Ein praktischer Leitfaden zu gängigen Aluminiumlegierungen für die CNC-Bearbeitung, darunter 6061, 5052, 7075, 2024, 5083, 6063 und Aluminiumdruckguss. Vergleichen Sie Bearbeitbarkeit, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Eloxierbarkeit und typische Anwendungsbereiche, um die richtige Aluminiumlegierung für Ihre CNC-Teile auszuwählen.
Aluminiumlegierungen gehören zu den am häufigsten verwendeten Werkstoffen bei der CNC-Bearbeitung. Es gibt jedoch viele verschiedene Sorten, und die Eigenschaften können von einer Serie zur anderen erheblich variieren. Gängige Aluminiumlegierungen werden im Allgemeinen in die Serien 1xxx bis 7xxx sowie in Aluminiumdruckgusslegierungen unterteilt.
Diese Sorten enthalten mehr als 99,51 TP33T Aluminium und gelten im Wesentlichen als handelsreines Aluminium.
Merkmale: Sehr weich, leicht zu biegen, zu formen und zu polieren, mit hervorragender elektrischer und thermischer Leitfähigkeit. Da das Material jedoch so weich ist, neigt es bei der Bearbeitung dazu, an den Schneidwerkzeugen zu haften. Auch die Spanabfuhr kann schwierig sein, und dünnwandige Teile sind anfällig für Verformungen.
Typische Anwendungsbereiche: Kühlkörper, elektrische Bauteile, Zierblenden, reflektierende Teile und Produkte, die eine glänzende eloxierte Oberfläche erfordern.
Einschränkungen: Sehr geringe Festigkeit, wodurch es für tragende Anwendungen ungeeignet ist.
Kupfer ist das wichtigste Legierungselement. Nach der Wärmebehandlung können diese Legierungen eine sehr hohe Festigkeit erreichen. Sie finden breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt und werden oft als Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität bezeichnet.
Bearbeitungseigenschaften: Das Material weist eine ausreichende Härte für einen reibungslosen Zerspanungsprozess auf und erzeugt saubere, leicht zu brechende Späne bei mäßigem Werkzeugverschleiß. Allerdings weist Aluminium der 2xxx-Reihe eine relativ geringe Korrosionsbeständigkeit auf und kann in feuchten Umgebungen Probleme verursachen.
Auch die Eloxierbarkeit ist im Allgemeinen schlecht, weshalb diese Legierungen in der Regel nicht gewählt werden, wenn eine optische Eloxierung erforderlich ist. Zudem kann wärmebehandeltes Material erhebliche innere Restspannungen aufweisen. Vor der Endbearbeitung wird ein Spannungsabbau empfohlen; andernfalls kann sich das Bauteil verziehen oder verformen.
Typische Anwendungsbereiche: Strukturbauteile für Flugzeuge, Werkzeuge und Vorrichtungen, hochfeste mechanische Bauteile sowie Komponenten für den Verteidigungsbereich.
Einschränkungen: Geringe Feuchtigkeits- und Korrosionsbeständigkeit, wobei weniger geeignete Oberflächenbehandlungsmöglichkeiten zur Verfügung stehen.
Mangan ist das wichtigste Legierungselement. Diese Legierungen weisen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf, lassen sich jedoch nicht durch Wärmebehandlung verfestigen.
Bearbeitungseigenschaften: Das Material ist relativ duktil und kann während der Bearbeitung an den Schneidwerkzeugen haften bleiben, was den Spanabtransport beeinträchtigt. Die Festigkeit ist mäßig bis gering, die Korrosionsbeständigkeit hingegen ausgezeichnet. Durch Eloxieren lässt sich zudem eine gleichmäßige und ansprechende Oberflächenbeschaffenheit erzielen.
Typische Anwendungsbereiche: Wassertankgehäuse, Gehäuse für Außenanlagen, Blechteile und Druckbehälter.
Silizium ist das wichtigste Legierungselement. Diese Legierungen zeichnen sich durch einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine gute Verschleißfestigkeit aus. Die 4xxx-Reihe wird hauptsächlich für Gussteile und Schweißanwendungen verwendet, während stranggepresste Werkstoffe relativ selten sind.
Bearbeitungseigenschaften: Siliziumpartikel sind extrem hart und können zu erheblichem Verschleiß der Schneidwerkzeuge führen. Oft sind PCD-Diamantwerkzeuge oder speziell für Aluminium entwickelte Schneidwerkzeuge erforderlich.
Profile der 4xxx-Serie werden bei der CNC-Bearbeitung nur selten verwendet. In den meisten Fällen wird die CNC-Bearbeitung als sekundärer Endbearbeitungsprozess an Gussrohlingen durchgeführt.
Typische Anwendungsbereiche: Kolben, verschleißfeste Gleitbauteile und Schweißzusätze.
Magnesium ist das wichtigste Legierungselement. Die 5xxx-Reihe bietet eine der besten Korrosionsbeständigkeiten unter den Aluminiumlegierungen und lässt sich nicht durch Wärmebehandlung verfestigen.
Bearbeitungseigenschaften: Diese Legierungen sind relativ zäh und duktil und neigen deutlich dazu, an Schneidwerkzeugen zu haften. Auch nach der Schlichtbearbeitung können Werkzeugspuren auf der Oberfläche zurückbleiben.
Die 5xxx-Serie zeichnet sich jedoch durch eine hervorragende Schweißbarkeit und sehr gute Eloxierergebnisse aus. 5083 weist eine höhere Festigkeit auf als die meisten anderen Legierungen der 5xxx-Serie und eignet sich gut für Strukturbauteile aus dickem Blech.
Typische Anwendungsbereiche: Gerätegehäuse, Elektronikgehäuse, Schiffsbauteile, Solar-Montagestrukturen und Zierelemente. Für mit CNC bearbeitete Aluminiumgehäuse ist 5052 eines der am häufigsten gewählten Werkstoffe.
Die 6xxx-Serie ist die am häufigsten verwendete Aluminiumlegierungsfamilie in der CNC-Bearbeitung. Magnesium und Silizium sind die wichtigsten Legierungselemente. Diese Legierungen lassen sich wärmebehandeln, beispielsweise in den T6-Zustand, und bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit, Zähigkeit, Zerspanbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten.
6061 zeichnet sich durch eine hervorragende Bearbeitbarkeit aus, neigt relativ wenig zum Anhaften an Schneidwerkzeugen, bietet eine gute Maßhaltigkeit und erleichtert die Einhaltung enger Toleranzen. Außerdem liefert es nach dem Eloxieren gleichbleibende Ergebnisse.
Es eignet sich für nahezu alle universell einsetzbaren, im CNC-Verfahren bearbeiteten Aluminiumteile.
Typische Anwendungsbereiche: Automatisierungsvorrichtungen, Modulhalterungen, Flansche und verschiedene Präzisionsbauteile. Sofern keine besonderen Materialanforderungen bestehen, ist 6061 in der Regel eine sichere und kostengünstige Wahl.
6063 wird hauptsächlich für stranggepresste Aluminiumprofile verwendet. Es ist weicher als 6061 und neigt bei der Bearbeitung möglicherweise etwas stärker zum Festfressen, bietet jedoch nach dem Eloxieren ein hervorragendes Oberflächenbild.
Typische Anwendungsbereiche: Aluminiumrahmen, Zierleisten und bearbeitete Bauteile aus stranggepressten Profilen.
6063 ist im Allgemeinen nicht die beste Wahl für Präzisionsbauteile, bei denen ein starker Materialabtrag erforderlich ist.
6082 enthält relativ hohe Anteile an Magnesium und Silizium und weist im Vergleich zu vielen anderen Legierungen der 6xxx-Reihe eine höhere Festigkeit sowie eine gute Verschleißfestigkeit und Schwingungsfestigkeit auf.
Typische Anwendungsbereiche: Hochbelastbare Bauteile, Teile für Bau- und Industriemaschinen sowie Trägerplatten für Stanz- und Formwerkzeuge.
Zink ist das wichtigste Legierungselement. Nach einer Wärmebehandlung auf Zustände wie T6 oder T73 können diese Legierungen eine extrem hohe Festigkeit erreichen.
Bearbeitungseigenschaften: Aluminium der 7xxx-Serie ist hart, lässt sich leicht zerspanen und bildet saubere, gut gebrochene Späne. Allerdings entsteht bei der Bearbeitung mehr Wärme, weshalb eine ausreichende Kühlmittelzufuhr unerlässlich ist.
Diese Legierungen können zudem erhebliche innere Restspannungen aufweisen. Nach der Grobbearbeitung wird häufig ein Spannungsabbauprozess oder ein Stabilisierungsverfahren vor der Feinbearbeitung empfohlen, um das Risiko einer Verformung des Werkstücks zu verringern.
Die Korrosionsbeständigkeit ist nicht so gut wie die von Aluminium der 5xxx- oder 6xxx-Reihe. Eloxierte Oberflächen wirken zudem tendenziell dunkler, weshalb für funktionale Anwendungen häufig eine Harteloxierung zum Einsatz kommt.
Typische Anwendungsbereiche: Luft- und Raumfahrtkomponenten, Drohnenkonstruktionen, Form- und Werkzeugblöcke, hochwertige Vorrichtungen sowie Rennsportkomponenten.
Einschränkungen: Hohe Materialkosten und relativ geringe Korrosionsbeständigkeit.
Diese Legierungen weisen einen relativ hohen Siliziumgehalt auf. Die Bauteile werden zunächst im Druckgussverfahren gefertigt, während anschließend vor allem die CNC-Bearbeitung für Präzisionsfräsen, Bohren, Gewindeschneiden und andere Nachbearbeitungsvorgänge zum Einsatz kommt.
Herausforderungen bei der Bearbeitung: Harte Siliziumpartikel beschleunigen den Verschleiß der Schneidwerkzeuge. Druckgussrohlinge können zudem Porositäten, Hohlräume und andere Gussfehler aufweisen.
Eine Eloxierung in Naturfarbe ist in der Regel ungeeignet, da der hohe Siliziumgehalt und die Gussstruktur zu einer ungleichmäßigen oder unansehnlichen Oberfläche führen können. Daher kommen häufiger Lackierung, Pulverbeschichtung oder andere Beschichtungsverfahren zum Einsatz.
Typische Produkte: Motorgehäuse, Ventilkörper und Druckgussteile für Kleingeräte.
| Anmeldung | Empfohlene Klassenstufen | Beschreibung |
|---|---|---|
| Hohe Wärmeleitfähigkeit / Wärmeableitung | 1070 / 6101 | Hohe Wärmeleitfähigkeit, geeignet für Kühlkörper und Komponenten des Wärmemanagements. |
| Reflektierende Teile mit Spiegelglanz | 1060 | Hochreines Aluminium, das nach dem Polieren einen hohen Reflexionsgrad erreicht. |
| Verschleißfeste Bauteile | 4032 / 7068 | Geeignet für Gleitbauteile, Kolben und andere verschleißfeste Anwendungen. |
| Schweißkonstruktionen | 5083 / 6061 | Gute Schweißbarkeit und gute strukturelle Stabilität. |
| Reihe | Typische Noten | Stärke | Bearbeitbarkeit | Eloxieren | Korrosionsbeständigkeit | Typische Anwendungsbereiche |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1xxx — Reines Aluminium | 1060 / 1070 | Sehr niedrig | Schlecht; neigt dazu, an Werkzeugen zu kleben | Strahlend, hervorragendes Erscheinungsbild | Gut | Kühlkörper, Zierteile |
| 2xxx — hochfestes Aluminium | 2024 | Hoch | Gut | Schlecht | Schlecht | Hochfeste Bauteile für die Luft- und Raumfahrt |
| 3xxx — Korrosionsbeständiges Aluminium | 3003 | Gering bis mäßig | In Ordnung; etwas klebrig | Gut | Ausgezeichnet | Außengehäuse |
| 5xxx — Aluminium-Magnesium | 5052 / 5083 | Mäßig | Befriedigend; spürbares Hängenbleiben des Werkzeugs | Gut | Ausgezeichnet | Geräte und Elektronikgehäuse |
| 6xxx — Allzweck-Aluminium | 6061-T6 | Mittel bis hoch | Ausgezeichnet | Konsequent | Gut | Befestigungselemente und Präzisionsbauteile |
| 7xxx — Ultrahochfestes Aluminium | 7075-T6 | Sehr hoch | Gut, führt jedoch zu stärkerem Werkzeugverschleiß | Dunkleres Finish | Mäßig | Luft- und Raumfahrtkomponenten und Hochleistungsvorrichtungen |
| Aluminiumdruckguss | A383 / A380 | Gering bis mäßig | Schleifmittel für Schneidwerkzeuge | Im Allgemeinen ungeeignet | Mäßig | Nachbearbeitung von Druckgussteilen |
Teilen Sie uns Ihre Zeichnung, Ihr Material, Ihr Toleranzziel oder Ihre Anwendungsfrage mit. Unser Ingenieurteam kann Ihnen helfen, den Bearbeitungsweg zu prüfen und einen praktischen nächsten Schritt vorzuschlagen.
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