Was Sie über das Laserschneiden von Aluminium wissen sollten
Das Laserschneiden von Aluminium ist unerlässlich, wenn es darum geht, komplexe Formen bei gleichzeitig hoher Qualität zu fertigen. Viele Hersteller…
Verschiedene Aluminiumlegierungen finden in der Technik breite Anwendung. Obwohl Stahl häufiger verwendet wird, hat sich Aluminium aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften in vielen Bereichen etabliert. Selbst wenn das Laserschneiden von Aluminium etwas komplexer ist.
Der Grund für den Erfolg liegt in den mechanischen Eigenschaften des Materials – Aluminium ist korrosions- und hitzebeständig, leitet Elektrizität hervorragend, zählt zu den nichtmagnetischen Metallen, ist leicht, dabei relativ fest und kostengünstig.
Viele dieser Eigenschaften unterscheiden sich jedoch je nach Aluminiumlegierung. Daher ist es wichtig, die einzelnen Legierungen zu differenzieren, um die passende Auswahl für den jeweiligen Anwendungsfall zu treffen.
Sie haben vermutlich schon von Aluminium 5083 oder Aluminium 1050 gehört. Diese beiden gehören unterschiedlichen Legierungsreihen an. Werfen wir einen genaueren Blick darauf, welche Eigenschaften die jeweiligen Legierungen für den Ingenieur mitbringen. Zu beachten ist, dass es sich bei allen um AW-Aluminiumlegierungen handelt. AW steht für Aluminium (A), das verformbar ist (W für wrought), im Gegensatz zu Gussmaterialien. Wir konzentrieren uns auf AW-Legierungen, da sie im Ingenieurwesen häufiger eingesetzt werden.
Hauptlegierungselement: Keine. Reines Aluminium (99 % oder mehr).
Materialeigenschaften: Hervorragende Korrosionsbeständigkeit und gute Verarbeitbarkeit. Sehr hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit. Geringe Festigkeit.
Einsatzgebiete: Häufig in der chemischen und Lebensmittelindustrie aufgrund der Korrosionsbeständigkeit. Auch bei Bauteilen mit anspruchsvollen Biegeanforderungen oder wenn hohe elektrische Leitfähigkeit gefragt ist.
Wärmebehandelbar: Nein
Aluminium für die Luftfahrt im Einsatz
Hauptlegierungselement: Kupfer
Materialeigenschaften: Optimale Eigenschaften werden durch Wärmebehandlung erreicht. Hohe Festigkeit kombiniert mit Zähigkeit. Auch bekannt als Duraluminium. Korrosion von Aluminium ist hier möglich, zudem eingeschränkte Verarbeitbarkeit.
Einsatzgebiete: Oft als Flugzeugaluminium bezeichnet. Verwendung in Flugzeugstrukturen und Propellern, aber auch im Automobilbau und für Schraubverbindungen. Ideal für Konstruktionen mit hohem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis.
Wärmebehandelbar: Ja
Aluminium-Kühlkörper
Hauptlegierungselement: Mangan
Materialeigenschaften: Etwa 20 % fester als die 1xxx-Reihe. Mittlere Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und gute Verarbeitbarkeit.
Einsatzgebiete: Vielseitig eingesetzte Standardlegierung für Anwendungen mittlerer Festigkeit mit guten Verarbeitungseigenschaften, z.B. Wärmetauscher, Kochgeschirr.
Wärmebehandelbar: Nein
Hauptlegierungselement: Silizium
Materialeigenschaften: Silizium, ein Halbmetall, senkt den Schmelzpunkt der Legierung, ohne sie spröde zu machen. Erhöhte Verschleißfestigkeit.
Einsatzgebiete: Vorwiegend beim Hartlöten und beim Schweißen von Aluminium, da der Schmelzpunkt niedriger ist als der des Grundmaterials. Auch im Architekturbereich wegen der dunklen grauen Farbe nach dem Eloxieren.
Wärmebehandelbar: Nein
Beispiel für eine Anwendung der 5xxx-Aluminiumlegierung
Hauptlegierungselement: Magnesium
Materialeigenschaften: Mittlere bis hohe Festigkeit, gute Schweißbarkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in maritimen Umgebungen. Daher auch als Marinealuminium bekannt.
Einsatzgebiete: Sehr breit gefächert – Bauwesen, Lagertanks und Druckbehälter, Elektronik, Getränkedosen.
Wärmebehandelbar: Nein
Hauptlegierungselemente: Silizium und Magnesium
Materialeigenschaften: Hohe Umformbarkeit, Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit. Mittlere Festigkeit (geringer als 2xxx und 7xxx), gute Korrosionsbeständigkeit.
Einsatzgebiete: Vielseitigste wärmebehandelbare Aluminiumlegierung. Verwendung im Flugzeug-, Automobil- und Schiffbau sowie im Bauwesen als Konstruktionsmaterial.
Wärmebehandelbar: Ja
Hauptlegierungselemente: Zink und Magnesium
Materialeigenschaften: Nach Wärmebehandlung höchste Festigkeit aller Aluminiumlegierungen. Gute Korrosionsbeständigkeit, jedoch mäßige Schweißbarkeit und Umformbarkeit.
Einsatzgebiete: Flugzeugstrukturen, mobile und hydraulische Geräte sowie andere hochbeanspruchte Bauteile.
Wärmebehandelbar: Ja
Im Folgenden gehen wir spezifischer auf einige der Aluminiumlegierungen ein, die am häufigsten über unsere Online-Plattform für Blechbearbeitung bestellt werden. Innerhalb einer Legierungsreihe, wie der 5xxx, lassen sich deutliche Unterschiede erkennen, wenn man die einzelnen Legierungen miteinander vergleicht.
Ein Lebensmittelbehälter
Aluminiumlegierung 1050 ist eine der meistverwendeten Aluminiumlegierungen für die Blechumformung. Trotz niedriger Festigkeit überzeugt sie durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit und hohe Duktilität, wodurch sie für zahlreiche Anwendungen geeignet ist. Ein weiterer Vorteil ist die sehr gute Reflexionsfähigkeit der Oberfläche von Aluminium 1050. Am häufigsten wird die Ausführung H14 verwendet – kaltverfestigt durch Walzen bis zur halbharten Festigkeit, ohne anschließendes Weichglühen.
Typische Anwendungen sind Lampenreflektoren, Lebensmittelbehälter, Fassadenabdeckungen, elektrische Geräte und Wärmetauscher.
Mechanische Eigenschaften von Aluminium 1050 in H14-Zustand:
| Mechanische Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Streckgrenze | 85 MPa |
| Zugfestigkeit | 100 MPa |
| Härte | 34 HB |
Diese Legierung weist von den gängigen nicht wärmebehandelbaren Aluminiumlegierungen die höchste Festigkeit auf und besitzt eine vergleichsweise bessere Ermüdungsfestigkeit. Ihre ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit macht sie ideal für den Einsatz in maritimen Umgebungen. Sie bietet gute Umformbarkeit und Schweißbarkeit sowie akzeptable Bearbeitbarkeit und hohe Verschleißfestigkeit. Die übliche Ausführung ist H32 – kaltverfestigt durch Walzen und durch niedrige Wärmebehandlung auf Viertelhärte stabilisiert.
Einsatzgebiete von Aluminium 5052 sind Komponenten für die Marine- und Transportindustrie, Verkehrsschilder, Bewässerungssysteme, Nieten, Lebensmittelverarbeitung und Kochgeschirr.
Mechanische Eigenschaften von Aluminium 5052 im H32-Zustand:
| Mechanische Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Streckgrenze | 193 MPa |
| Zugfestigkeit | 228 MPa |
| Härte | 61 HB |
Aluminium 5083 ist bekannt für seine außergewöhnliche Beständigkeit unter extremen Bedingungen. Es hält problemlos Umgebungen mit salzhaltigem Meerwasser oder aggressiven Industriechemikalien stand. Ein weiterer Vorteil dieser Legierung ist, dass sie nach dem Schweißen ihre hohe Festigkeit weitgehend beibehält. Trotz ihrer hohen Festigkeit sollte Aluminium AW-5083 jedoch nicht bei Temperaturen über 65 °C verwendet werden.
Typische Einsatzbereiche sind Schiffbau, Automobil- und Schienenfahrzeugbau, Lkw-Aufbauten und Druckbehälter. Die gängige Ausführung ist H111 – durch Umformen verfestigt, aber weniger als H11.
Mechanische Eigenschaften von Aluminium 5083 im H111-Zustand:
| Mechanische Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Streckgrenze | 145 MPa |
| Zugfestigkeit | 310 MPa |
| Härte | 75 HB |
Aluminium-Riffelblech
Auch diese Legierung ist nicht wärmebehandelbar. Sie zeichnet sich durch sehr gute Korrosionsbeständigkeit aus und eignet sich daher besonders für den Einsatz im Schiffbau und Offshore-Bereich. 5754-Aluminium ist gut schweißbar und eignet sich zudem für dekoratives Eloxieren.
Beispiele für Anwendungen sind Schiffbau und Automobilindustrie. Nieten und Riffelbleche werden häufig aus Aluminium 5754 gefertigt. Auch in der Lebensmittelverarbeitung sowie in nuklearen und chemischen Anlagen findet diese Legierung Verwendung. Die übliche Ausführung ist H22 – kaltverfestigt durch Walzen und anschließend geglüht auf 1/4-Härte.
Mechanische Eigenschaften von Aluminium 5754 im H22-Zustand:
| Mechanische Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Streckgrenze | 190 MPa |
| Zugfestigkeit | 285 MPa |
| Härte | 78 HB |
