Leitfaden zu den verschiedenen Aluminiumlegierungen

Aluminiumlegierungen sind die am häufigsten verwendeten Werkstoffe in Bereichen wie Luftfahrt, Automobilbau, Bauwesen und Unterhaltungselektronik. Wie jedes andere Metall hat auch Aluminium Vor- und Nachteile. Seine besonderen Eigenschaften wie Festigkeit, Anpassungsfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, lange Nutzungsdauer und geringes Gewicht machen es für zahlreiche Anwendungen unverzichtbar. Doch nicht alle Legierungen sind gleich: Jede Güte weist Eigenschaften auf, die für bestimmte Anwendungen entwickelt wurden und Leistung sowie Lebensdauer beeinflussen können. Dieser Leitfaden stellt die verfügbaren Güten vor, damit Sie eine fundierte Kaufentscheidung für Ihren Bedarf treffen können. Für Designer, Ingenieure und Fachleute aus der Industrie helfen diese Unterschiede dabei, Entscheidungen zu treffen, die den Nutzen je nach Stückzahl und optimaler Funktion gezielt steigern.

Welche verschiedenen Aluminiumgüten gibt es?

Aluminiumlegierungen werden anhand ihrer chemischen Zusammensetzung und Eigenschaften unterschieden. Zu den bekanntesten gehören die folgenden Serien:

• Serie 1000: Reines Aluminium hat eine geringe Festigkeit, aber eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit sowie eine hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit. Es wird typischerweise in chemischen Prozessen und elektrischen Geräten eingesetzt.
• Serie 2000: Kupferhaltige Aluminiumlegierungen, bekannt für ihre hohe Festigkeit und Schlagfestigkeit. Sie kommen häufig in Flugzeugen und Autos zum Einsatz.
• Serie 3000: Manganhaltige Aluminiumlegierungen mit guter Korrosionsbeständigkeit und mittlerer Festigkeit. Sie finden sich in Dächern, Kochgeschirr und Lagertanks.
• Serie 5000: Magnesiumhaltige Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit und gute Schweißbarkeit aus. Sie werden vor allem in der Schifffahrt und im Transportwesen eingesetzt.
• Serie 6000: Aluminiumlegierungen mit Magnesium und Silizium, die eine beachtliche Festigkeit, eine gewisse Korrosionsbeständigkeit und gute Zerspanbarkeit bieten. Sie werden im Bauwesen, in Rohrleitungen und ähnlichen Bereichen eingesetzt.
• Serie 7000: Aluminium-Zink-Legierungen zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit aus und kommen hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt, im Militär sowie in anspruchsvollen Industriezweigen zum Einsatz.

Da jede Güte speziell auf bestimmte Anforderungen zugeschnittene Eigenschaften besitzt, ist es wichtig, die passende für den jeweiligen Bedarf auszuwählen.

Reines Aluminium und seine Anwendungen

Als reines Aluminium gelten Aluminiumlegierungen mit einem Mindestanteil von 99 %. Sein geringes Gewicht, seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit sowie seine hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit machen reines Aluminium besonders wertvoll. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich gut für elektrische Leitungen, Wärmetauscher und Verpackungen wie Aluminiumfolie oder Lebensmittelbehälter. Obwohl Aluminiumlegierungen eine höhere Festigkeit bieten, wird reines Aluminium weiterhin bevorzugt, wenn Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit wichtiger sind, insbesondere bei Leitungen in Gebäuden, Bauwerken oder Geräten. Für Branchen mit Fokus auf Nachhaltigkeit ist außerdem seine Recyclingfähigkeit von großem Nutzen.

Die Aluminiumserie 1000 im Überblick

Die Aluminiumserie 1000 zeichnet sich durch ihre außergewöhnliche Reinheit von über 99 % und ihre bemerkenswerte Korrosionsbeständigkeit aus. Da sie nicht wärmebehandelbar ist, lässt sich ihre Festigkeit nur durch Kaltumformung erhöhen. Dank ihrer baulichen Eignung sowie ihrer Wärme- und elektrischen Leitfähigkeit kann sie für chemische Anlagen, reflektierende Oberflächen und elektrische Leiter verwendet werden. Zudem ist die Serie 1000 sehr gut verformbar, was die Fertigung erleichtert. Das geringe Gewicht und die Recyclingfähigkeit von Aluminium machen es für Branchen attraktiv, die Wert auf Nachhaltigkeit und Kosten legen.

Die Bedeutung hochfester Aluminiumlegierungen für die Industrie

Hochfeste Aluminiumlegierungen sind für zahlreiche Branchen wichtig, da sie leicht sind, ein außergewöhnlich gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweisen, korrosionsbeständig und vielseitig einsetzbar sind. Dadurch eignen sie sich für die Luft- und Raumfahrt sowie den Automobilbau.

Wie werden Aluminiumgüten klassifiziert?

Die Rolle der Aluminum Association bei der Klassifizierung

Unterschiede zwischen Knet- und Gussaluminium

Parameter	Knetaluminium	Gussaluminium
Herstellung	Mechanische Umformung	Gießen von geschmolzenem Metall
Festigkeit	Hoch	Niedrig
Fehler	Wenige	Viele
Dicke	Dünn bis folienartig	Dicker
Präzision	Hoch	Mittel
Kosten	Höher	Niedriger
Anwendungen	Luft- und Raumfahrt, Werkzeuge	Automobilbau, Landwirtschaft
Legierungsanteil	~85 % Aluminium	Höherer Anteil an Legierungselementen
Schmelzpunkt	Hoch	Niedrig
Korngröße	Fein	Grob

Die verschiedenen Aluminiumlegierungsserien im Überblick

Serie	Hauptlegierungselement	Wichtigste Eigenschaft	Häufige Anwendung
1000	Reines Al	Korrosionsbeständigkeit	Elektrotechnik, Chemie
2000	Kupfer	Hohe Festigkeit	Luft- und Raumfahrt
3000	Mangan	Hitzebeständigkeit	Kochgeschirr, Dosen
4000	Silizium	Niedriger Schmelzpunkt	Automobilbau, Schweißen
5000	Magnesium	Zugfestigkeit	Schifffahrt, Transport
6000	Mg + Si	Vielseitig	Bauwesen, Schifffahrt
7000	Zink	Hohe Leistungsfähigkeit	Luft- und Raumfahrt

Warum gibt es für verschiedene Anwendungen unterschiedliche Aluminiumgüten?

Anwendungen von Schiffbau-Aluminiumgüten in salzhaltiger Umgebung

• Schiffbau: Das geringe Gewicht von Aluminiumlegierungen, insbesondere der Serien 5000 und 6000, sowie ihre für den maritimen Einsatz geeigneten Güten machen sie zu einem gängigen Werkstoff für den Bau von Schiffen und Booten. Zudem lässt sich ihr Korrosionsschutz einfach handhaben.
• Offshore-Plattformen: Langlebige Aluminiumgüten mit hoher Zugfestigkeit sind algenbeständig und eignen sich deshalb als tragende Elemente in Offshore-Bauwerken, die über längere Zeit rauer, salzhaltiger Witterung ausgesetzt sind.
• Maritime Infrastruktur: Docks und Brücken in Küstenregionen können langfristig Meerwasser ausgesetzt sein. Die außergewöhnliche Fähigkeit von Aluminium, solchen korrosiven Umgebungen standzuhalten, ist dabei sehr hilfreich.
• Lagertanks: Stark korrosive maritime Umgebungen erfordern Legierungen mit außergewöhnlicher struktureller Integrität, etwa Aluminium. Dadurch eignet es sich für Lagertanks für Kraftstoffe und Chemikalien.
• Fischereiausrüstung: Geräte und Behälter für die Fischerei kommen fast täglich mit Salzwasser in Kontakt. Daher hält Aluminium für den maritimen Einsatz, das für die Herstellung von Schleppnetztüren verwendet wird, starker Abnutzung stand.

Vorteile von Aluminiumblechen im Bauwesen

• Geringes Gewicht: Aluminiumbleche sind deutlich leichter als andere Metalle. Das verringert das Gesamtgewicht eines Bauwerks und erleichtert Transport und Montage.
• Korrosionsbeständigkeit: Aluminium oxidiert auf natürliche Weise, wodurch Rost und Korrosion bei Metallen verhindert werden. So bietet Aluminium einen ausgezeichneten Schutz vor Zersetzung unter extremen Witterungsbedingungen. Diese Eigenschaft macht es für Anwendungen im Innen- und Außenbereich geeignet.
• Haltbarkeit und Lebensdauer: Aluminiumbleche sind aufgrund ihrer Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen eine langlebige Lösung. Sie erfordern nur minimale Instandhaltung.
• Flexibilität und Vielseitigkeit: Aluminiumbleche lassen sich leicht schneiden, formen und umformen. So können Architekten und Bauunternehmen komplexe und kreative Bauwerke entwerfen, ohne deren Stabilität zu beeinträchtigen.
• Energieeffizienz: Aluminiumbleche reflektieren die Sonnenwärme und verbessern dadurch die thermische Effizienz von Gebäuden. Der Energieverbrauch sinkt, was die Nachhaltigkeit erhöht.

Güte 6061 für Hochtemperaturanwendungen

Die Aluminiumgüte 6061 ist für ihre hohe Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen und ihre geringe thermische Zersetzung bekannt. Diese Legierung weist eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit auf und eignet sich daher für Fahrzeugkomponenten, Luft- und Raumfahrtstrukturen sowie Industrieanlagen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Außerdem behält die Legierung auch bei hohen Temperaturen ihre strukturelle Integrität. Ihre bearbeiteten und geschweißten Teile erleichtern die Fertigung und erfüllen zugleich anspruchsvolle Leistungskriterien. Dadurch ist die Legierung 6061 vielseitig für Anwendungen geeignet, die thermische Belastbarkeit und gleichbleibende Zuverlässigkeit erfordern.

Worin unterscheiden sich Gusslegierungen und Knetaluminium?

Gussaluminium und seine Gusseigenschaften

Wichtigster Aspekt	Details
Gewicht	Leicht
Festigkeit	Hohe Festigkeit
Korrosion	Beständig
Wärmeleitfähigkeit.	Hoch
Elektrische Leitfähigkeit.	Hoch
Recyclingfähigkeit	Nachhaltig
Zerspanbarkeit	Ausgezeichnet
Gießverfahren	Druckguss, Sandguss, Formguss
Anwendungen	Automobil, Luftfahrt, Elektrotechnik.
Kosten	Kostengünstig

Vielseitig einsetzbares Knetaluminium in der Fertigung

Knetaluminium zeichnet sich durch Festigkeit, Flexibilität und Korrosionsbeständigkeit aus und ist daher in der Industrie sehr geschätzt. Anders als Gusslegierungen wird Knetaluminium, etwa Aluminium 6063, durch Zerspanen, Walzen, Strangpressen oder Schmieden umgeformt. Dadurch verbessern sich die strukturellen Eigenschaften des Werkstoffs. Diese Knetlegierung wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, im Bauwesen und in der Verpackungsindustrie eingesetzt. Knetaluminium zeichnet sich durch geringe Dichte, gute Umformbarkeit und Anpassungsfähigkeit an ein breites Anwendungsspektrum aus und eignet sich daher für einfache ebenso wie für hochkomplexe Konstruktionen.

Welche Aluminiumlegierung eignet sich am besten für die Luft- und Raumfahrt?

Die Bedeutung der Korrosionsbeständigkeit in der Luft- und Raumfahrt

Der Schutz von Flugzeugkomponenten vor Korrosion ist in der Luft- und Raumfahrttechnik entscheidend, da sie die Sicherheit, Alterung und Betriebssicherheit von Flugzeugen beeinflusst. Werkstoffe können sich im Laufe der Zeit durch Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Salz und Temperaturschwankungen zersetzen. Zu den häufig verwendeten Aluminiumlegierungen mit guter Korrosionsbeständigkeit gehören 2024, 6061 und 7075, die spezielle Oberflächenbehandlungen erfordern. Korrosionsbeständige Werkstoffe tragen außerdem dazu bei, Leistungsstandards einzuhalten und strukturelle Schäden zu verhindern. So lassen sich kostspielige Instandhaltungsmaßnahmen begrenzen, die für die Sicherheit in der Luft- und Raumfahrt wichtig sind.

Vergleich der Aluminiumserien 2000 und 7000

Parameter	Serie 2000	Serie 7000
Hauptlegierungselement	Kupfer	Zink
Festigkeit	Hoch	Sehr hoch
Korrosion	Schlecht	Mittel
Ermüdungsfestigkeit.	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet
Schweißbarkeit	Schwierig	Noch schwieriger
Kosten	Mittel	Hoch
Anwendungen	Luft- und Raumfahrt, Automobilbau	Luft- und Raumfahrt, Sport

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Wie werden Aluminiumlegierungen nach Güte eingeteilt und wofür werden sie allgemein verwendet?

A: Aluminiumlegierungen werden je nach Zusammensetzung und Anwendung in mehrere Serien eingeteilt. Bekannte Beispiele sind die Serie 1000 mit hoher Aluminiumreinheit und guter Korrosionsbeständigkeit sowie Aluminium 6061, eine Güte, die für ihre ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und vielfältigen Anwendungen bekannt ist. Gussaluminiumlegierungen kommen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie zum Einsatz, während Güten der Serie 5000 aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit für maritime Anwendungen verwendet werden. Hochfeste Aluminiumlegierungen wie Aluminium 7075 finden in der Schwerindustrie breite Verwendung.

F: Was sind Knetlegierungen und wie unterscheiden sie sich von Aluminiumgusslegierungen?

A: Die Knetaluminiumserie umfasst Legierungen, die durch mechanische Verfahren wie Schmieden oder Walzen geformt werden. Dazu gehören Aluminium 6061 und Aluminium 7075, die eine hohe Festigkeit und bemerkenswerte Vielseitigkeit aufweisen. Gussaluminiumlegierungen hingegen werden in Formen gegossen und dort ausgehärtet. So lassen sich komplexe Formen bei niedrigen Verarbeitungskosten herstellen.

F: Wie ist Aluminium 1100 zusammengesetzt und wofür wird es verwendet?

A: Aluminium 1100, auch als Aluminium 1100 bezeichnet, ist eine Aluminiumlegierung mit einem Mindestanteil von 99,0 % Aluminium. Diese Legierung bietet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit sowie eine hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit. Daher eignet sie sich für Dachbleche und die Herstellung von Aluminiumfolien.

F: Welche Eigenschaften haben Aluminium 6061 und 7075 im Vergleich?

A: Aluminium 6061 ist eine der beliebtesten Aluminiumgüten. Es verfügt über gute mechanische Eigenschaften, mittlere Festigkeit und gute Verarbeitbarkeit und wird für Bauteile im Bauwesen und im Maschinenbau verwendet. Aluminium 7075 hingegen ist eine robuste Legierung, die häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie für Schwerlastanwendungen eingesetzt wird. Aufgrund ihrer Festigkeit und Widerstandsfähigkeit wird sie manchmal als „Arbeitspferd“ unter den Aluminiumlegierungen bezeichnet.

F: Welche Vorteile bietet Aluminium 2024 für bestimmte Anwendungen?

A: Aluminium 2024 ist vor allem für seine hohe Festigkeit und außergewöhnliche Ermüdungsbeständigkeit bekannt. Dadurch eignet es sich gut für Flugzeugstrukturen, Militärfahrzeuge und andere anspruchsvolle Anwendungen, die hohe Festigkeit und mittlere Ermüdungsbeständigkeit erfordern. Die Festigkeit von 2024 beruht auf seiner spezifischen chemischen Zusammensetzung und den wärmebehandelbaren Eigenschaften.

F: Warum wird Aluminium 5052 besonders häufig für maritime Bauteile verwendet?

A: Aluminium 5052 ist eine korrosionsbeständige, nicht wärmebehandelbare Legierung, die sich für den Einsatz in Salzwasser eignet. Wie bereits erwähnt, lässt sie sich außerdem gut bearbeiten und schweißen. Dadurch kann sie vielseitig für maritime Bauteile verwendet werden, nicht nur für den Schiffsrumpf.

F: Welche Bedeutung hat Aluminium 6063 für den Markt für Aluminiumstrangpressprofile?

A: Die Vorteile der Aluminiumlegierung 6063 machen sie bei der Herstellung von Aluminiumstrangpressprofilen beliebt. Dazu zählen eine gute Oberflächenqualität und ausgezeichnete Verarbeitbarkeit. Im Architekturbereich werden daraus Fenster- und Türrahmen gefertigt, die diesen Konstruktionen ein elegantes Erscheinungsbild verleihen und sich zugleich einfach herstellen und montieren lassen.

F: Warum gilt Aluminium 2011 als eine der am einfachsten zu zerspanenden Legierungen?

A: Aluminium 2011 übertrifft andere Legierungen bei der Zerspanbarkeit, da es als Automatenlegierung bekannt ist. Es ist für anspruchsvolle Geräte und elektronische Systeme sehr gefragt, bei denen Präzision entscheidend ist. Dafür ist eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mit minimalem Werkzeugverschleiß erforderlich.

F: Wodurch unterscheiden sich Aluminium 3003 und 3005 von anderen Aluminiumlegierungen?

A: Aluminium 3003 und Aluminium 3005 gehören zur Aluminiumlegierungsserie 3000, die sich durch mittlere Festigkeit, gute Verarbeitbarkeit und bemerkenswerte Korrosionsbeständigkeit auszeichnet. Diese Legierungen werden zur Herstellung von Blechen, Metallarbeiten, Getränkedosen und sogar chemischen Anlagen verwendet.

Quellen

1. Einfluss der Blechdicke auf FSW-Parameter für maßgeschneiderte Schweißverbunde aus unterschiedlichen Aluminiumgüten

• Autoren: K. Mallieswaran, R. Padmanabhan
• Zeitschrift: Advances in Materials and Processing Technologies
• Erscheinungsjahr: 2020
• Zitat: (Mallieswaran & Padmanabhan, 2020, S. 150–165)
• Zusammenfassung: Diese Arbeit untersucht den Einfluss der Blechdicke auf die Parameter des Rührreibschweißens (FSW) unterschiedlicher Aluminiumgüten (AL5083 und AL6082). Sie untersucht Dicken von 1 bis 3 mm und das mechanische Verhalten maßgeschneiderter Schweißverbunde. Die Studie leitet Regressionsgleichungen ab, mit denen sich die Zugfestigkeit anhand verschiedener FSW-Parameter vorhersagen lässt.

2. Überblick über die Vor- und Nachbehandlung verschiedener Aluminiumlegierungen beim Schweißen

• Autoren: Sudhir Kumar et al.
• Zeitschrift: Materials Today: Proceedings
• Erscheinungsjahr: 2023
• Zitat: (Kumar et al., 2023)
• Zusammenfassung: Diese Übersichtsarbeit analysiert die verschiedenen Aluminiumgüten im Hinblick auf Vor- und Nachbehandlungen beim Schweißen und erläutert deren Einfluss auf die Integrität der Schweißverbindung in Verbindung mit den mechanischen Eigenschaften der Aluminiumlegierung. Die umfassende Literaturauswertung führt Ergebnisse verschiedener Studien zusammen und gibt daraus Empfehlungen zur Optimierung der Funktionalität geschweißter Aluminiumstrukturen.

3. Aluminiumlegierungen und ihre Klassifizierung – Mississippi State University

• Die Seite erläutert die Grundprinzipien der Bezeichnung und Klassifizierung von Aluminiumlegierungen.