Welche Aluminiumlegierungen werden üblicherweise in der CNC-Bearbeitung verwendet?

Aluminiumlegierungen gehören zu den am häufigsten verwendeten Werkstoffen für die CNC-Bearbeitung, da sie eine geringe Dichte, eine ausreichende mechanische Festigkeit, eine gute Zerspanbarkeit und eine breite Verfügbarkeit vereinen. Sie werden zur Herstellung von Präzisionsgehäusen, Halterungen, Strukturbauteilen, Kühlkörpern, Vorrichtungen, Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt, Automobilteilen und Elektronikgehäusen verwendet.

Aluminium ist jedoch kein einheitliches Material mit gleichbleibenden Eigenschaften. Verschiedene Aluminiumlegierungen unterscheiden sich hinsichtlich Festigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Bearbeitbarkeit und Reaktion auf Oberflächenbehandlungen. Diese Unterschiede beeinflussen nicht nur die Leistungsfähigkeit eines fertigen Bauteils, sondern auch dessen Herstellungskosten, Maßhaltigkeit und Eignung für eine bestimmte Anwendung.

So ist beispielsweise Aluminium 6061 eine vielseitige Option für CNC-bearbeitete Allzweckteile, während 7075 gewählt wird, wenn eine höhere Festigkeit erforderlich ist. Die Legierung 2024 wird für ermüdungsempfindliche Konstruktionsanwendungen geschätzt, während 5052 und 5083 oft in Betracht gezogen werden, wenn Korrosionsbeständigkeit wichtig ist. Andere Legierungssorten, darunter 6063, 6082 und 2011, erfüllen speziellere Anforderungen.

Das Verständnis dieser Unterschiede hilft Ingenieuren und Einkäufern dabei, eine Aluminiumlegierung auszuwählen, die die funktionalen Anforderungen des Bauteils erfüllt, ohne dass sie für Eigenschaften bezahlen müssen, die für die jeweilige Anwendung nicht erforderlich sind.

1. Warum Aluminiumlegierungen in der CNC-Bearbeitung so weit verbreitet sind

Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch eine Kombination aus physikalischen und verarbeitungstechnischen Eigenschaften aus, wodurch sie sich für eine breite Palette an bearbeiteten Bauteilen eignen.

Geringe Dichte und günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Aluminium hat eine Dichte von etwa 2,7 g/cm³, was in etwa einem Drittel der Dichte von Stahl entspricht. Dadurch eignet es sich für Bauteile, bei denen eine Gewichtsreduzierung die Tragbarkeit, die Handhabung, die Energieeffizienz oder die Leistung von Bewegungssystemen verbessern kann. Hochfeste Sorten wie 7075 können eine deutlich höhere Festigkeit als Allzwecksorten bieten und gleichzeitig den Gewichtsvorteil von Aluminium beibehalten.

Gute Bearbeitbarkeit. Viele Aluminiumlegierungen lassen sich bei relativ hohen Schnittgeschwindigkeiten mit effizientem Materialabtrag bearbeiten. Dies kann die Zykluszeiten verkürzen und Aluminium für Prototypen und Serienbauteile attraktiv machen. Die tatsächliche Bearbeitungsleistung hängt von der Legierung, dem Härtezustand, der Werkzeuggeometrie, den Schnittparametern und der Bauteilkonstruktion ab.

Korrosionsbeständigkeit. Aluminium bildet von Natur aus eine dünne Oxidschicht, die das darunterliegende Metall vor weiterer Oxidation schützt. Das Korrosionsverhalten variiert jedoch je nach Legierung und Umgebungsbedingungen. Kupferreiche Legierungen wie beispielsweise 2024 erfordern im Allgemeinen mehr Aufmerksamkeit hinsichtlich des Korrosionsschutzes als viele Legierungen der Serien 5xxx und 6xxx.

Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Im Vergleich zu vielen anderen Konstruktionsmetallen leitet Aluminium Wärme und Strom gut. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich für Kühlkörper, Komponenten des Wärmemanagements, elektrische Gehäuse und ausgewählte leitfähige Teile.

Optionen zur Oberflächenveredelung. Aluminium kann eloxiert, lackiert, pulverbeschichtet, poliert oder mit anderen Oberflächenbehandlungen versehen werden. Das erzielbare Erscheinungsbild und die funktionale Leistungsfähigkeit hängen von der Legierung, der Vorbehandlung, dem Oberflächenzustand und den Vorgaben für die Endbearbeitung ab.

Diese Vorteile erklären, warum Aluminium in so vielen Bereichen der CNC-Bearbeitung zum Einsatz kommt. Die entscheidende Frage ist nicht, ob Aluminium generell geeignet ist, sondern welche Sorte für das jeweilige Bauteil die richtige ist.

2. Gängige Aluminiumlegierungen für die CNC-Bearbeitung

Die folgenden Werkstoffgüten werden häufig für CNC-bearbeitete Bauteile in Betracht gezogen, wobei ihre Verfügbarkeit und Beliebtheit je nach Region und Anwendungsbereich variieren.

Aluminiumlegierung	Wichtigste Merkmale	Typische Anwendungsbereiche
6061	Ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Zerspanbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit	Gehäuse, Halterungen, Befestigungen, Rahmen, Maschinenkomponenten
7075	Hohe Festigkeit und gutes Ermüdungsverhalten in geeigneten Zuständen	Luft- und Raumfahrtkomponenten, hochbelastbare Halterungen, präzisionsgefertigte mechanische Teile
2024	Hohe Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit; vergleichsweise geringe Korrosionsbeständigkeit	Luft- und Raumfahrtkonstruktionen, ermüdungsanfällige Bauteile
5052	Hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit	Gehäuse, Platten, Komponenten für den Schiffsbau, Formteile
5083	Hohe Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in marinen Umgebungen; gute strukturelle Eigenschaften	Schiffsbauwerke, Schalttafeln, korrosionsbeständige Bauteile
6063	Gute Extrudierbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenbeschaffenheit	Profile, Gehäuse, Kühlkörper, Bauteile für den Architektur- und Anlagenbau
6082	Mittlere bis hohe Festigkeit und gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit	Bauteile, Maschinen, Industriegerüste
2011	Entwickelt für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und eine gute Spanbildung	Präzisionsdrehteile, Armaturen, kleine mechanische Teile

Hierbei handelt es sich nicht um eine Rangliste vom Besten zum Schlechtesten. Jede Legierung bietet ein anderes Gleichgewicht zwischen mechanischer Leistungsfähigkeit, Verarbeitbarkeit und Umweltanforderungen. Die richtige Wahl hängt von der konkreten Bauteilkonstruktion und den Einsatzbedingungen ab.

3. Aluminium 6061: Eine vielseitige Wahl für die allgemeine CNC-Bearbeitung

6061 ist eine der am häufigsten verwendeten Aluminiumlegierungen für die allgemeine CNC-Bearbeitung. Sie gehört zur 6xxx-Reihe, in der Magnesium und Silizium die wichtigsten Legierungselemente sind.

Seine Beliebtheit beruht auf einer ausgewogenen Kombination aus Festigkeit, Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und Verfügbarkeit. Für viele Bauteile, die nicht die sehr hohe Festigkeit von Legierungen für die Luft- und Raumfahrt erfordern, bietet 6061 einen praktischen Ausgangspunkt.

Wichtigste Eigenschaften von 6061

6061 ist in verschiedenen Härtezuständen erhältlich, wobei 6061-T6 und 6061-T651 zu den gängigen Optionen für bearbeitete Teile zählen. Die T6-Härte wird durch Lösungsglühen und künstliche Alterung erzielt. Bei T651 erfolgt nach dem Lösungsglühen zusätzlich eine Spannungsarmglühung, was dazu beitragen kann, Verformungen bei der Bearbeitung von Blechen zu verringern.

Die genauen mechanischen Eigenschaften hängen von der Produktform, den Abmessungen und der geltenden Materialspezifikation ab. Ein typischer Referenzwert für die Zugfestigkeit von 6061-T6 liegt bei etwa 310 MPa, doch die tatsächlichen Anforderungen richten sich nach der Zeichnung und dem Werkstoffzeugnis.

6061 bietet zudem eine gute Korrosionsbeständigkeit in vielen industriellen Umgebungen und eignet sich im Allgemeinen zum Eloxieren. Es ist schweißbar, allerdings verändert das Schweißen die lokalen Eigenschaften und kann die Festigkeit von wärmebehandeltem Material beeinträchtigen.

Merkmale der CNC-Bearbeitung

6061 eignet sich zum Fräsen, Drehen, Bohren, Gewindeschneiden und für die mehrachsige Bearbeitung. Es ermöglicht im Allgemeinen eine effiziente Zerspanung und führt bei geeigneten Werkzeugen und Bearbeitungsbedingungen zu guten Oberflächengüten.

Aufgrund seiner ausgewogenen Materialeigenschaften eignet es sich für Bauteile, die Taschen, Bohrungen, Gewinde, Befestigungsflächen und moderate strukturelle Belastungen vereinen.

Typische Anwendungsbereiche

Zu den gängigen Anwendungsbereichen gehören:

• Gehäuse für Elektronik und Messgeräte
• Maschinenhalterungen und Montageplatten
• Komponenten für Automatisierungsanlagen
• Vorrichtungen und Werkzeugplatten
• Kfz-Bauteile
• Robotikstrukturen
• Allzweck-Präzisionsteile

Wann sollte man sich für 6061 entscheiden? Es ist eine gute Wahl, wenn bei einem Bauteil ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit, Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Bearbeitbarkeit und Kosten gefragt ist. Sofern für die jeweilige Anwendung keine spezielle Legierung erforderlich ist, ist 6061 oft eine sinnvolle Sorte, die man zunächst in Betracht ziehen sollte.

4. Aluminium 7075: Für hochfeste Bauteile

7075 ist eine hochfeste Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe, bei der Zink das wichtigste Legierungselement ist. Sie wird häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie in anderen Anwendungsbereichen eingesetzt, in denen eine hohe mechanische Festigkeit ohne das Gewicht von Stahl erforderlich ist.

Im üblichen 7075-T6-Zustand kann die Zugfestigkeit etwa 570 MPa betragen, wobei die tatsächlichen Werte je nach Produktform, Abmessungen und Spezifikation variieren. Dies liegt deutlich über den typischen Festigkeitswerten von 6061-T6.

Wichtigste Vorteile und Einschränkungen

Der Hauptvorteil von 7075 ist sein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis. Es eignet sich für tragende Bauteile, bei denen eine Gewichtsreduzierung wichtig ist, das Material aber dennoch erheblichen mechanischen Belastungen standhalten muss.

7075 bietet zudem eine gute Zerspanbarkeit für eine hochfeste Legierung. Allerdings ist seine Korrosionsbeständigkeit im Allgemeinen geringer als die von 6061, und seine Beständigkeit gegen Spannungskorrosionsrisse hängt vom jeweiligen Härtezustand und den Einsatzbedingungen ab. Auch die Schweißbarkeit ist deutlich eingeschränkter als bei 6061.

Die Härtegrade T6 und T651 kommen in der zerspanenden Fertigung häufig vor. Andere Härtegrade, darunter T73, können in Betracht gezogen werden, wenn eine verbesserte Beständigkeit gegen Spannungskorrosionsrisse erforderlich ist, wobei sich die mechanischen Eigenschaften entsprechend ändern.

Anwendungsbereiche der CNC-Bearbeitung

7075 wird häufig für Bauteile in der Luft- und Raumfahrt, hochbelastbare Halterungen, Präzisionsvorrichtungen, leichte Strukturbauteile und ausgewählte leistungsorientierte mechanische Teile verwendet.

Der höhere Materialpreis kann gerechtfertigt sein, wenn die Festigkeitsanforderungen Alternativen mit geringerer Festigkeit ausschließen. Die Wahl von 7075 allein aufgrund seiner höheren Festigkeit kann jedoch die Materialkosten in die Höhe treiben, ohne einen nennenswerten Vorteil zu bieten, wenn das Bauteil diese Festigkeit gar nicht benötigt.

Wann sollte man sich für 7075 entscheiden? Ziehen Sie dies in Betracht, wenn die technischen Anforderungen eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht vorsehen und wenn Korrosionsschutz, Fügeverfahren und Betriebsbedingungen geprüft wurden.

5. Aluminium 2024: Hohe Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit

2024 ist eine kupferhaltige Aluminiumlegierung der 2xxx-Reihe. Sie ist bekannt für ihre Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit, wodurch sie sich für Konstruktionen in der Luft- und Raumfahrt sowie für andere Bauteile eignet, die wiederholten Belastungen ausgesetzt sind.

Die Legierung lässt sich mit geeigneten Werkzeugen und Schnittbedingungen gut bearbeiten. Ihre Korrosionsbeständigkeit ist jedoch im Allgemeinen geringer als die vieler Legierungen der 6xxx-Reihe, sodass je nach Anwendungsfall Schutzmaßnahmen erforderlich sein können.

Warum Ermüdungsfestigkeit wichtig ist

Ermüdung tritt auf, wenn ein Bauteil wiederholten oder schwankenden Belastungen ausgesetzt ist. Ein Bauteil kann unter zyklischer Belastung versagen, selbst wenn die aufgebrachte Belastung unter seiner statischen Festigkeit bleibt.

Bei Bauteilen, die wiederholten Belastungen ausgesetzt sind, kann das Ermüdungsverhalten ebenso wichtig sein wie die Zugfestigkeit. Dies ist ein Grund dafür, dass die Legierung 2024 in bestimmten strukturellen Anwendungen im Flugzeugbau zum Einsatz kommt.

Die Wahl der Legierung allein garantiert jedoch noch kein gutes Ermüdungsverhalten. Oberflächenbeschaffenheit, Bearbeitungsspuren, Bohrungen, Kerben, Eigenspannungen, die Auslegung der Verbindung und die Belastungsbedingungen können die Ermüdungslebensdauer beeinflussen.

Überlegungen zur CNC-Bearbeitung

2024 lässt sich zu komplexen Struktur- und Präzisionsbauteilen bearbeiten. Neben den geforderten mechanischen Eigenschaften müssen auch seine Korrosionsgrenzen berücksichtigt werden; für bestimmte Anwendungen können geeignete Schutzbeschichtungen oder plattierte Werkstoffe vorgeschrieben werden.

Zu den typischen Anwendungsbereichen zählen Strukturbauteile für die Luft- und Raumfahrt, Armaturen und andere ermüdungsanfällige Teile.

Wann sollten Sie sich für 2024 entscheiden? Dies sollte berücksichtigt werden, wenn Festigkeit und Ermüdungsverhalten zentrale Konstruktionsanforderungen sind, insbesondere bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt. Für allgemeine Industriebauteile ist es nicht automatisch vorteilhafter als 6061 oder 7075.

6. Aluminium 5052: Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit

5052 gehört zur 5xxx-Serie, in der Magnesium das wichtigste Legierungselement ist. Im Gegensatz zu 6061 und 7075 wird 5052 nicht durch eine herkömmliche Ausscheidungswärmebehandlung verfestigt. Seine mechanischen Eigenschaften werden hauptsächlich durch die Zusammensetzung und die Kaltverfestigung bestimmt.

5052 wird häufig für Blechteile verwendet, da es eine gute Korrosionsbeständigkeit, Formbarkeit und Schweißbarkeit vereint.

Stärken und fertigungstechnische Einschränkungen

5052 erweist sich in vielen Außen- und maritimen Umgebungen als leistungsfähig, wobei die tatsächliche Korrosionsbeständigkeit von den Einwirkungsbedingungen, Verunreinigungen, Verbindungsstellen und dem Oberflächenzustand abhängt.

Es wird häufig für Platten, Abdeckungen, Gehäuse und Formteile verwendet. Es lässt sich zwar auch CNC-bearbeiten, doch aufgrund seiner Weichheit und Duktilität können die Spanbildung, die Gratbekämpfung und die Oberflächengüte schwieriger sein als bei einigen speziell für die Zerspanung entwickelten Legierungen.

Diese Unterscheidung ist wichtig: Ein Werkstoff, der sich hervorragend für die Blechbearbeitung eignet, ist nicht unbedingt die beste Wahl für jedes Bauteil, das aus Vollmaterial gefertigt wird.

Typische Anwendungsbereiche

5052 wird üblicherweise für Gerätegehäuse, Schalttafeln, Abdeckungen, Komponenten für den Schiffsbau sowie für Teile verwendet, bei denen eine Kombination aus Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit erforderlich ist.

Wann sollten Sie sich für 5052 entscheiden? Ziehen Sie diesen Werkstoff in Betracht, wenn Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit wichtiger sind als die hohe Festigkeit, die 7075 oder bestimmte wärmebehandelte 6xxx-Legierungen bieten.

7. Aluminium 5083: Für den Einsatz im Schiffsbau und in korrosionsbeständigen Anwendungen

5083 ist eine weitere magnesiumhaltige Legierung der 5xxx-Reihe. Sie zeichnet sich durch eine gute Korrosionsbeständigkeit – auch in vielen maritimen Umgebungen – sowie durch eine für Konstruktionsanwendungen geeignete Festigkeit aus.

Im Vergleich zu 5052 wird 5083 häufig in Betracht gezogen, wenn neben Korrosionsbeständigkeit auch eine höhere Festigkeit erforderlich ist. Die genaue Eignung hängt von der Produktform, der Materialspezifikation, der Betriebsumgebung und den Fertigungsanforderungen ab.

Überlegungen zur CNC-Bearbeitung

5083 lässt sich zwar bearbeiten, wird jedoch häufiger in Blech- und Konstruktionsanwendungen eingesetzt als als universelle Wahl für präzisionsgefertigte Bauteile. Der Materialzustand, die Blechdicke, der Spannungszustand und der Materialabtrag können die Maßhaltigkeit beeinflussen.

Bei Bauteilen, die aus dicken Blechen oder großen Rohlingen gefertigt werden, sollte im Fertigungsplan die Möglichkeit von Verformungen während des umfangreichen Materialabtrags berücksichtigt werden.

Typische Anwendungsbereiche

5083 wird in maritimen Bauwerken, korrosionsbeständigen Anlagen, Transportkomponenten und ausgewählten Bauteilen verwendet.

Wann sollten Sie sich für 5083 entscheiden? Es kommt in Frage, wenn sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch mechanische Eigenschaften wichtig sind, insbesondere bei Anwendungen im maritimen Bereich. Vergewissern Sie sich über die erforderlichen Materialspezifikationen und Fertigungsverfahren, bevor Sie es für ein bearbeitetes Bauteil festlegen.

8. Aluminium 6063: Für Profile, Gehäuse und Kühlkörper

6063 ist eine Aluminiumlegierung der 6xxx-Serie, die wegen ihrer Extrudierbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenbeschaffenheit geschätzt wird. Sie wird häufig zur Herstellung von Profilen mit gleichbleibenden Querschnittsformen verwendet.

Obwohl 6063 CNC-bearbeitet werden kann, wird diese Legierung oft eher aufgrund der Verfügbarkeit und der Geometrie der Strangpressprofile ausgewählt als deshalb, weil sie für jeden Bearbeitungsvorgang die festeste oder effizienteste Legierung ist.

Warum die Aktienform wichtig ist

Ein Bauteil mit einem langen, gleichmäßigen Querschnitt lässt sich möglicherweise effizienter durch Strangpressen herstellen und anschließend mittels CNC-Bearbeitung mit Bohrungen, Aussparungen, Befestigungsflächen oder Endformen versehen.

Durch den Einsatz einer geeigneten Extrusion lässt sich die Menge des abgetragenen Materials im Vergleich zur Bearbeitung derselben Form aus einem massiven Rohling reduzieren. Dies kann je nach Teilegeometrie und Produktionsmenge zu weniger Materialabfall und einer Verkürzung der Bearbeitungszeit führen.

6063 eignet sich daher für Kühlkörper, Profile, Gerätegehäuse, Zierleisten und Bauteile, bei denen das Erscheinungsbild der Oberfläche eine wichtige Rolle spielt.

Wann sollte man sich für 6063 entscheiden? Ziehen Sie diese Legierung in Betracht, wenn die Bauteilgeometrie mit den verfügbaren Strangpressprofilen übereinstimmt und die erforderliche Festigkeit für die Legierung angemessen ist. Bei stark beanspruchten bearbeiteten Bauteilen sollten Sie sie mit 6061 oder anderen geeigneten Legierungen vergleichen.

9. Aluminium 6082: Eine in europäischen Projekten häufig verwendete Konstruktionslegierung

6082 ist eine Legierung mittlerer bis hoher Festigkeit aus der 6xxx-Reihe. Sie wird häufig für Konstruktions- und Maschinenbauteile verwendet, insbesondere auf den europäischen Märkten.

Ähnlich wie 6061 enthält auch 6082 Magnesium und Silizium und bietet eine vorteilhafte Kombination aus Festigkeit, Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit. Die beiden Sorten sind jedoch nicht in jeder Spezifikation oder Produktform austauschbar.

6082 im Vergleich zu 6061

6082 wird häufig für Konstruktionszwecke gewählt, während 6061 in den nordamerikanischen Lieferketten für die CNC-Bearbeitung weit verbreitet ist. Da ihre mechanischen Eigenschaften vom Härtegrad und der Produktform abhängen, sollten bei einem Vergleich die geltenden zertifizierten Werte herangezogen werden, anstatt davon auszugehen, dass eine Sorte grundsätzlich fester ist.

Auch die Verfügbarkeit kann die praktische Entscheidung beeinflussen. Wenn in einer Zeichnung 6082-T6 angegeben ist, bedarf der Austausch durch 6061-T6 einer Genehmigung und der Überprüfung, ob die Alternative die Konstruktionsanforderungen erfüllt.

Zu den typischen Anwendungsbereichen zählen Maschinenkonstruktionen, Industriegestelle, Halterungen und andere Bauteile.

Wann sollten Sie sich für 6082 entscheiden? Es ist ein geeignetes Material, wenn dies in der Zeichnung oder in der regionalen Werkstoffnorm vorgeschrieben ist oder wenn seine Eigenschaften und die Verfügbarkeit den konstruktiven Anforderungen des Bauteils entsprechen.

10. 2011 Aluminium: Für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und das Präzisionsdrehen

2011 ist eine kupferhaltige Aluminiumlegierung, die im Hinblick auf gute Zerspanbarkeit und Spanbildung entwickelt wurde. Sie wird üblicherweise im Zusammenhang mit der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und präzisionsgedrehten Bauteilen genannt.

Im Vergleich zu Allzwecklegierungen wie 6061 kann 2011 bei bestimmten Fertigungsprozessen von Vorteil sein, bei denen die Spankontrolle und die Bearbeitungsproduktivität eine wichtige Rolle spielen.

Es handelt sich jedoch nicht um einen universellen Ersatz für 6061. Vor der Auswahl müssen die Korrosionsbeständigkeit, die Schweißbarkeit und andere Anwendungsanforderungen geprüft werden. Je nach Spezifikation und Verwendungszweck kann auch der Bleigehalt eine Rolle spielen.

Zu den typischen Anwendungsbereichen zählen kleine Präzisionsbauteile, Armaturen und Drehteile.

Wann sollten Sie sich für das Jahr 2011 entscheiden? Ziehen Sie dieses Material für geeignete Bauteile in Großserienfertigung oder für präzisionsgefertigte Bauteile in Betracht, wenn seine Vorteile hinsichtlich der Bearbeitbarkeit entscheidend sind und seine übrigen Eigenschaften den Anforderungen der Anwendung entsprechen.

11. Wie sich die Härte einer Aluminiumlegierung auf die CNC-Bearbeitung auswirkt

Die Auswahl der Legierungsnummer ist nur ein Teil der Materialspezifikation. Die Zustandsbezeichnung gibt den Verarbeitungszustand des Werkstoffs an und kann die Festigkeit, Härte und das Maßverhalten erheblich beeinflussen.

Zu den gängigen Beispielen für die CNC-Bearbeitung zählen:

Temperament	Allgemeine Bedeutung	Warum dies bei der CNC-Bearbeitung von Bedeutung ist
T6	Lösungsglühend und künstlich gealtert	Liefert eine definierte Festigkeitsanforderung für Legierungen wie 6061 und 7075
T651	T6-Behandlung mit Spannungsabbau durch Dehnung	Oft nützlich bei Blechmaterial, bei dem Verformungen während der Bearbeitung begrenzt werden müssen
T4	Lösung: wärmebehandelt und natürlich gereift	Wird für bestimmte Legierungen verwendet, bei denen diese Anforderungen an Festigkeit und Duktilität vorgeschrieben sind
H32	Verformungsgehärtet und stabilisiert	Typisch für nicht wärmebehandelbare Legierungen wie 5052

Diese Bezeichnungen sind nicht austauschbar. Beispielsweise weisen 6061-T6 und 6061-T651 zwar eine ähnliche allgemeine Festigkeit auf, doch kann die durch die Spannungsarmglühung bei T651 erzielte Dehnung bei der Bearbeitung großer Platten oder beim Abtragen erheblicher Materialmengen von Bedeutung sein.

Die Auswirkungen auf die Formstabilität des Fertigteils hängen von der Rohteilform, der anfänglichen Eigenspannung, der Geometrie, der Bearbeitungsreihenfolge und dem Materialabtrag ab. Eine spannungsarme Temperierung kann hier Abhilfe schaffen, beseitigt jedoch nicht das gesamte Verformungsrisiko.

Bei Präzisionsteilen sollte in der Zeichnung die erforderliche Legierung und der Härtegrad angegeben werden, sofern diese Angaben Auswirkungen auf die Leistung oder die Konsistenz der Fertigung haben.

12. So wählen Sie die richtige Aluminiumlegierung für die CNC-Bearbeitung aus

Die Wahl der besten Aluminiumlegierung hängt von den mechanischen Anforderungen des Bauteils, der Einsatzumgebung, der Geometrie und dem Fertigungsverfahren ab. Ein sinnvoller Auswahlprozess orientiert sich in erster Linie an der Funktion des Bauteils und nicht an der Beliebtheit einer bestimmten Legierung.

Beginnen Sie mit Kraft und Belastung

Stellen Sie fest, ob das Bauteil allgemeine Festigkeit, hohe statische Festigkeit oder ein gutes Ermüdungsverhalten unter wiederholter Belastung benötigt.

6061 kann für viele Gehäuse, Halterungen und Befestigungselemente ausreichend sein. 7075 eignet sich möglicherweise für stark beanspruchte Leichtbauteile, während 2024 für ermüdungsempfindliche Anwendungen in Betracht gezogen werden kann, bei denen seine sonstigen Einschränkungen akzeptabel sind.

Bewertung von Korrosion und Umwelteinflüssen

Berücksichtigen Sie, ob das Bauteil in Innenräumen, im Freien, in einer maritimen Umgebung oder in Kontakt mit Chemikalien eingesetzt wird. Die natürliche Korrosionsbeständigkeit der Legierung, die erforderliche Oberflächenbehandlung sowie etwaige galvanische Kontakte mit anderen Metallen sollten gemeinsam bewertet werden.

Die Werkstoffe 5052 und 5083 kommen häufig bei korrosionsbeständigen Anwendungen zum Einsatz, während 6061 für viele industrielle Anwendungen eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit bietet. Kupferreiche Legierungen wie 2024 erfordern unter Umständen einen zusätzlichen Korrosionsschutz.

Berücksichtigen Sie die Bearbeitung und die Verfügbarkeit von Lagerbeständen

Die am besten geeignete Legierung ist nicht immer die mit der höchsten Festigkeit oder der besten Korrosionsbeständigkeit. Lagerverfügbarkeit, Standardabmessungen, Bearbeitbarkeit und der Materialabtrag können sich alle auf die Kosten und die Lieferzeit auswirken.

Wenn das Bauteil aus einem geeigneten Strangpressprofil, einer Platte oder einer Stange gefertigt werden kann, lässt sich durch die Wahl der richtigen Ausgangsform der Verschnitt und die Bearbeitungszeit reduzieren. Bei großen oder dünnwandigen Bauteilen sollten zudem der Materialzustand und die Maßhaltigkeit berücksichtigt werden.

Geben Sie die erforderliche Oberflächenbeschaffenheit an

Falls das Bauteil eloxiert, lackiert oder anderweitig oberflächenbehandelt werden soll, vergewissern Sie sich, dass die Legierung mit dem gewünschten Erscheinungsbild und den gewünschten Eigenschaften vereinbar ist.

Je nach Aluminiumlegierung lassen sich unterschiedliche Eloxalfarben und Grade an Gleichmäßigkeit erzielen. Wenn mehrere Bauteile ein möglichst einheitliches Erscheinungsbild aufweisen sollen, sollten die Konsistenz der Legierung, die Oberflächenvorbereitung und der Veredelungsprozess gemeinsam kontrolliert werden.

Gesamtproduktionskosten vergleichen

Der Materialpreis ist nur ein Teil der Endkosten. Ein umfassender Vergleich sollte den Ausgangsbestand, die Materialausnutzung, die Bearbeitungszeit, die Standzeit der Werkzeuge, die Endbearbeitung, die Prüfung und die Produktionsmenge berücksichtigen.

Die Wahl einer unnötig hochfesten Legierung kann die Kosten erhöhen, ohne die Funktion zu verbessern. Die Wahl einer günstigeren Legierung, die die geforderten Leistungsmerkmale nicht erfüllt, kann durch Neukonstruktion, Nacharbeit oder vorzeitigen Ausfall zu wesentlich höheren Kosten führen.

Fazit

Zu den gängigen Aluminiumlegierungen, die in der CNC-Bearbeitung verwendet werden, gehören 6061, 7075, 2024, 5052, 5083, 6063, 6082 und 2011. Jede dieser Legierungen zeichnet sich durch ein unterschiedliches Verhältnis von Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Zerspanbarkeit, Oberflächenbeschaffenheit und Materialverfügbarkeit aus.

Für allgemein verwendete, bearbeitete Bauteile ist 6061 oft ein praktischer Ausgangspunkt. 7075 kommt zum Einsatz, wenn hohe Festigkeit und geringes Gewicht im Vordergrund stehen, während 2024 in ausgewählten, ermüdungsempfindlichen Anwendungen verwendet wird. 5052 und 5083 kommen häufig für korrosionsbeständige Teile in Betracht, 6063 eignet sich für viele Konstruktionen auf Basis von Strangpressprofilen, 6082 wird häufig in tragenden Anwendungen eingesetzt und 2011 kann für die Präzisionsbearbeitung nützlich sein.

Die richtige Wahl hängt von den Anforderungen an das fertige Bauteil ab und nicht einfach davon, welche Legierung die festeste oder am weitesten verbreitete ist. Die gemeinsame Bewertung von Legierungssorte, Härtegrad, Rohmaterialform, Bearbeitungsverfahren und Oberflächenbehandlung trägt dazu bei, die erforderliche Leistungsfähigkeit zu erreichen und gleichzeitig die Herstellungskosten zu kontrollieren.

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