es einen Beitrag zur Fensterrahmen, Bedachungen und Verkleidungen, da es wartungsarm und langlebig ist.
• Aluminium ist wichtig als Kühlkörper und Gehäuse, auch in der Elektronik. Es ist besser recycelbar und wird daher in verschiedenen Sektoren bevorzugt eingesetzt.

Interessante Fakten über Aluminium

• Aluminium ist mehr als nur ein leichtes Metall - es ist einer der vielseitigsten und wertvollsten Werkstoffe der Welt. Eine Interessante Tatsache über Aluminium ist, dass es das am häufigsten vorkommende Metall in der Erdkruste ist, aber früher wertvoller als Gold war, weil es so schwer zu gewinnen war.
• Eine weitere Interessante Tatsache über Aluminium ist seine Fähigkeit, eine schützende Oxidschicht zu bilden, die verhindert, dass es rostet. Diese selbstheilende Eigenschaft macht Aluminium ideal für den Einsatz im Freien und in der Industrie. Außerdem ist es 100% recycelbar, ohne seine ursprüngliche Qualität zu verlieren - ein Gewinn an Nachhaltigkeit für Hersteller und Verbraucher gleichermaßen.
• Die vielleicht wichtigste Interessante Tatsache über Aluminium ist, dass fast 75% des gesamten jemals produzierten Aluminiums heute noch in Gebrauch sind. Dieses leichte, korrosionsbeständige und hochleitfähige Metall wird nach wie vor in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verpackungsindustrie eingesetzt.

Schlussfolgerung 

Die allgemeine Frage lautet also Was ist eine Aluminiumlegierung?? Die mögliche Antwort ist, dass es sich um ein hochfestes, leichtes Material handelt, das vor allem in strukturellen Anwendungen wie Fahrradrahmen, Stützen für die Luft- und Raumfahrt und Schweißbaugruppen verwendet wird. Im Gegensatz zu einigen anderen Serienlegierungen, wenn Sie 7005 Aluminiumlegierung, Es zeichnet sich durch hervorragende Schweißbarkeit und natürliche Alterungsfähigkeit aus. Dadurch ist sie ohne Wärmebehandlung leichter zu verarbeiten. Mit ihrer hohen Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit bietet diese Legierung ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Haltbarkeit und Bearbeitbarkeit und eignet sich ideal für die CNC-Bearbeitung und kundenspezifische Fertigungsprojekte, bei denen Festigkeit und Formbarkeit wichtig sind.

FAQs

Was ist die beste Aluminiumlegierung für die CNC-Bearbeitung?

6061-T6/T651 ist dank seiner Bearbeitbarkeit, Schweißbarkeit, guten Festigkeit und Kosteneffizienz die häufigste Wahl.

Können Aluminiumlegierungen geschweißt werden?

Ja, die Serien 5xxx und 6xxx lassen sich gut schweißen. 2xxx- und 7xxx-Serien (wie 2024, 7075) sind anfälliger für Sprödigkeit und erfordern Vorsicht oder eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen.

Ist Aluminium in der Meeresumwelt sicher?

Auf jeden Fall! Legierungen wie 5052 und 5083 widerstehen Salzwasserkorrosion hervorragend.

Leitet Aluminium Elektrizität?

Ja! Es ist zwar nicht so leitfähig wie Kupfer, wird aber häufig für leichtere, kostengünstige Alternativen verwendet.

Warum wird in der Luft- und Raumfahrt mehr Aluminium als Stahl verwendet?

Sein geringes Gewicht, seine gute Bearbeitbarkeit und seine Korrosionsbeständigkeit machen ihn zum idealen Werkstoff, wenn jedes Kilogramm zählt.