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 660/660 643/654 (EN AW-3003) Solidus-/Liquiduspunkt in C 585/650 480/640 (EN AW-6060) (EN AW-7075) Vorlesung Leichtmetalle, Siegen 2008
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
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 2008 1 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
Wärmebehandlung Zeit in h Temperatur in C Vorlesung Leichtmetalle, Siegen 2008
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
Aluminium Zugfestigkeit Rm in MPa Vorlesung Leichtmetalle, Siegen 2008
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/H111 65 20 35 weich 6-12,5 Bänder bis 3 H12 85 65 7 kaltgewalzt 3-6 mm Dicke; AW-1050A Al99,5 H22 85 55 11 rückgeglüht 3-6 Bleche H19* 150 130 1 kaltgewalzt 1,5-3 F, H12 Profile 60 20 23 gepresst jede Wanddicke O/H111 Bänder bis 3 95 35 24 weich 6-12,5 AW-3003 AlMn1Cu H12 mm Dicke; 120 90 7 kaltgewalzt 6-12,5 H19* Bleche 210 180 2 kaltgewalzt 1,5-3 AW-3004 AlMn1Mg1 O/H111 155 60 15 weich 1,5-3 Bänder bis 3 H12 190 155 kaltgewalzt 1,5-3 mm Dicke; H22 190 145 rückgeglüht 15 1,5-3 Bleche H19* 270 240 kaltgewalzt 0,2-1,5 O/H111 190 80 18 weich 3-6 Bänder bis 3 H12 220 170 9 kaltgewalzt 6-12,5 mm Dicke; AW-5049 und AW- AlMg2Mn0,8 und H22 220 130 10 rückgeglüht 6-12,5 Bleche 5754 AlMg3 H18* 290 250 2 kaltgewalzt l 05 0,5-3 AW-5754 AlMg3 F, H112 Profile 180 80 12 gepresst bis 25 O/H111 215 85 18 weich 6-12,5 AW-5454 AlMg3Mn H22/H32 Bleche 250 180 10 6-12,5 rückgeglüht H28/H38* 310 250 3 0,2-3 F/ Profile 270 110 10 gepresst jede Wanddicke O/H111 275 125 16 weich 6-12,5 AW-5083 AlMg4,5Mn0,7 H12 Bleche 315 250 7 6-12,5 rückgeglüht H16* 360 300 2 0,5-4 d file) ung erreicht wird hdehnung EN 755-2 (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 485-2 (B ffzustand, für de R m =Zugfes Werte gem * Werkstof
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 T6 190 150 6 bis 3 AW-6060 AlMgSi T6 Profile 170 140 6 warmausgehärtet 3-25 T66* 215 160 6 bis 3 AW-6063 AlMg0,7Si T6 215 170 6 bis 10 Profile warmausgehärtet 195 160 6 10-25 T6 260 215 Vollprofil AW-6005A AlSiMg(A) T6 Profile 255 215 6 >50-100 T6 270 225 6 warmausgehärtet Hohlprofil bis 5 T6 Profile 295 250 6 Vollprofil bis 20 T6 310 260 Hohlprofil AW-6082 AlSiMgMn T6* 310 260 warmausgehärtet >5-15 T6* 310 260 1,5-3 Bleche T6* 310 260 3-6 T66 300 255 6-12,5 AW-7020 AlZn4,5Mg1 T6 Profile 350 290 8 bis 40 T6 Bleche 350 280 10 warmausgehärtet 3-12,5 T6 Profile 530 460 4 bis 25 T62 490 390 80-90 AW-7075 AlZn5,5MgCu T6* Bleche 545 475 8 warmausgehärtet 3-6 d file) ung erreicht wird hdehnung EN 755-2 (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 485-2 (B ffzustand, für de R m =Zugfes Werte gem * Werkstof
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 % 21000 AlCu4MgTi T4 300 200 5 90 21100 AlCu4Ti T6 300 200 3 95 T64 280 180 5 85 41000x AlSi2MgTi 140 70 3 50 T6 240 180 3 85 42000x AlSi7Mg 140 80 2 50 T6 220 180 1 75 42100 AlSi7Mg0,3 T6 230 190 2 75 42200x AlSi7Mg0,6 T6 250 210 1 85 43000 AlSi10Mg(a) 150 80 2 50 T6 220 180 1 75 43100x AlSi10Mg(b) 150 80 2 50 T6 220 180 1 75 43200 AlSi10Mg(Cu) 160 80 1 50 T6 220 180 1 75 43300 AlSi9Mg T6 230 190 2 75 44000 AlSi11 150 70 6 45 44100x AlSi12(b) 150 70 4 50 44200 AlSi12(a) 150 70 5 50 45000 AlSi6Cu4 150 90 1 60 45200x AlSi5Cu3Mn 140 70 1 60 T6 230 200 <1 90 45300x AlSi5Cu1Mg T4 170 120 2 80 T6 230 200 <1 100 46200 AlSi8Cu3 150 90 1 60 46400x AlSi9Cu1Mg 135 90 1 60 46600x AlSi7Cu2 150 90 1 60 47000 AlSi12(Cu) 150 80 1 50 51000x AlMg3(b) 140 70 3 50 51100 AlMg3(a) 140 70 3 50 51300 AlMg5 160 90 3 55 51400 AlMg5(Si) 160 100 3 60 71000x AlZn5Mg T1 190 120 4 60 R m =Zugfestigkeit; R P0,2 =0,2 % Dehngrenze A=Dehnung X: in Deutschland nicht üblich; durch andere geeignete Legierungen ersetzbar
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 % 21000 AlCu4MgTi T4 320 200 8 95 21100 AlCu4Ti T6 330 220 7 95 T64 280 180 8 90 41000x AlSi2MgTi 170 70 5 50 T6 260 180 5 85 42000x AlSi7Mg 170 90 2,5 55 T6 260 220 1 90 T64 240 200 2 80 42100x 42200 AlSi7Mg0,3 AlSi7Mg0,6 T6 T6 290 320 210 240 4 3 90 100 T64 T64 250 290 180 210 8 6 80 90 43000 AlSi10Mg(a) T6 260 220 1 90 T64 240 200 2 80 43100x AlSi10Mg(b) T6 260 220 1 90 T64 240 200 2 80 43200 AlSi10Mg(Cu) 180 90 1 55 T6 240 200 1 80 43300 AlSi9Mg T6 290 210 4 90 T64 250 180 6 80 44000 AlSi11 170 80 7 45 44100x AlSi12(b) 170 80 5 55 R m =Zugfestigkeit; R P0,2 =0,2 % Dehngrenze A=Dehnung X: in Deutschland nicht üblich; durch andere geeignete Legierungen ersetzbar
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 % 44200 AlSi12(a) 170 80 6 55 45000 AlSi6Cu4 170 100 1 75 45100x AlSi5Cu3Mg T4 270 180 2,5 85 T6 320 280 <1 110 45200x AlSi5Cu3Mn 160 80 1 70 T6 280 230 <1 90 45300x AlSi5Cu1Mg T4 230 140 3 85 T6 280 210 <1 110 45400x AlSi5Cu3 T4 230 110 6 75 46200 AlSi8Cu3 170 100 1 75 46300x AlSi7Cu3Mg 180 100 1 80 46400x AlSi9Cu1Mg 170 100 1 75 T6 275 235 1,5 105 46600x AlSi7Cu2 170 100 1 75 47000 AlSi12(Cu) 170 90 2 55 48000 AlSi12CuNiMg T5 200 185 <1 90 T6 280 240 <1 100 51000x AlMg3(b) 150 70 5 50 51100 AlMg3(a) 150 70 5 50 51300 AlMg5 180 100 4 60 51400 AlMg5(Si) 180 110 3 65 71000x AlZn5Mg T1 210 130 4 65 R m =Zugfestigkeit; R P0,2 =0,2 % Dehngrenze A=Dehnung X: in Deutschland nicht üblich; durch andere geeignete Legierungen ersetzbar
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 43400 AlSi10Mg(Fe) 240 140 1 70 AlSi 44300 AlSi12(Fe) 240 130 1 60 44400x AlSi9 220 120 2 55 AlSi9Cu 46000 AlSi9Cu3(Fe) 240 140 <1 80 46100x AlSi11Cu2(Fe) 240 140 <1 80 46200x AlSi8Cu3 240 140 1 80 46500x AlSi9Cu3(Fe)(Zn) 240 140 <1 80 AlSi(Cu) 47100 AlSi12Cu1(Fe) 240 140 1 70 AlMg 51200 AlMg9 200 130 1 70 R m =Zugfestigkeit; R P0,2 =0,2 % Dehngrenze A=Dehnung X: in Deutschland nicht üblich; durch andere geeignete Legierungen ersetzbar
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)
Beispiele (1) Bandprofile, rollgeformt oder durch eine Matrize gezogen (Rolladenprofil) Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Bänder und Bleche, durch Rollformen profiliert
Beispiele (2) Profile, stranggegossen Vorlesung Leichtmetalle, S iegen 2008 Im Verbund stranggepresste Al-Stromschiene
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
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)
Anwendungen Lageraufnahme (Golf) Wärmetauscher (Strangpressprofile und Bleche) (Brökelmann) Vorlesung Grundform: Strangpressprofil (Honsel) Schiffsrumpf- f Konstruktion Leichtmetalle, S iegen 2008 Flugzeugdruckspant (Airbus)