Gussaluminiumlegierungen – Typen und Markierungen
Aluminiumlegierungen werden in Guss- und Umformlegierungen unterteilt.
I. Gießen von Aluminiumlegierungen
Die Hauptbestandteile von Gussaluminiumlegierungen sind: Silizium, Kupfer, Magnesium und in einigen Legierungen auch Mangan, Nickel und Titan. Am häufigsten werden Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumanteil verwendet. Der Siliziumgehalt in Gussaluminiumlegierungen beträgt 0,8 bis 23 % Si. Die AlSi21CuNi-Legierung, auch Silusil genannt, enthält 20–23 % Silizium, 1,1–1,5 % Kupfer, 0,5–0,9 % Magnesium, 0,1–0,3 % Mangan, 0,8–1,1 % Nickel und wird für Gussteile von hochbelasteten Kolben von Verbrennungsmotoren verwendet . Es handelt sich grundsätzlich um Druckguss.
Aluminiumlegierungen mit 10–13 % Silizium werden Silumin genannt. Typische Silumine sind AlSi11- und AlSi3Mg1CuNi-Legierungen. Das erste enthält 10–13 % Si und wird zum Gießen von Teilen mit komplexen Formen, mittlerer Belastung, Betrieb bei erhöhten Temperaturen und Korrosionsbeständigkeit auch im Meerwasser verwendet. Es verfügt über gute Festigkeitseigenschaften und eine gute Schweißbarkeit. Die Legierung AlSil3MglCuNi enthält 11,5–13 % Si, 0,8–1,5 % Cu, 0,8–1,5 % Mg und 0,8–1,3 % Ni und wird zum Gießen von Kolben von Verbrennungsmotoren verwendet.
Aluminium-Kupfer-Legierungen haben gute Gusseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit, neigen jedoch zu Heißrissen. Die AlCu4-Legierung enthält 4 + 5 % Cu und wird für Tafelgeschirr und Gussteile verwendet, die eine gute Gießbarkeit und Plastizität erfordern. Die AlCu4TiMg-Legierung enthält 4,2–5 % Cu, 0,15–0,4 Mg, 0,15–0,30 Ti und wird für Gussteile von Automobilteilen sowie für mittel- und hochbelastete Gussteile für die Maschinenindustrie verwendet. Für Gussteile mit hoher Korrosionsbeständigkeit werden Aluminium-Magnesium-Legierungen wie AlMg10 und AlMgSi1 verwendet.
II. Aluminiumlegierungen zum Umformen
Diese Legierungen haben einen geringeren Anteil an Legierungszusätzen als Aluminiumgusslegierungen. Dies liegt daran, dass große Mengen an Legierungszusätzen die plastischen Eigenschaften der Legierung bestimmen. Die Hauptbestandteile der umzuformenden Aluminiumlegierungen sind: Magnesium, Kupfer, Mangan, Silizium und in geringerem Maße auch Nickel, Eisen, Zink, Chrom und Titan.
Aluminium- und Magnesiumlegierungen zeichnen sich durch eine gute Korrosions- und Meerwasserbeständigkeit aus. Die AlMg1-Legierung mit 0,74–1,2 % Mg ist für die Kalt- und Warmumformung geeignet; Es eignet sich besonders zum Tiefziehen und Schweißen. Es wird für gesenkgeschmiedete und gestanzte Teile, für Geräteteile in der Chemie- und Lebensmittelindustrie verwendet. Die AlMg4,5Mn-Legierung enthält 4–4,9 % Mg und 0,4–1 % Mn; Es wird zur Kalt- und Warmumformung eingesetzt. Als korrosionsbeständige Legierung eignet es sich für belastete Schiffskonstruktionen und die chemische Industrie.
Diese Legierung sowie AlMg2- und AlMg5-Legierungen werden Hydronalium genannt. Flugzeuglegierungen – AlMg1SiCu und AlMg1Si – werden zur Herstellung mittelbelasteter Elemente von Flugzeugstrukturen, Kraftfahrzeugen, Tiefziehteilen und im Gesenk geschmiedeten Teilen mit komplexen Formen verwendet.
Aluminiumlegierungen mit Kupfer und Magnesium, teilweise auch mit Mangan und Silizium zeichnen sich durch eine hohe plastische Beständigkeit bei Kalt- und Warmumformung aus. Diese Legierungen werden hauptsächlich für Flugzeugstrukturen verwendet. Mehrkomponentenlegierungen, sogenannte Durallegierungen, werden in der Industrie häufig verwendet. Dazu gehören AlCu4Mg-, AlCu4Mg1A-, AlCu4Mg- und AlCu4M1-Legierungen, die für Nieten für Flugzeugstrukturen, belastete Elemente von Flugzeugstrukturen und Kraftfahrzeugen sowie Strukturbauelemente verwendet werden. Duraluminium ist sehr korrosionsbeständig und erreicht nach der Aushärtung durch Wärmebehandlung eine erhebliche Festigkeit (29 ÷ 440 MPa).
Für Teile, die bei hohen Temperaturen bis zu 300 °C betrieben werden, insbesondere in Flugzeugstrukturen, werden Legierungen mit Zusatz von Eisen und Nickel verwendet, d. h. AlCu2Mg2NiSi und AlCu2Mg2Ni1. Sie eignen sich für die Warmumformung und insbesondere für das Gesenkschmieden.
Legierungen mit Zinkzusatz – AlZn6Mg2Cu und AlZn5Mg1 – werden für hochbelastete Elemente verschiedener Strukturen, insbesondere Flugzeuge, verwendet.
Gemäß PN-EN 573-3:2005 werden 17 Aluminiumsorten mit unterschiedlichen Reinheitsgraden von 99,0 bis 99,99 % Al hergestellt. Die Kennzeichnung besteht aus einer Buchstabenfolge und einer Zahl, die den Aluminiumgehalt in % angibt, und manchmal wird am Ende das chemische Symbol des Elements hinzugefügt, aus dem die Hauptbeimischung besteht, z. B. EN AW-A199.5Ti. EN bedeutet eine auf chemischen Symbolen basierende Kodierung, A – Aluminium, W – Produkte und Barren für die Kunststoffverarbeitung, 99,5 – reiner Al-Gehalt in %, Ti – Symbol des Elements (Titan), das eine besondere Beimischung darstellt. In der Elektroindustrie eingesetzte Aluminiumgüten sind zusätzlich mit dem Buchstaben E gekennzeichnet, z.B. EN AW-EA199.7.
Es wird zwischen Aluminiumlegierungen für die Umformung (PN-EN 573-3:2005) und Gießereilegierungen (PN-EN 1706:2001) unterschieden. Er nennt es leichte Füße. Am häufigsten sind die Hauptlegierungselemente: Kupfer, Silizium, Magnesium, Mangan und Zink. Ähnlich wie Stahl sind Al-Legierungen mit Symbolen und Zahlen gekennzeichnet.
Die Norm PN-EN 573-1:2006 gilt für Aluminium und seine Legierungen im Hinblick auf: chemische Zusammensetzung, Art der plastisch verarbeiteten Produkte und das vierstellige Zahlensystem XXXX. Die erste Ziffer kann unlegiertes Aluminium oder eine bestimmte Gruppe von Aluminiumlegierungen angeben, die durch das Hauptlegierungselement (mit dem höchsten prozentualen Gehalt) bestimmt wird. Die durch die erste Ziffer identifizierten Legierungsgruppen sind wie folgt:
- 1xxx – unlegiertes Aluminium mit 99,0 % Al und mehr – Gruppe 1000.
Die übrigen Legierungsgruppen enthalten folgende Hauptlegierungsbestandteile:
- 2xxx – Kupfer Cu – Legierungsgruppe 2000,
- 3xxx – Mangan Mn – Legierungsgruppe 3000,
- 4xxx – Silizium Si – Legierungsgruppe 4000,
- 5xxx – Magnesium Mg – Legierungsgruppe 5000,
- 6xxx – Magnesium und Silizium Mg2Si – Legierungsgruppe 6000,
- 7xxx – Zink Zn – Legierungsgruppe 7000,
- 8xxx – andere Elemente – Legierungsgruppe 8000,
- 9xxx – nicht verwendet – Legierungsgruppe 9000 (zukünftige Verwendung).
Die zweite Ziffer in der xXxx-Bezeichnung weist auf Aluminiummodifikationen hin. Der Wert 0 bedeutet keine Modifikation, während die Zahlen von 1 bis 9 eine Modifikation des Aluminiums entsprechend den Grenzen des arithmetischen Durchschnittsgehalts an Legierungselementen in reinem Aluminium bedeuten. Die letzten beiden Ziffern xxXX in der 1000er-Gruppe geben den Anteil an reinem Aluminium an. In den übrigen Gruppen haben sie keine besondere Bedeutung, sondern kennzeichnen lediglich unterschiedliche Aluminiumlegierungen in bestimmten Gruppen.
Die Norm PN-EN 573-3:2005 enthält ein Kennzeichnungssystem für Aluminium und seine Legierungen auf der Grundlage chemischer Symbole. Beispiele für Markierungen für unlegiertes Aluminium: EN AW-1199 [Al 99,99], EN AW-1070 [Al 99,7], EN AW-1100 [Al 0Cu] (enthält einen geringen Zusatz von Cu). Beispiele für die Kennzeichnung von Aluminiumlegierungen für die Knetbearbeitung (Symbol W): EN AW-5251 [Al Mg2], EN AW-60630 [Al Mg0,7Si], EN AW-7075 [Al Zn5,5MgCu], EN AW-3005 [Al MnlMg0,5]. Es ist erlaubt, auf eckige Klammern zu verzichten und symbolische oder digitale Markierungen zu verwenden, z. B. EN AW-AlMg4Mn oder nur 5083 (PA13 gemäß PN), EN AW-AlMg1SilMn0,6 oder 6082 (PA4 gemäß PN), EN AW-AlCu4Mg2 oder 2024 (PA7 gemäß PN). PN). Die prozentuale Zusammensetzung der Grundlegierungselemente drückt den durchschnittlichen Gehalt des Bereichs aus, gerundet auf die nächste ganze Zahl oder 5/10 und für Gehalte < 1 % bis 1/10 %. Bei einigen Legierungszusätzen sind die Symbole nach abnehmendem Elementgehalt geordnet.
Die Norm PN-EN 1706:2001 sieht die Kennzeichnung von Wärmebehandlungsprozessen für Produkte vor. Sie sind wie folgt:
- F – hergestelltes Produkt,
- O – geglühtes Produkt,
- Tl – Produkt, das von erhöhter Temperatur abgekühlt und natürlich gealtert ist,
- T4 – übersättigtes Produkt und bei Bedarf natürlich gealtert,
- T5 – Produkt, das von erhöhter Temperatur abgekühlt und künstlich gealtert wurde,
- T6 – übersättigtes und künstlich gealtertes Produkt,
- T64 – übersättigtes Produkt und künstlich bei der Temperatur des Grundzustandes gealtert,
- T7 – übersättigtes und künstlich gealtertes (stabilisiertes) Produkt.
Gusslegierungen sind in ihrer Bezeichnung mit dem Buchstaben C gekennzeichnet, z.B. EN AC-AlCu4MgTi, EN AC 2100 und EN AC-AlSi11 (AK11 gemäß PN), EN AC-AlMg7 (AK7 gemäß PN), EN AC-AlSi6Cu4 (AK64 gemäß PN), (~EN AC-AlSi5Cu1Mg entspricht ungefähr zur Zusammensetzung von Silumin, gekennzeichnet nach PN als AK51).
Nicht alle in Polen verwendeten Aluminiumlegierungen haben ihre Entsprechungen in den PN-EN-Normen, obwohl die Anzahl der darin enthaltenen verschiedenen Arten von Aluminiumlegierungen sehr groß ist.
Hergestellt auf Basis von KOWEZIU-Materialien. https://strefainzyniera.pl/artykul/1234/aluminium-i-jego-stopy