CNC-Bearbeitung von Aluminium der Sorten 6061, 7075 und 2024: Die wichtigsten Unterschiede

Die Wahl zwischen den Aluminiumlegierungen 6061, 7075 und 2024 wirkt sich nicht nur auf die Festigkeit eines CNC-bearbeiteten Bauteils aus. Die Legierung beeinflusst auch das Bearbeitungsverhalten, die Maßhaltigkeit, den Korrosionsschutz, die Oberflächenbeschaffenheit und die Gesamtproduktionskosten.

6061 wird häufig für allgemeine CNC-bearbeitete Teile verwendet, da es ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit, Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten bietet. 7075 wird oft für Bauteile gewählt, die eine höhere Festigkeit erfordern, ohne dass das Gewicht nennenswert zunimmt. 2024 wird üblicherweise mit Strukturen und Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt in Verbindung gebracht, bei denen das Ermüdungsverhalten ein wichtiger Konstruktionsaspekt ist.

Für Ingenieure und Beschaffungsteams besteht die Herausforderung darin, einen Werkstoff auszuwählen, der die tatsächlichen Anforderungen des Bauteils erfüllt, ohne für Eigenschaften zu bezahlen, die für die Konstruktion nicht erforderlich sind. Das Verständnis der Unterschiede zwischen diesen Legierungen hilft dabei, die richtige Werkstoffspezifikation festzulegen, bevor mit der Bearbeitung begonnen wird.

Vergleich der Eigenschaften der Aluminiumlegierungen 6061, 7075 und 2024

Die drei Legierungen gehören zu unterschiedlichen Aluminiumlegierungsfamilien, und ihre Eigenschaften spiegeln unterschiedliche Kombinationen von Legierungselementen und Wärmebehandlungen wider.

Eigenschaft	6061-T6	7075-T651	2024-T3
Wichtigste Legierungselemente	Magnesium, Silizium	Zink, Magnesium, Kupfer	Kupfer, Magnesium
Typische Zugfestigkeit	Etwa 310 MPa	Etwa 572 MPa	Etwa 470 MPa
Typische Streckgrenze	Etwa 276 MPa	Etwa 503 MPa	Etwa 324 MPa
Dichte	Etwa 2,70 g/cm³	Etwa 2,81 g/cm³	Etwa 2,78 g/cm³
Bearbeitbarkeit	Gut	Gut bis sehr gut	Gut bis sehr gut
Korrosionsbeständigkeit	Im Großen und Ganzen gut	Niedriger als 6061	Ohne Schutz relativ begrenzt
Schweißbarkeit	Im Allgemeinen gut, sofern geeignete Verfahren angewendet werden	Im Allgemeinen ungeeignet für das Schmelzschweißen	Im Allgemeinen ungeeignet für das Schmelzschweißen
Eloxieren	Wird häufig für dekorative und schützende Oberflächenbehandlungen verwendet	Geeignet für ausgewählte Oberflächen	Erfordert eine sorgfältige Prozessauswahl
Relative Materialkosten	In der Regel niedriger	In der Regel höher	Hängt von der Form und den Spezifikationen ab
Typische Anwendungsbereiche	Gehäuse, Halterungen, Befestigungselemente, Maschinenbauteile	Hochfeste Konstruktionen, Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Werkzeuge	Ermüdungsempfindliche Strukturen, Luft- und Raumfahrtkomponenten

Hinweis: Die mechanischen Eigenschaften sind repräsentative Referenzwerte und keine garantierten Mindestwerte. Die tatsächlichen Werte hängen von der Produktform, der Dicke, dem Härtezustand und der geltenden Werkstoffspezifikation ab. Die drei angegebenen Härtezustände entsprechen nicht identischen Wärmebehandlungsbedingungen, daher dient die Tabelle eher als praktischer Vergleich und nicht als kontrollierte Werkstoffprüfung.

Der wesentliche Unterschied ist klar: 7075-T651 weist im Allgemeinen die höchste Festigkeit dieser drei repräsentativen Zustände auf. 6061 bietet eine ausgewogenere Kombination von Eigenschaften, während 2024 insbesondere dann relevant ist, wenn seine spezifizierten mechanischen und Ermüdungseigenschaften für die jeweilige Anwendung geeignet sind.

Die Zugfestigkeit allein entscheidet jedoch nicht darüber, ob eine Legierung für ein CNC-bearbeitetes Bauteil geeignet ist. Auch Korrosionsbelastung, Ermüdungsbeanspruchung, Steifigkeit, Fertigungskomplexität und Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit müssen berücksichtigt werden.

CNC-Bearbeitung von 6061-Aluminium

6061 ist eine der am häufigsten verwendeten Aluminiumlegierungen für die kundenspezifische CNC-Bearbeitung. Sie vereint mäßige bis hohe Festigkeit mit guter allgemeiner Korrosionsbeständigkeit, guter Bearbeitbarkeit und breiter Verfügbarkeit.

Der Magnesium- und Siliziumgehalt der Legierung ermöglicht eine Ausscheidungshärtung. Im T6-Zustand bietet sie für viele industrielle Bauteile ein ausgewogenes Verhältnis zwischen mechanischen Eigenschaften und Fertigungsfreundlichkeit.

Bearbeitungseigenschaften von Aluminium 6061

6061 eignet sich für das CNC-Fräsen, Drehen, Bohren, Gewindeschneiden, Ausbohren und die Taschenbearbeitung. Es wird häufig für Bauteile mit mehreren Bohrungen, Befestigungsflächen, Gewindeelementen und bearbeiteten Konturen verwendet.

Das Bearbeitungsverhalten ist im Allgemeinen vorhersehbar, doch die Werkzeuggeometrie und die Schnittbedingungen spielen nach wie vor eine wichtige Rolle. Unter ungeeigneten Bedingungen kann Aluminium an den Schneidkanten haften bleiben, was zu Aufbauten an den Schneidkanten, einer schlechten Oberflächengüte oder einer ungleichmäßigen Spanabfuhr führen kann. Geeignete Werkzeuge, scharfe Schneidkanten und eine effektive Spanabfuhr tragen dazu bei, eine stabile Bearbeitung zu gewährleisten.

Bei Serienteilen bietet 6061 oft ein gutes Gleichgewicht zwischen Zykluszeit, Werkzeugverschleiß und Oberflächenqualität des Fertigteils. Dennoch hängt die tatsächliche Bearbeitungsleistung eher von der Maschine, dem Werkzeugweg, dem Zustand des Rohteils und der Teilegeometrie ab als allein von der Legierungsbezeichnung.

Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit

6061 eignet sich für Präzisionsbauteile, darunter Gehäuse, Platten, Halterungen und Vorrichtungen. Ein hoher Materialabtrag oder dünnwandige Bauteile können jedoch zu Herausforderungen bei der Maßhaltigkeit führen.

Bei einer dicken Platte, die zu einem leichten Gehäuse bearbeitet wird, können beim Materialabtrag Restspannungen entstehen. Auch Spannkräfte und Schnittwärme können die endgültige Geometrie beeinflussen. Bei kritischen Bauteilen kann es erforderlich sein, bei der Fertigungsabfolge die Schrupp- und Schlichtbearbeitung voneinander zu trennen und zwischen den einzelnen Arbeitsschritten Maßkontrollen durchzuführen.

6061 wird häufig auch für eloxierte Bauteile gewählt. Es eignet sich im Allgemeinen gut für die dekorative und schützende Eloxierung und ist daher für Elektronikgehäuse, Armaturenbretter, Gerätegehäuse und sichtbare mechanische Bauteile geeignet.

Typische Anwendungsbereiche für CNC-gefräste Teile aus 6061

6061 ist ein praktischer Ausgangspunkt für:

• Gehäuse für Elektronik- und Industriegeräte
• Befestigungswinkel und Konstruktionsplatten
• Vorrichtungen und Werkzeuge für die Automatisierung
• Verteiler und mechanische Gehäuse
• Allgemeine Maschinenkomponenten

Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn das Bauteil eine gute Korrosionsbeständigkeit und ein angemessenes Verhältnis zwischen Leistung und Kosten erfordert, anstatt der höchstmöglichen Festigkeit.

CNC-Bearbeitung von 7075-Aluminium

7075 ist eine hochfeste Aluminiumlegierung, die Zink, Magnesium und Kupfer enthält. Sie findet breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt sowie in anderen anspruchsvollen Bereichen, in denen es darauf ankommt, das Gewicht der Bauteile zu reduzieren und gleichzeitig eine hohe Festigkeit zu gewährleisten.

Bei gängigen hochfesten Härtezuständen wie T6 und T651 übertrifft 7075 6061-T6 hinsichtlich Zugfestigkeit und Streckgrenze deutlich. Dadurch eignet es sich für Bauteile, die innerhalb begrenzter Konstruktionsparameter erhebliche Lasten aufnehmen müssen.

Warum 7075 für hochfeste Bauteile verwendet wird

Ein Bauteil aus 7075 kann eine Festigkeitsanforderung erfüllen, für die bei einer Legierung mit geringerer Festigkeit andernfalls ein größerer Querschnitt erforderlich wäre. Dies kann bei Leichtbaukonstruktionen, Präzisionsvorrichtungen und hochbelastbaren Halterungen von Vorteil sein.

Eine höhere Festigkeit bedeutet jedoch nicht automatisch eine höhere Steifigkeit. Die Elastizitätsmoduli von 6061, 7075 und 2024 sind relativ ähnlich. Wenn sich ein Bauteil unter Belastung übermäßig verbiegt, kann eine Änderung der Geometrie, der Wandstärke oder der Abstützungsanordnung wirksamer sein als ein einfacher Wechsel zu 7075.

Das Material sollte daher auf der Grundlage der tatsächlichen Konstruktionsanforderungen ausgewählt werden und nicht allein anhand von Festigkeitsklassen.

Herausforderungen bei der Bearbeitung von 7075-Aluminium

7075 eignet sich im Allgemeinen gut für das CNC-Fräsen und andere Zerspanungsvorgänge. Seine hohe Festigkeit bedeutet nicht zwangsläufig, dass es in jeder Situation schwieriger zu bearbeiten ist als 6061.

Die größere Herausforderung besteht oft darin, die fertige Geometrie zu kontrollieren. Dünne Wände, tiefe Aussparungen und asymmetrischer Materialabtrag können zu Verformungen führen, insbesondere wenn das Ausgangsmaterial Restspannungen aufweist. Der T651-Zustand wird durch Strecken spannungsfrei gemacht und wird häufig für Blechprodukte verwendet, bei denen Maßhaltigkeit wichtig ist, obwohl dadurch nicht alle durch die Bearbeitung verursachten Verformungen beseitigt werden.

Bei Präzisionsbauteilen sollten bei der Prozessplanung die Auswahl des Rohmaterials, die Werkstückspannung, die Reihenfolge der Zerspanungsschritte, der Zustand der Werkzeuge sowie die Prüfanforderungen berücksichtigt werden.

Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenbehandlung

7075 weist im Allgemeinen eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf als 6061. Je nach Umgebungsbedingungen können eine schützende Eloxierung, Konversionsbeschichtungen, Grundierungen oder andere Oberflächenbehandlungssysteme erforderlich sein.

Auch die gewählte Härtungsstufe spielt eine Rolle. Die Zustände T6 und T651 bieten eine hohe Festigkeit, während nachgealterte Zustände wie T73 häufig in Betracht gezogen werden, wenn eine verbesserte Beständigkeit gegen Spannungskorrosionsrisse erforderlich ist. Der Nachteil dabei ist eine geringere Festigkeit im Vergleich zu Zuständen mit maximaler Festigkeit.

7075 ist im Allgemeinen auch für herkömmliche schmelzgeschweißte Baugruppen ungeeignet. Wenn Schweißarbeiten Teil der Konstruktion sind, sollten die Fügeverfahren und die Materialspezifikationen vor Produktionsbeginn überprüft werden.

Typische Anwendungsbereiche für CNC-gefräste Teile aus 7075

Zu den gängigen Anwendungsbereichen gehören:

• Hochfeste Konstruktionshalterungen
• Strukturbauteile für die Luft- und Raumfahrt
• Präzisionswerkzeuge und Vorrichtungen
• Leichte mechanische Verbindungselemente
• Bauteile, die auf begrenztem Raum eine hohe Festigkeit erfordern

7075 ist vor allem dann sinnvoll, wenn seine zusätzliche Festigkeit einem bestimmten technischen Zweck dient. Für Bauteile, bei denen diese Festigkeit nicht erforderlich ist, kann 6061 eine wirtschaftlichere Lösung darstellen.

2024 CNC-Bearbeitung von Aluminium

2024 ist eine Aluminium-Kupfer-Legierung, die üblicherweise in der Luft- und Raumfahrt sowie in Anwendungen zum Einsatz kommt, bei denen Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit eine wichtige Rolle spielen.

Die Eignung hängt von der angegebenen Härte, der Produktform und den Konstruktionsanforderungen ab. Bei ermüdungsempfindlichen Bauteilen müssen die relevanten technischen Daten die zu erwartenden Belastungsbedingungen widerspiegeln, anstatt sich auf eine allgemeine Einstufung der Legierung zu stützen.

Bearbeitungseigenschaften von Aluminium 2024

2024 lässt sich im Allgemeinen mittels CNC-Fräsen, Bohren, Drehen und anderer herkömmlicher zerspanender Verfahren bearbeiten. Die Werkzeugauswahl, die Spanabfuhr und die Werkstückspannung sollten an die Bauteilgeometrie und die geforderte Oberflächengüte angepasst werden.

Wie bei den Werkstoffen 6061 und 7075 muss bei dünnwandigen Teilen und Bauteilen mit hohem Materialabtrag besonders auf Eigenspannungen und Formstabilität geachtet werden. Die Bearbeitungsreihenfolge kann Einfluss darauf haben, ob ein fertiges Bauteil nach dem Lösen der Spannvorrichtung seine erforderliche Form beibehält.

Der entscheidende Unterschied besteht nicht darin, dass sich 2024 generell leichter oder schwerer bearbeiten lässt als die anderen Legierungen. Der Wert dieser Legierung liegt darin, dass sie bestimmte mechanische und anwendungsbezogene Anforderungen erfüllt und dabei ihre Einschränkungen hinsichtlich Korrosionsschutz und Fügeverfahren berücksichtigt.

Ermüdungsverhalten und strukturelle Anwendungen

2024 wird häufig in ermüdungsempfindlichen Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Die Ermüdungsbeständigkeit hängt jedoch von weit mehr als nur der Legierungsbezeichnung ab.

Die Spannungsbreite, Belastungszyklen, die Oberflächenbeschaffenheit, Bohrungen, Kerben, Eigenspannungen, Korrosion und der Zustand des Werkstoffs können sich alle auf die Ermüdungslebensdauer auswirken. Ein Bauteil, das unter einer bestimmten Belastungsbedingung gute Leistung erbringt, bietet unter einer anderen Bedingung möglicherweise nicht die gleiche Lebensdauer.

Wenn in einer Zeichnung die Angabe „2024“ enthalten ist, sollten die vorgeschriebene Härte und die Produktform beibehalten werden, sofern nicht im Rahmen einer technischen Überprüfung eine Änderung genehmigt wird. Materialersatz kann sich auf die strukturelle Leistungsfähigkeit und die Einhaltung der ursprünglichen Konstruktionsspezifikation auswirken.

Korrosionsschutz und Oberflächenbehandlung

Im Vergleich zu 6061 erfordert 2024 im Allgemeinen mehr Aufmerksamkeit hinsichtlich des Korrosionsschutzes. Sein Kupfergehalt trägt zwar zu seinen mechanischen Eigenschaften bei, macht die Legierung jedoch auch anfälliger für bestimmte Korrosionsmechanismen.

Je nach Betriebsumgebung und geltenden Spezifikationen können Schutzbeschichtungen oder geeignete Eloxalverfahren erforderlich sein. Für bestimmte Anwendungen sind auch Clad-2024-Produkte erhältlich, bei denen eine Oberflächenschicht zur Verbesserung des Korrosionsschutzes zum Einsatz kommt.

Das herkömmliche Schmelzschweißen ist im Allgemeinen kein bevorzugtes Fügeverfahren für 2024. Wenn das fertige Bauteil eine geschweißte Baugruppe erfordert, sollten die Material- und Fügeanforderungen gemeinsam bewertet werden.

Typische Anwendungsbereiche für CNC-gefertigte Teile aus dem Jahr 2024

„2024“ kann folgende Bedeutungen haben:

• Strukturbauteile für die Luft- und Raumfahrt
• Ermüdungsempfindliche mechanische Strukturen
• Flugzeugbeschläge und Halterungen
• Bauteile, die gemäß bestimmten Materialspezifikationen für die Luft- und Raumfahrt entwickelt wurden

Für Allzweckgehäuse oder korrosionsgefährdete Teile ohne spezifische Anforderungen an die Sorte 2024 kann 6061 die praktischere Wahl sein. Wenn eine höhere Festigkeit die Hauptanforderung ist, sollte 7075 genauer in Betracht gezogen werden.

Unterschiede bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium der Sorten 6061, 7075 und 2024

Alle drei Legierungen lassen sich zu Präzisionsbauteilen bearbeiten, doch ihre Unterschiede wirken sich auf die Prozessplanung, die Endbearbeitung und die Gesamtfertigungskosten aus.

Bearbeitbarkeit und Zerspanungsleistung

6061 wird häufig verwendet, da es ein gutes Gleichgewicht zwischen Zerspanbarkeit, Verfügbarkeit und Kosten bietet. Unter ungeeigneten Zerspanungsbedingungen können die relativ klebrigen Späne an der Schneidkante haften bleiben, was die Oberflächengüte und den Spanabtransport beeinträchtigt.

Auch 7075 und 2024 gelten allgemein als gut zerspanbare Legierungen. Ihre tatsächliche Zerspanbarkeit hängt von der Werkzeuggeometrie, dem Materialzustand, der Maschinensteifigkeit, den Zerspanungsparametern und den zu fertigenden Bauteilen ab.

So unterscheidet sich beispielsweise das Fräsen einer offenen Halterung von der Bearbeitung einer tiefen, dünnwandigen Kavität. Eine allgemeine Bewertung der Bearbeitbarkeit kann weder die Zykluszeit noch die erzielbare Oberflächengüte beider Bauteile vorhersagen.

Beim Vergleich von Fertigungsangeboten ist es sinnvoller, den tatsächlichen Werkzeugweg, das Zerspanungsvolumen, die Toleranzen und die Anforderungen an die Oberflächenbearbeitung zu bewerten, als davon auszugehen, dass eine bestimmte Legierung immer einen schnelleren Zyklus ermöglicht.

Maßhaltigkeit und Bearbeitungsverformung

Die Maßhaltigkeit ist besonders wichtig bei Präzisionsbauteilen aus Aluminium mit dünnen Wänden, tiefen Aussparungen oder einem hohen Materialabtrag vom Ausgangsmaterial.

Bei der Bearbeitung können Restspannungen im Werkstück abgebaut werden. Der Spanndruck kann ein Bauteil zudem vorübergehend verformen, sodass es sich nach dem Entfernen aus der Spannvorrichtung wieder zurückfedert. Diese Effekte können die Ebenheit, Parallelität, Wandstärke und Positionsgenauigkeit beeinflussen.

Das Problem betrifft nicht ausschließlich eine bestimmte Legierung. Der Ausgangszustand, die Produktform, die Geometrie und die Bearbeitungsreihenfolge sind oft ausschlaggebender als die Legierungsbezeichnung allein.

Ein geeignetes Verfahren kann spannungsfreies Ausgangsmaterial, einen ausgewogenen Materialabtrag, getrennte Schrupp- und Schlichtbearbeitungsvorgänge, eine kontrollierte Werkstückspannung sowie Zwischenprüfungen umfassen. Die genaue Vorgehensweise hängt vom Bauteil und dessen Toleranzanforderungen ab.

Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenschutz

6061 ist in der Regel die naheliegendste Wahl unter den dreien, wenn Korrosionsbeständigkeit eine wichtige Rolle spielt.

Die Werkstoffe 7075 und 2024 können zwar auch in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden, jedoch können die Anforderungen an ihre Schutzbeschichtung aufwendiger sein. Die Wahl der geeigneten Beschichtung hängt von der Feuchtigkeitsbelastung, dem Kontakt mit Chemikalien, der Temperatur, dem Kontakt mit anderen Metallen sowie den Folgen der Korrosion im Einsatz ab.

Das Eloxieren oder die Konversionsbeschichtung können bei geeigneten Anwendungen Schutz bieten, sind jedoch keine universelle Lösung. Das festgelegte Verfahren, die Beschichtungsqualität, die Oberflächenvorbereitung und die Konstruktion der Baugruppe beeinflussen das Ergebnis.

Bei Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt sollten die Material- und Oberflächenbeschaffenheitsspezifikationen als Teil der Konstruktionsanforderungen betrachtet werden und nicht durch eine allgemeine Empfehlung ersetzt werden.

Eloxieren und Oberflächenveredelung

6061 wird häufig für Teile gewählt, die eine dekorative Eloxierung erfordern, da es im Allgemeinen ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Optik, Korrosionsschutz und Verarbeitungsbeständigkeit bietet.

7075 kann ebenfalls eloxiert werden, allerdings beeinflussen die Legierungszusammensetzung und das gewählte Verfahren die resultierende Oberfläche. Bei 2024 muss besonders auf den Korrosionsschutz und die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit geachtet werden.

Falls das Fertigteil bestimmte Anforderungen hinsichtlich Farbe, Schichtdicke oder Optik erfüllen muss, sollten Sie den Prozess vor Produktionsbeginn mit dem Anbieter der Oberflächenbehandlung abstimmen. Verschiedene Legierungen führen unter denselben Oberflächenbehandlungsbedingungen möglicherweise nicht zu identischen Ergebnissen.

Das Eloxieren wirkt sich auch auf die Abmessungen der Bauteile aus. Bei Teilen mit eng passenden Bohrungen, Passflächen und Gewinden sollte in der Zeichnung angegeben werden, ob die Maße vor oder nach der Oberflächenbehandlung gelten. So kann im Fertigungsprozess das Wachstum der Beschichtung sowie gegebenenfalls erforderliche Abdeckungen berücksichtigt werden.

Kraft, Gewicht und Ermüdung

7075 weist unter den in diesem Artikel verglichenen repräsentativen Werkstoffzuständen die höchste Festigkeit auf. Es kann von Nutzen sein, wenn ein Bauteil hohe Belastungen aufnehmen muss und gleichzeitig kompakt und leicht sein soll.

Die Dichte von 7075 ist jedoch etwas höher als die von 6061, und die Elastizitätsmoduli der drei Legierungen liegen relativ nahe beieinander. Eine höhere Festigkeit bedeutet nicht automatisch ein geringeres Gewicht oder eine proportional höhere Steifigkeit.

Für ermüdungsempfindliche strukturelle Anwendungen wird häufig der Wert 2024 herangezogen, doch die Ermüdungslebensdauer hängt von der tatsächlichen Beanspruchungsgeschichte, der Bauteilgeometrie, der Oberflächenbeschaffenheit und der Betriebsumgebung ab.

Das Werkstoffauswahl sollte daher auf der Grundlage des Lastfalls und der Auslegungskriterien des Bauteils erfolgen und nicht anhand einer einzelnen mechanischen Eigenschaft.

Gesamtkosten für die CNC-Bearbeitung

6061 ist in der Regel die kostengünstigste Ausgangsbasis, da es weit verbreitet ist und oft geringere Rohstoffkosten aufweist als 7075.

7075 ist in der Regel teurer im Materialpreis. Diese Mehrkosten können gerechtfertigt sein, wenn die Festigkeit des Werkstoffs es ermöglicht, dass das Bauteil Anforderungen erfüllt, die eine Legierung mit geringerer Festigkeit nicht erfüllen kann.

Der Preis für das Jahr 2024 hängt von der Produktform, der Härte, der Verfügbarkeit und den Spezifikationen ab. Bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt können zudem Zertifizierungs- und Rückverfolgbarkeitsanforderungen die Beschaffung beeinflussen.

Die Gesamtfertigungskosten umfassen Material, Bearbeitungszeit, Materialabfall, Werkzeuge, Werkstückspannung, Endbearbeitung, Prüfung und eventuelle Ausschussware. Ein niedrigerer Materialpreis führt nicht immer zu den niedrigsten Kosten für das Fertigteil.

So wählen Sie zwischen den Aluminiumlegierungen 6061, 7075 und 2024 für die CNC-Bearbeitung

Die Wahl der richtigen Legierung hängt davon ab, welche Anforderungen für das fertige Bauteil entscheidend sind.

Anforderung	Zunächst zu bewertendes Material	Wichtige Überlegungen
Allgemeine bearbeitete Bauteile	6061	Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten
Elektronikgehäuse und Gerätegehäuse	6061	Anodisierung, optische Anforderungen und Maßanforderungen
Hochfeste Bauteile	7075	Erforderliche Härtung, Belastung und Korrosionsschutz
Ermüdungsempfindliche Strukturen in der Luft- und Raumfahrt	2024 oder eine andere angegebene Luft- und Raumfahrtlegierung	Auslegungskriterien für Ermüdungsfestigkeit, Materialzustand und genehmigte Spezifikationen
Schweißkonstruktionen	6061 könnte geeignet sein	Schweißverfahren und Eigenschaften nach dem Schweißen
Dekorative eloxierte Teile	6061 ist oft eine praktische Wahl	Farbkonsistenz und Anforderungen an die Beschichtung
Dünnwandige Präzisionsbauteile	Hängt von der Konstruktion und den Materialspezifikationen ab	Restspannung, Werkstückspannung und Bearbeitungsreihenfolge
Kostenbewusste Produktion	6061 ist oft der Ausgangspunkt	Ob es alle funktionalen Anforderungen erfüllt

Entscheiden Sie sich für 6061, wenn es auf ausgewogene Leistung ankommt

6061 ist in der Regel das Material der ersten Wahl für industrielle Standardbauteile, die eine gute Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und angemessene Kosten erfordern.

Es eignet sich besonders für Gehäuse, Halterungen, Befestigungselemente und bearbeitete Bauteile, bei denen weder die höhere Festigkeit von 7075 noch ein bestimmter Zustandsgrad einer Luft- und Raumfahrtlegierung erforderlich ist.

Wählen Sie 7075, wenn Festigkeit eine Konstruktionsanforderung ist

7075 ist eine Überlegung wert, wenn die Konstruktion eine höhere Festigkeit bei begrenzten Abmessungen oder einem begrenzten Gewicht erfordert.

Bevor Sie sich für einen Werkstoff entscheiden, sollten Sie die erforderliche Härte, den Korrosionsschutz, die Fügeart und die Fertigungstoleranzen überprüfen. Wenn die zusätzliche Festigkeit weder die Leistung des Bauteils verbessert noch eine effizientere Konstruktion ermöglicht, ist der Aufpreis für den Werkstoff möglicherweise nicht gerechtfertigt.

Wählen Sie 2024, wenn dessen spezifische mechanische Eigenschaften erforderlich sind

2024 ist die richtige Wahl, wenn die Konstruktions- oder Materialspezifikation dessen Eigenschaften erfordert, insbesondere bei ermüdungsempfindlichen strukturellen Anwendungen.

Die Anforderungen an den Korrosionsschutz und die Einschränkungen beim herkömmlichen Schmelzschweißen sollten frühzeitig berücksichtigt werden. Eine Umstellung auf 6061 oder 7075 sollte nicht ohne vorherige Prüfung der technischen und spezifikationsbezogenen Anforderungen erfolgen.

Betrachten Sie das gesamte Bauteil, nicht nur die Legierung

Bei CNC-bearbeiteten Teilen sollten die Materialauswahl und die Herstellbarkeit gemeinsam geprüft werden.

Ein dünnwandiges Bauteil mit tiefen Vertiefungen erfordert möglicherweise eine sorgfältige Planung der Bearbeitungsreihenfolge, unabhängig davon, welche Legierung gewählt wird. Ein Bauteil, das korrosiven Bedingungen ausgesetzt ist, benötigt möglicherweise eine schützende Oberflächenbehandlung, selbst wenn sein Grundwerkstoff eine angemessene Korrosionsbeständigkeit aufweist. Bei einem Bauteil mit kritischen Passflächen müssen die Maße möglicherweise erst nach dem Eloxieren und nicht bereits davor kontrolliert werden.

Die gemeinsame Prüfung der Zeichnung, der Materialspezifikation, der Betriebsbedingungen und der Anforderungen an die Oberflächenbehandlung hilft dabei, unnötige Materialkosten und Produktionsänderungen zu vermeiden.

Wie sich die Wahl der Aluminiumlegierung auf die Qualität der CNC-Bearbeitung auswirkt

Die Materialauswahl ist nur ein Faktor, der zur Erzielung gleichbleibender Ergebnisse bei der CNC-Bearbeitung beiträgt. Der Zustand des Rohteils, die Bearbeitungsreihenfolge, die Werkstückspannung, der Endbearbeitungsprozess und der Prüfplan tragen alle zur Qualität des fertigen Teils bei.

Material- und Bestandsprüfung: Überprüfen Sie vor der Bearbeitung die Legierung, den Härtegrad, die Produktform und die geltende Spezifikation. Gegebenenfalls sollten Materialzertifikate geprüft und zur Rückverfolgbarkeit aufbewahrt werden.

Bearbeitungsreihenfolge: Schrupp- und Schlichtbearbeitungen sollten entsprechend der Geometrie des Werkstücks und den Anforderungen an den Materialabtrag geplant werden. Bei dünnen Wänden und tiefen Hohlräumen kann eine mehrstufige Bearbeitung erforderlich sein, um Verformungen zu verringern.

Werkstückspannung: Die Spannvorrichtung muss das Bauteil so stützen, dass keine übermäßigen Verformungen durch die Klemmung entstehen. Dies ist besonders wichtig bei Teilen mit flexiblen Wänden oder großen, nicht abgestützten Flächen.

Maßprüfung: Kritische Maße und geometrische Toleranzen sollten vor Produktionsbeginn festgelegt werden. Je nach Zeichnung können die Prüfungen die Lage von Bohrungen, Ebenheit, Parallelität, Rundlaufgenauigkeit und Gewindeanforderungen umfassen.

Oberflächenbehandlung: Die Schichtdicke, die Abdeckung, die Oberflächenvorbereitung und die Maße nach der Endbearbeitung müssen im Fertigungsplan enthalten sein.

Dokumentation: Werkstoffzertifikate, Maßprotokolle, Erstmusterprüfungen und sonstige Unterlagen sind vorzulegen, sofern dies in der Kundenspezifikation gefordert wird.

Diese Kontrollen gewinnen besonders dann an Bedeutung, wenn das Bauteil enge Toleranzen, teures Rohmaterial, eine komplexe Geometrie oder strenge Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit aufweist.

Was bei der Bestellung von CNC-gefrästen Aluminiumteilen anzugeben ist

Eine Angebotsanfrage, in der lediglich die Legierung angegeben ist, lässt möglicherweise wichtige Fragen zur Fertigung offen.

So weisen beispielsweise 7075-T6 und 7075-T651 nicht identische Werkstoffzustände auf. Der erforderliche Härtezustand kann sich auf die mechanischen Eigenschaften und die Eignung des Werkstoffs für eine bestimmte Anwendung auswirken.

Für ein umfassenderes Angebot geben Sie bitte Folgendes an:

• Legierung und Härtegrad: Geben Sie die genaue Güteklasse und den Materialzustand an.
• Materialnorm: Ermitteln Sie die geltenden Anforderungen gemäß ASTM, AMS oder kundenspezifischen Vorgaben.
• CAD-Dateien und Zeichnungen: Fügen Sie 3D-Geometrie, Bemaßungen und Fertigungshinweise bei.
• Kritische Toleranzen: Bestimme Maße und geometrische Zusammenhänge, die die Funktion beeinflussen.
• Oberflächenbehandlung: Geben Sie die Art der Eloxierung, die Farbe, die Anforderungen an die Beschichtung sowie an, ob die Maße vor oder nach der Oberflächenbehandlung gelten.
• Betriebsbedingungen: Beschreiben Sie die relevanten mechanischen Belastungen, die Anforderungen hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit, die Korrosionsbelastung und die Temperatur.
• Anzahl: Geben Sie die Anzahl der Prototypen und das voraussichtliche Produktionsvolumen an, sofern bekannt.
• Prüfvorschriften: Fügen Sie gegebenenfalls Werkstoffzertifikate, Maßprotokolle, Erstmusterprüfungen und Anforderungen zur Rückverfolgbarkeit bei.

Falls die Legierung bereits von der Konstruktionsbehörde festgelegt wurde, sollte diese Anforderung in der Ausschreibung beibehalten werden. Befindet sich das Material noch in der Evaluierungsphase, geben Sie bitte die funktionalen Anforderungen und Betriebsbedingungen an, damit geeignete Optionen geprüft werden können.

Angebot für die CNC-Bearbeitung von Aluminium anfordern

Die Unterschiede zwischen den Aluminiumlegierungen 6061, 7075 und 2024 wirken sich sowohl auf die Leistungsfähigkeit der Bauteile als auch auf die Herstellungskosten aus. Die beste Wahl hängt von den Konstruktionsanforderungen, der Komplexität der Bearbeitung, der Betriebsumgebung und dem vorgegebenen Materialzustand ab.

Xtmade unterstützt Maßgefertigte CNC-Bearbeitung von Aluminium auf der Grundlage von Kundenzeichnungen, CAD-Dateien, Mustern und Spezifikationen. Senden Sie uns Ihre Konstruktions- und Materialanforderungen zu, damit wir die Fertigungsmöglichkeiten prüfen und Ihnen ein Angebot unterbreiten können.