Aluminium. Kennwert DIN. Aluminium- Knetlegierungen. Al 99,99

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1 Kennwerte Kennwert Reinstaluminium Al 99,99 Aluminium- Knetlegierungen Dichte in g/cm³ 2,7 2,64 - (EN AW-5019) 2,85 (EN AW-2007) Thermischer Ausdehnungskoeffizient in 10-6 / K im Bereich 20 bis 100 C Elektrische Leitfähigkeit in 1/mΩ mm² 23,6 22,8-24,2 DIN (EN AW-2014) (EN AW-5083) 37,7 16 (EN AW-5083) 1 / mω mm 15 (EN AW-5019) Wärmeleitfähigkeit in W / m K 235 Bis zu 110 (EN AW-5083) Erstarrungsbereich 660/ /654 (EN AW-3003) Solidus-/Liquiduspunkt in C 585/ /640 (EN AW-6060) (EN AW-7075) Vorlesung Leichtmetalle, Siegen 2008

2 Bedarf in Deutschland 2006 Maschinenbau 9% Bauwesen 15% Verpackung 10% Verkehrssektor 43% Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Eisen- und Stahlindustrie 6% Elektrotechnik 5% Haushaltwaren 5% Sonstige Märkte 7% Quelle: Gesamtverband der Aluminiumindustrie

3 Legierungstypen (Knetlegierungen) Gliederung nach chemischer Zusammensetzung (DIN EN 573-3) 3) Leg.- Reihe Haupt- LE Gehaltsspektrum Weitere LE Sortenanzahl 1) Leg.- Reihe Haupt- LE Gehaltsspektrum Weitere LE Sortenanzahl 1) Vorlesung Leichtmetalle, S iegen xxx Al min. 99,0 unlegiert 7 (17) % 3 xxx Mn 0,5-1,5 % Mg, Cu 5(15) 4 xxx Si 0817%M 0,8-1,7 Mg, Bi, Fe, 10 (14) CuNi 5 xxx Mg 0,5-6 % Mn, (Cr, Zr) 14 (54) Al natu urhart 2 xxx Cu 2-6 % Mg, Mn, Bi, Pb, Si 10 (17) 6 xxx MgSi 0,5-1,5 % Mn, Cu, Pb 13 (33) 7 xxx Zn 5-7% Mg, Cu, Ag, Zr 26 (27) 8 xxx Sonst. 0,5-2 % Fe, FeSi, 8 (13) (z.b. Fe) FeSiCu 1) Originalsorten (Gesamtzahl in Klammern) Mn Si Mg Zn Cu AlMn AlMgMn AlMg AlSi AlSiCu AlMgSi AlZnMg AlZnMgCu Nicht aushärtbare Legierungen Aushärtbare Legierungen AlCuMg aush härtbar

4 Wärmebehandlung Zeit in h Temperatur in C Vorlesung Leichtmetalle, Siegen 2008

5 Knetlegierungen, Zustand Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Nicht aushärtbare Legierungen Zustandsbezeichnungen eichn ngen (DIN EN 515/93) Aushärtbare Legierungen Symbol Zustand Bemerkungen -F Herstellungs- keine Grenzwerte der mech. zustand Eigenschaften -O weichgeglüht um möglichst geringe Festigkeiten zu erzielen -O1 bei hoher Temperatur geglüht und langsam abgekühlt thermomechanisch behandelt für -O2 nachfolgende superplastische Verformung -O3 homogenisiert, Verformungsgrad von Gießdraht und Gießbändern verbessert -H um festgelegte mechanische kaltverfestigt Eigenschaften zu erreichen -H1 2 nur kaltverfestigt, (viertelhart) ohne zusätzliche -H1 4 (halbhart) thermische -H1 6 Behandlung (dreiviertelhart) -H1 8 (vollhart) -H2 x geringfügig rückgeglüht -H3 x stabilisiert, mechanische Eigenschaften und dumformvermögen verbessert -H4 x einbrennlackiert, d.h. teilweise entfestigt Symbol Zustand Bemerkungen instabiler Zustand, für Legierungen, die nach dem -W lösungsgeglüht aushärten, eine angehängte Zeit für das Kaltauslagern Lösungsglühen spontan bei Raumtemperatur macht den Zustand eindeutig, z.b. W 1/2 h -T um stabilen Zustand zu erreichen -T1 Abgeschreckt aus der Warmumformungstemperatur und kaltausgelagert -T2 Abgeschreckt aus der Warmumformungstemperatur, kaltumgeformt und kaltausgelagert -T3 Lösungsgeglüht, kaltumgeformt und kaltausgelagert -T4 wärmebehandelt lösungsgeglüht und kaltausgelagert -T5 Abgeschreckt aus der Warmumformungstemperatur und warmausgelagert -T6 lösungsgeglüht und warmausgelagert lösungsgeglüht und überhärtet / stabilisiert; verbessert -T7 Bruchzähigkeit und Beständigkeit gegen Spannungsriss- und Schichtkorrosion -T8 -T9 lösungsgeglüht, kaltumgeformt und warmausgelagert lösungsgeglüht, warmausgelagert und kaltumgeformt

6 Aluminium Zugfestigkeit Rm in MPa Vorlesung Leichtmetalle, Siegen 2008

7 Mechanische Eigenschaften (1) Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Knetlegierungen, nicht aushärtbar Bezeichnung nach Kurzzeichen und Zustand nach Halbzeugart R m R P0,2 A 50 mm Zustand Blechdicken bzw. Wanddickenbereich DIN EN 573 DIN EN 573 DIN EN 515 N/mm² N/mm² % mm O/H weich 6-12,5 Bänder bis 3 H kaltgewalzt 3-6 mm Dicke; AW-1050A Al99,5 H rückgeglüht 3-6 Bleche H19* kaltgewalzt 1,5-3 F, H12 Profile gepresst jede Wanddicke O/H111 Bänder bis weich 6-12,5 AW-3003 AlMn1Cu H12 mm Dicke; kaltgewalzt 6-12,5 H19* Bleche kaltgewalzt 1,5-3 AW-3004 AlMn1Mg1 O/H weich 1,5-3 Bänder bis 3 H kaltgewalzt 1,5-3 mm Dicke; H rückgeglüht 15 1,5-3 Bleche H19* kaltgewalzt 0,2-1,5 O/H weich 3-6 Bänder bis 3 H kaltgewalzt 6-12,5 mm Dicke; AW-5049 und AW- AlMg2Mn0,8 und H rückgeglüht 6-12,5 Bleche 5754 AlMg3 H18* kaltgewalzt l 05 0,5-3 AW-5754 AlMg3 F, H112 Profile gepresst bis 25 O/H weich 6-12,5 AW-5454 AlMg3Mn H22/H32 Bleche ,5 rückgeglüht H28/H38* ,2-3 F/ Profile gepresst jede Wanddicke O/H weich 6-12,5 AW-5083 AlMg4,5Mn0,7 H12 Bleche ,5 rückgeglüht H16* ,5-4 d file) ung erreicht wird hdehnung EN (Prof für eine Legieru ze; A 50mm =Bruch und EN 754-2, m der Festigkeit,2 % Dehngrenz Bleche/Bänder) en das Maximum stigkeit; R P0,2 =0 mäß EN (B ffzustand, für de R m =Zugfes Werte gem * Werkstof

8 Mechanische Eigenschaften (2) Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Knetlegierungen, aushärtbar Bezeichnung Kurzzeichen und Zustand Blechdicken bzw. nach nach Halbzeugart R m R P0,2 A 50 mm Zustand Wanddickenbereich DIN EN 573 DIN EN 573 DIN EN 515 N/mm² N/mm² % mm T bis 3 AW-6060 AlMgSi T6 Profile warmausgehärtet 3-25 T66* bis 3 AW-6063 AlMg0,7Si T bis 10 Profile warmausgehärtet T Vollprofil AW-6005A AlSiMg(A) T6 Profile > T warmausgehärtet Hohlprofil bis 5 T6 Profile Vollprofil bis 20 T Hohlprofil AW-6082 AlSiMgMn T6* warmausgehärtet >5-15 T6* ,5-3 Bleche T6* T ,5 AW-7020 AlZn4,5Mg1 T6 Profile bis 40 T6 Bleche warmausgehärtet 3-12,5 T6 Profile bis 25 T AW-7075 AlZn5,5MgCu T6* Bleche warmausgehärtet 3-6 d file) ung erreicht wird hdehnung EN (Prof für eine Legieru ze; A 50mm =Bruch und EN 754-2, m der Festigkeit,2 % Dehngrenz Bleche/Bänder) en das Maximum stigkeit; R P0,2 =0 mäß EN (B ffzustand, für de R m =Zugfes Werte gem * Werkstof

9 Mechanische Eigenschaften (3) Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Sandguss Werkstoff-Nr. Kurzzeichen nicht wärmebehandelt wärmebehandelt EN AC- EN AC- R m R p0,2 A HB Zustand R m R p0,2 A HB N/mm² N/mm² % N/mm² N/mm² % AlCu4MgTi T AlCu4Ti T T x AlSi2MgTi T x AlSi7Mg T AlSi7Mg0,3 T x AlSi7Mg0,6 T AlSi10Mg(a) T x AlSi10Mg(b) T AlSi10Mg(Cu) T AlSi9Mg T AlSi x AlSi12(b) AlSi12(a) AlSi6Cu x AlSi5Cu3Mn T < x AlSi5Cu1Mg T T < AlSi8Cu x AlSi9Cu1Mg x AlSi7Cu AlSi12(Cu) x AlMg3(b) AlMg3(a) AlMg AlMg5(Si) x AlZn5Mg T R m =Zugfestigkeit; R P0,2 =0,2 % Dehngrenze A=Dehnung X: in Deutschland nicht üblich; durch andere geeignete Legierungen ersetzbar

10 Mechanische Eigenschaften (4) Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Kokillenguss (1) Werkstoff-Nr. Kurzzeichen nicht wärmebehandelt wärmebehandelt EN AC- EN AC- R m R p0,2 A HB Zustand R m R p0,2 A HB N/mm² N/mm² % N/mm² N/mm² % AlCu4MgTi T AlCu4Ti T T x AlSi2MgTi T x AlSi7Mg ,5 55 T T x AlSi7Mg0,3 AlSi7Mg0,6 T6 T T64 T AlSi10Mg(a) T T x AlSi10Mg(b) T T AlSi10Mg(Cu) T AlSi9Mg T T AlSi x AlSi12(b) R m =Zugfestigkeit; R P0,2 =0,2 % Dehngrenze A=Dehnung X: in Deutschland nicht üblich; durch andere geeignete Legierungen ersetzbar

11 Mechanische Eigenschaften (5) Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Kokillenguss (2) Werkstoff-Nr. Kurzzeichen nicht wärmebehandelt wärmebehandelt EN AC- EN AC- R m R p0,2 A HB Zustand R m R p0,2 A HB N/mm² N/mm² % N/mm² N/mm² % AlSi12(a) AlSi6Cu x AlSi5Cu3Mg T ,5 85 T < x AlSi5Cu3Mn T < x AlSi5Cu1Mg T T < x AlSi5Cu3 T AlSi8Cu x AlSi7Cu3Mg x AlSi9Cu1Mg T , x AlSi7Cu AlSi12(Cu) AlSi12CuNiMg T <1 90 T < x AlMg3(b) AlMg3(a) AlMg AlMg5(Si) x AlZn5Mg T R m =Zugfestigkeit; R P0,2 =0,2 % Dehngrenze A=Dehnung X: in Deutschland nicht üblich; durch andere geeignete Legierungen ersetzbar

12 Mechanische Eigenschaften (6) Druckguss Vorlesung Leichtmetalle, Siegen 2008 Legierungsgruppe Werkstoff-Nr. Kurzzeichen R m R p0,2 A HB EN AC- EN AC- N/mm² N/mm² % AlSi10Mg AlSi10Mg(Fe) AlSi AlSi12(Fe) x AlSi AlSi9Cu AlSi9Cu3(Fe) < x AlSi11Cu2(Fe) < x AlSi8Cu x AlSi9Cu3(Fe)(Zn) <1 80 AlSi(Cu) AlSi12Cu1(Fe) AlMg AlMg R m =Zugfestigkeit; R P0,2 =0,2 % Dehngrenze A=Dehnung X: in Deutschland nicht üblich; durch andere geeignete Legierungen ersetzbar

13 Formung Stranggießen Fließpressen gegen die Stempelbewegung (Rückwärtsfließpressen) Vorlesung Fließpressen mit der und gegen die Stempelbewegung (kombiniertes Fließpressen) Leichtmetalle, S iegen 2008 Fließpressen mit der Stempelbewegung (Vorwärtsfließpressen)

14 Beispiele (1) Bandprofile, rollgeformt oder durch eine Matrize gezogen (Rolladenprofil) Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Bänder und Bleche, durch Rollformen profiliert

15 Beispiele (2) Profile, stranggegossen Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Im Verbund stranggepresste Al-Stromschiene

16 Fügen Blindniet Gewindeformende Schrauben in Schraubkanälen von Al-Profilen Becher-Blindniet Presslaschen- Blindniet Fügen durch Umformen Vorlesung Leichtmetalle, Siegen 2008 Senkrecht zur Pressrichtung In Pressrichtung

17 Anwendungen Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Transport und Verkehr Bauwesen Maschinenbau und Feinmechanik Elektrotechnik Apparatebau Küche, Haushalt und Metallwaren Verpackung Kunstgewerbe Dacheindeckung Spencer Street Station, Melbourne (Corus)

18 Anwendungen Lageraufnahme (Golf) Wärmetauscher (Strangpressprofile und Bleche) (Brökelmann) Vorlesung Grundform: Strangpressprofil (Honsel) Schiffsrumpf- f Konstruktion Leichtmetalle, S iegen 2008 Flugzeugdruckspant (Airbus)

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