Schmiedealuminium erklärt: Zusammensetzung, Eigenschaften und Anwendungen

Schmiedealuminium wird geformt, indem es mechanischen Prozessen wie Walzen, Schmieden oder Extrudieren unterzogen wird, anstatt in Form gegossen zu werden. 

Dank seiner Stärke, Flexibilität und einfachen Art der Produktherstellung spielt es in der modernen Fertigung eine entscheidende Rolle. 

Allerdings bietet Aluminiumguss nicht dieselben Leistungsverbesserungen wie geschmiedete Varianten.

Die Zusammensetzung und Eigenschaften von geschmiedetem Aluminium sind der Grund, warum es in der Industrie und im Alltag so beliebt ist. Lassen Sie uns herausfinden, was es zu einem so wichtigen Bestandteil unseres Lebens macht.

Was bedeutet geschmiedetes Aluminium?

Schmiedealuminium bezieht sich auf Legierungen, die durch Schmieden, Walzen und Extrudieren geformt werden. Durch diese Prozesse wird Schmiedealuminium in seiner endgültigen Form stark und zuverlässig.

Der Prozess der Herstellung von geschmiedetem Aluminium

Schmiedealuminium wird durch verschiedene Verarbeitungsverfahren hergestellt, darunter Walzen, Extrudieren, Schmieden und Stanzen. 

Diese Verfahren basieren auf plastischer Verformung. Dabei wird Kraft angewendet, um das Metall in die gewünschte Form zu bringen, beispielsweise in Bleche, Stäbe, Rohre oder komplexe Bauteile. Je nach Verfahren und Legierung kann die Verformung bei Raumtemperatur (Kaltverformung) oder bei erhöhten Temperaturen (Warmverformung) erfolgen. 

In beiden Fällen wird das Metall ohne Schmelzen neu geformt, wodurch sein fester Zustand erhalten bleibt und seine strukturelle Festigkeit und Konsistenz verbessert wird.

Wichtige Eigenschaften von Aluminiumschmiedeteilen

Schmiedealuminium wird aufgrund seiner Eigenschaften gewählt, die die Produktion in den heutigen Fertigungsanlagen steigern.

• Robuste Effizienz: Da Aluminium leichter als Stahl ist, trägt geschmiedetes Aluminium dazu bei, Gebäude leichter zu machen und trotzdem sehr langlebig.
• Korrosionsbeständigkeit: Aluminium korrodiert nicht, da sich auf seiner Oberfläche eine natürliche Oxidschicht bildet. Deshalb funktioniert dieser Ansatz sowohl an Land als auch im Meer.
• Hervorragende Formbarkeit: Geschmiedetes Aluminium ist beim Formen sehr flexibel und lässt sich problemlos biegen oder schneiden. Dies ist besonders wichtig, wenn Ingenieure komplexe Teile konstruieren.
• Hohe Recyclingfähigkeit: Aluminiumschmieden kann mehrfach recycelt werden und behält dabei seine hervorragenden Eigenschaften. Das Wiedereinschmelzen von Aluminium benötigt nur 51 TP3T der Energie, die für die ursprüngliche Herstellung benötigt wurde. Dieser Prozess reduziert Abfall und schont die Umwelt.

Aufgrund dieser Eigenschaften wird geschmiedetes Aluminium hauptsächlich für präzise Konstruktionen, schwere Lasten tragende Träger und Systeme für elektrische und Heizzwecke verwendet. Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie

Klassifizierung von Aluminium-Knetlegierungen

Haben Sie sich schon einmal gefragt, warum Aluminiumlegierungen spezielle Namen haben? Alles hängt vom Bezeichnungssystem der vierstelligen Codes des International Alloy Designation System ab. 

Serie 1000

Die 1000er-Serie wird als „Reinaluminium“ bezeichnet, da der Zusatz von Zusätzen extrem gering ist. Da Edelstahl rein ist, weist er eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, hervorragende Korrosionsbeständigkeit und einfache Formgebung auf. 1000er-Legierungen werden für elektrische Sammelschienen und chemische Materialien verwendet, vor allem weil sie eine saubere Verarbeitung erfordern.

Serie 2000

In der 2000er-Serie (Aluminium-Kupfer-Legierungen) kommt nun Kupfer zum Einsatz. Das Einlöten von Kupfer für zusätzliche Härte ist eine gute Idee, allerdings muss das Material ausreichend wärmebehandelt werden, da es sonst seine optimale Leistung verliert. Piloten und Ingenieure bevorzugen diese Materialien, da sie typischerweise wichtige Teile eines Flugzeugs wie Tragflächen und Rumpf zusammenhalten.

Serie 3000

Mangan wird den 3000er Legierungen zugesetzt, um eine hohe Festigkeit zu gewährleisten und die Formgebung zu erleichtern. Sie lassen sich leicht formen und biegen, behalten aber auch unter Druck ihre Form. Für Dosen, Dächer und Fassadenverkleidungen sind 3000er Typen unverzichtbar, da sie Festigkeit und Flexibilität erfordern.

Serie 4000

Die Hauptfunktion der 4000er-Serie besteht in der Kontrolle des Schmelzflusses. Durch die Zugabe von Silizium in Aluminiumlegierungen sinkt deren Schmelzpunkt, sodass sich 4000er-Typen ideal zum Schweißen und Löten eignen. Ein 4000er-Füllmaterial ist die richtige Wahl, wenn Sie eine ebene und saubere Schweißnaht benötigen.

Serie 5000

5000er Legierungen (Aluminium-Magnesium): Da Magnesium korrosionsbeständig ist, maximiert es die Rostbeständigkeit von Aluminium, insbesondere in der Nähe von Wasser. Im Gegensatz zu anderen Legierungen werden 5000er Legierungen durch Kaltverfestigung verstärkt, eine Wärmebehandlung ist nicht erforderlich. Viele Schiffsrümpfe, Treibstofftanks und Druckbehälter werden aus dieser Materialklasse hergestellt.

Serie 6000

Wenn man Vielseitigkeit in eine Legierung packen würde, wäre es die 6000. Eine Mischung aus Magnesium und Silizium verleiht den Legierungen ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit. Sie funktioniert mit 6061-Legierungen, die in vielen verschiedenen Bereichen – von Fahrrädern bis hin zu Bauprofilen – zu finden sind.

Serie 7000

Möchten Sie die robuste Optik von Stahl, aber dennoch leicht sein? Mit Zink spricht man von einer 7000er-Legierung. Daher werden sie häufig für Fahrwerke und starke Verbindungen in Flugzeugen verwendet. Denken Sie daran: Hochwertige Leistung hängt in der Regel vom sorgfältigen Erhitzen Ihrer Pfannen ab.

Diese Serie, genannt „Spezialitätengeschäft“, umfasst verschiedene Legierungen. Bestimmte Materialien wie Aluminium-Lithium und Aluminium-Eisen werden verwendet, um außergewöhnliche Anforderungen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Elektroindustrie zu erfüllen. Sollten Ihre Anforderungen nicht durch Standardlegierungen erfüllt werden, hat 8000 die perfekte Lösung für Sie.

Gehen Sie noch weiter, wenn Sie möchten. Suchen Sie auf Wikipedia nach den Bezeichnungen für Aluminiumlegierungen, um eine klare Beschreibung und Erklärung jeder Aluminiumserie zu erhalten.

Wärmebehandelbare vs. nicht wärmebehandelbare Legierungen

Vor der Auswahl ist es wichtig zu wissen, wie sich die Festigkeit von Aluminiumlegierungen entwickelt. Sie werden in zwei große Kategorien eingeteilt, je nachdem, ob sie durch Wärmebehandlung verstärkt werden können oder nicht.

Wärmebehandelbare Legierungen

Als wärmebehandelbare Legierungen werden Legierungen bezeichnet, die durch Wärmebehandlung fester und härter gemacht werden können. Die genannten Verfahren (Lösungsglühen, Abschrecken und Warmaushärten) dienen meist dazu, die Löslichkeit von Legierungselementen durch Erhöhung oder Verringerung der Temperatur zu verändern und so die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. 

• Lösungswärmebehandlung – Erhitzen der Legierung, sodass sich das gelöste Material auflöst.
• Der nächste Schritt ist das Abschrecken, also das schnelle Abkühlen, um das Metall in seiner Form zu fixieren.
• Mit der Zeit bilden sich kleine Partikel (sogenannte Niederschläge), die eine Verlagerung verhindern und so das Metall schwächen.

Durch diese Schritte werden die Maschinen viel leistungsfähiger.

Gemeinsame Serien:

• 2000 (Aluminium-Kupfer)
• 6000 (Aluminium-Magnesium-Silizium)
• 7000 (Aluminium-Zink)

Durch die richtige Wärmebehandlung erreicht 6061-T6-Aluminium eine Streckgrenze von 35 ksi, weshalb es sich für Baustrukturen eignet.

Nicht wärmebehandelbare Legierungen

Diese Legierungen werden nicht durch Erhitzen fester, sondern durch Druck, der sogenannten Kaltverfestigung. Daher werden sie zäher, wenn sie mechanischer Belastung ausgesetzt werden, wie zum Beispiel:

• Kaltwalzen
• Zeichnung
• Biegen

Durch Druck wird dem Metall durch mehr Versetzungen im Inneren mehr Festigkeit verliehen, auch wenn dadurch die Duktilität des Metalls abnimmt.

Gemeinsame Serien:

• Reines Aluminium, das chemische Symbol 1000.
• 3000 (Aluminium-Mangan)
• 5000 (Aluminium-Magnesium)

Beispielsweise ist 5052-H32 ein Inbusschlüssel mit toller Form, der Korrosion widersteht, ohne dass er einer Wärmebehandlung unterzogen werden muss.

Die richtige Legierung auswählen

Wählen Sie je nach Zweck ein Thema aus.

Wenn Sie nach Geräten mit hoher Festigkeit und Wärmebehandlung suchen, können Sie zwischen der Serie 6000 und der Serie 7000 wählen.

Wenn Sie Formen auf Metall anwenden oder Bedenken hinsichtlich Korrosion haben, aber eine Wärmebehandlung vermeiden möchten, könnte Stahl ein geeignetes Material sein. Ich empfehle eine Karte der 5000er- oder 3000er-Serie.

Bei der Gestaltung nach Ihren Anforderungen sollten Festigkeit, Dehnbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit des Materials berücksichtigt werden.

Industrielle Anwendungen von Aluminiumschmiedeteilen

Dank seiner Festigkeit, Zähigkeit und Vielseitigkeit ist Aluminium-Knetwerk in vielen Branchen von Bedeutung.

• Materialien für die Luft- und Raumfahrt sind 7075 und 2024, beide sind robust und leicht und eignen sich daher für Flugzeugzellen, Rumpfinnenteile und die Hauptteile des Fahrwerks. Sie sparen Treibstoff und gewährleisten zudem die Sicherheit bei hohen Flügen.
• Fahrgestelle und Überrollkäfige in Fahrzeugen basieren in der Regel auf 6061 und 5083 Legierungen aufgrund ihrer Festigkeit und der guten Schweißbarkeit. 3003 wird auch für Wärmetauscher und Kühler verwendet, um die Wärmebedingungen des Motors aufrechtzuerhalten.
• Fenster- und Türrahmen werden üblicherweise aus Aluminium 6063 gefertigt, da diese glatt aussehen und sich nicht so leicht verbiegen. Für Dächer und Fassadenverkleidungen werden bevorzugt die Legierungen 3003 und 3105 verwendet, da sie korrosionsbeständig und leicht zu verformen sind.
• Aufgrund ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit werden Legierungen wie 1050 und 1350 in Stromsystemen verwendet. Sie verhindern einen großen Energieverlust in Stromleitungen, was zu einer effizienteren Stromübertragung führt.
• Leitern benötigen die Festigkeit von 6061 und 3003 ist eine hervorragende Wahl für Kochgeschirr, da es ungiftig ist und Lebensmittel schnell erhitzt.

Vorteile der Verwendung von Schmiedealuminium

Neben seinen grundlegenden Eigenschaften bietet Schmiedealuminium Unternehmen verschiedene wichtige Vorteile.

Sie können das Design ändern und personalisieren

Da sich Schmiedealuminium in komplizierte Formen verarbeiten lässt, lassen sich mit diesem Material problemlos einzigartige und komplexe Teile herstellen. Dank dieser Freiheit können Ingenieure Teile besser optimieren und die Anzahl der Komponenten und die Montage reduzieren.

Effiziente Möglichkeiten zur Skalierung Ihrer Produktion

Sobald die erforderlichen Werkzeuge vorhanden sind, können Unternehmen durch die Verwendung von geschmiedetem Aluminium große Skaleneffekte erzielen. 

Effektiver Fügeprozess

Aluminium-Knetwerk lässt sich problemlos durch Schweißen, Löten, Bolzen, Schrauben und Kleben verbinden. Dank dieser Vielseitigkeit können Hersteller für jede Situation die optimale Montagemethode wählen.

Leistung unter Druck

Die strukturierte Maserung des Schmiedemetalls sorgt dafür, dass es sich unter Belastung gleich verhält. Wenn Ingenieure wichtige Sicherheitsfunktionen entwickeln, ist eine zuverlässige Leistung zu erwarten. Da die Sicherheit gewährleistet ist, benötigen die Konstruktionen weniger zusätzlichen Schutz und sind einfacher herzustellen.

Glatter und schöner

Zur Veredelung von geschmiedetem Aluminium kommen zahlreiche Verfahren zum Einsatz, darunter Eloxieren, Pulverbeschichten, Polieren und Strukturieren. Diese Beschichtungen verleihen einem Produkt ein schöneres Aussehen und können seine Eigenschaften verbessern, beispielsweise durch verbesserte Verschleißfestigkeit oder eine höhere elektrische Isolierung. Walzen und Extrudieren erzeugen so glatte Oberflächen, dass eine weitere Bearbeitung selten erforderlich ist.

Die Stabilität der Lieferkette

Da es weltweit viele Aluminiumlieferanten gibt, ist die Verarbeitung von Aluminiumschmiedeprodukten aufgrund etablierter Standards einfacher. Dadurch ändert sich der Preis kaum unvorhersehbar, und die Lieferrisiken werden reduziert. Sie erhalten Ihre Produkte schneller und können diese möglichst aus der Nähe beziehen, was Kosten spart und die Umwelt schont.

Die Stärken von Schmiedealuminium liegen nicht nur in seinen Eigenschaften, sondern bieten auch Designmöglichkeiten, Effizienz bei der Produktherstellung und ermöglichen langfristige Kosteneinsparungen. Für den Erfolg eines Projekts werden die Vorteile des Lkw-Betriebs in der Regel als wichtiger angesehen als die Materialeigenschaften.

Weitere Informationen zu verwandten Produkten finden Sie in unserer Aluminiumguss-Service Seite.

Fazit

Jetzt wissen Sie, wie die Eigenschaften von Aluminiumknetlegierungen durch Material und Verarbeitung beeinflusst werden. Ob Aluminiumleiter der 1000er-Serie für den Strombereich oder eine robuste Legierung der 7000er-Gruppe für die Luft- und Raumfahrt – Sie erkennen die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten. 

Wenn Sie Hilfe bei der Herstellung oder Beschaffung von Aluminium benötigen, finden Sie die richtigen Lösungen und umfassendes Wissen über Materialien unter HDC-Herstellung.