Aluminiumlegierungen spielen seit den 1950er-Jahren eine zentrale Rolle in der Industrie, vom Leichtbau über Korrosionsschutz bis zur kosteneffizienten Herstellung. Dieser Artikel gibt eine Übersicht über die wichtigsten Sorten, Normen und Auswahlkriterien.
Einführung in Aluminiumlegierungen
Aluminium wird in der Luft- und Raumfahrt sowie im Fahrzeugbau verwendet, weil dieses Leichtmetall mit einer Dichte von ca. 2,7 g/cm³ deutlich leichter und korrosionsbeständiger als Stahl ist. Es gibt etwa 200 verschiedene Aluminiumlegierungen, die eine hohe spezifische Festigkeit bei geringem Gewicht bieten. Reines Aluminium (z. B. EN AW 1050A) ist für viele technische Belastungen zu weich, erst durch Legierungselemente entstehen Hochleistungswerkstoffe wie EN AW 5083, EN AW 5754 oder EN AW 6082. Aluminium ist nahezu vollständig recycelbar ohne Qualitätsverlust.
Hauptvorteile im Überblick:
-
Gewichtsersparnis gegenüber Stahl und Kupfer
-
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit durch natürliche Oxidschicht
-
Gute Bearbeitbarkeit (Umformbarkeit, Schweißen, Zerspanen)
-
Hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit
Was sind Aluminiumlegierungen? Grundlagen kompakt
Aluminiumlegierungen bestehen aus Aluminium und weiteren Legierungselementen wie Mg, Si, Mn, Cu und Zn. Durch Legieren lassen sich Gefügestruktur (Mischkristalle, Ausscheidungen) und damit mechanische Eigenschaften gezielt steuern. Eine Vielzahl an Varianten deckt eine breite Palette an Anforderungen ab.
Gezielt veränderbare Eigenschaften:
-
Festigkeit und Zugfestigkeit
-
Härte (Brinell, Vickers)
-
Umformbarkeit und Schweißbarkeit
-
Korrosionsbeständigkeit
-
Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit
-
Oberfläche und Eignung zum Eloxieren
Normen und Bezeichnungen: EN AW und andere Systeme
Seit den 1990er-Jahren wurden nationale Normen wie DIN 1725 durch europäische Normen (EN) ersetzt. Die Buchstaben EN AW stehen für „Europäische Norm, Aluminium Wrought“ (Knetlegierung), EN AC für Gusslegierungen. Der vierstellige Code klassifiziert die Legierungen nach ihren Hauptlegierungselementen. Aluminiumlegierungen werden in Knetlegierungen und Gusslegierungen unterteilt.
-
1xxx: Reinaluminium (z. B. Al Mg1 als niedriglegierte Variante), hohe Reinheit
-
2xxx: Kupfer-Legierungen (hohe Festigkeit)
-
3xxx: Mangan-Legierungen
-
5xxx: Magnesium-Legierungen, z. B. AlMg4,5Mn0,7 ist die Legierung EN AW-5083
-
6xxx: Mg+Si, z. B. EN AW 6082; auch Sonderlegierungen wie EN AW 6012 AlMgSiPb
-
7xxx: Zn-Legierungen, AlZn5,5MgCu ist EN AW-7075, AlZn5,5Mg1,5 ist EN AW-7021
Andere Bezeichnungssysteme (AA, UNS, JIS) verwenden teils identische Nummern, unterscheiden sich aber in Grenzen der Zusammensetzung.
Hauptgruppen von Aluminiumlegierungen: aushärtbar vs. nicht aushärtbar
Die Unterscheidung zwischen zwei Klassen ist fundamental:
Nicht aushärtbare Legierungen (1xxx, 3xxx, 5xxx):
-
Naturharte Legierungen erreichen ihre Festigkeit durch Kaltverformung (Walzen, Ziehen)
-
Die 1xxx-Serie ist sehr korrosionsbeständig und weich
-
Die 5xxx-Serie hat gute Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit
-
Zweck: Bleche, Behälter, Architekturelemente
Aushärtbare Legierungen (2xxx, 6xxx, 7xxx):
-
Aushärtbare Legierungen erreichen ihre hohe Festigkeit durch Wärmebehandlung (Lösungsglühen, Ausscheidungshärten)
-
Die 6xxx-Serie ist aushärtbar und hat gute Formbarkeit
-
Die 7xxx-Serie hat sehr hohe Festigkeit und ist aushärtbar
-
Die 2xxx-Serie hat eine hohe Festigkeit, ist jedoch weniger korrosionsbeständig
-
Festigkeitssteigerung bei aushärtbaren Werkstoffen teils über 500 MPa
Aluminiumknetlegierungen und -gusslegierungen
Aluminiumknetlegierungen (EN AW) werden durch Walzen oder Strangpressen geformt. Aluminiumgusslegierungen (EN AC) werden geschmolzen und in Formen gegossen.
Knetlegierungen:
-
Aluminiumbleche und Platten für Schiffbau und Fahrzeugbau
-
Profile und Stangen für Maschinenbau
-
Rohre für Druckbehälter und Wärmetauscher
Gusslegierungen:
-
Motorengehäuse (AlSiCu-System)
-
Pumpen- und Lüftergehäuse in komplexer Form
-
Reinaluminium wird für chemische Tanks verwendet
Einfluss der Legierungselemente auf die Eigenschaften
Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Legierungselemente und ihren Einfluss:
|
Element |
Wirkung |
Typische Verwendung |
|---|---|---|
|
Magnesium (Mg) |
Erhöht die Festigkeit |
Aluminiumlegierungen mit Magnesium werden im Schiffbau verwendet |
|
Silizium (Si) |
Verbessert Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit, senkt den Schmelzpunkt |
Aluminium-Silizium-Legierungen sind gut für Schweißzusätze geeignet |
|
Kupfer (Cu) |
Erhöht die Festigkeit, senkt die Korrosionsbeständigkeit |
Aluminiumlegierungen mit Kupfer sind im Flugzeugbau eingesetzt |
|
Mangan (Mn) |
Erhöht die Dehn- und Zugfestigkeit |
Aluminium-Mangan-Legierungen werden für Kfz-Kühler verwendet |
|
Zink (Zn) |
Verbessert die Festigkeit, senkt die Korrosionsbeständigkeit |
Legierungen mit Zink finden Anwendung in der Raumfahrt |
|
Titan, Chrom |
Kornfeinung, bessere Warmfestigkeit |
Kleine Zugaben in 5xxx/6xxx-Legierungen |
Wichtige EN AW Legierungen im Überblick
In der Praxis decken wenige Sorten den Großteil der Anwendungen ab. Die 7000er-Serie wird für hochbelastete Maschinenteile verwendet, während im Vergleich dazu folgende Legierungen dominieren:
-
EN AW 1050A: Hohe Leitfähigkeit, geringe Festigkeit, Dekor, Folien
-
EN AW 5083: Hohe Festigkeit (Rm 275, 350 MPa), Schiffbaubleche, Tanks
-
EN AW 5754: Mittlere Festigkeit, Karosserieteile, Fassaden
-
EN AW 6082: Aushärtbar, Rm bis 340 MPa (T6), Krane, Brückenprofile
Fokus: EN AW 5083, hochfeste Platte für maritime Anwendungen
EN AW 5083 (AlMg4,5Mn0,7, Werkstoffnr. 3.3547) ist seit den 1970er-Jahren Standard-Seewasser-Material. Mit ca. 4, 4,9 % Mg und 0,4, 1 % Mn bietet die Legierung hohe Festigkeit bei exzellenter Korrosionsbeständigkeit.
-
Zugfestigkeit im Zustand O/H111: 275, 350 MPa
-
Sehr gute Schweißbarkeit auch bei dicken Blechen
-
Anwendungen: Schiffsrümpfe, Decks, Druckbehälter
-
Lieferformen: Bleche und Platten in 3, 80 mm Dicke
Fokus: EN AW 5754, universelle AlMg-Legierung für Bleche
EN AW 5754 (AlMg3) ist seit den 1960er-Jahren als Standard-Blechlegierung etabliert, die Wahl für mittlere Festigkeit bei hervorragender Verarbeitung.
-
Zugfestigkeit: 190, 240 MPa je nach Temper
-
Gute Schweißbarkeit (MIG/TIG) und Eignung zum Eloxieren
-
Karosserieteile, Riffelbleche, Fassadenverkleidungen
-
Lebensmittelindustrie: Behälter und Verkleidungen
-
Verfügbar in verschiedenen Oberflächenqualitäten (mill finish, lackiert)
Fokus: EN AW 6082, hochfeste Legierung für Profile und Strukturbauteile
EN AW 6082 (AlSi1MgMn, Werkstoffnr. 3.2315) ist die meistgenutzte 6xxx-Strangpresslegierung im europäischen Leichtbau. Durch Aushärtung (T6/T651) entsteht ein Material mit Rm bis 340 MPa.
-
Si 0,70, 1,30 %, Mg 0,60, 1,20 %, Mn 0,40, 1,00 %
-
Dichte ca. 2,70 g/cm³, Wärmeleitfähigkeit 150, 220 W/(m·K)
-
Kran- und Brückenkonstruktionen, Maschinenrahmen
-
Fahrzeugaufbauten, Offshore-Strukturen
Kriterien für die Auswahl der passenden Aluminiumlegierung
Die Qualität einer Konstruktion hängt von der richtigen Legierungswahl ab:
-
Maritime Belastungen: EN AW 5083 (5xxx-Klasse)
-
Leichtbauprofile im Maschinenbau: EN AW 6082 (6xxx-Gruppe)
-
Sichtbare Fassaden mit guter Umformbarkeit: EN AW 5754
-
Normen und Zulassungen (Druckbehälter, Brücken) stets berücksichtigen
Fazit: Aluminiumlegierungen zielgerichtet einsetzen
Die gezielte Wahl zwischen reinem Metall und legierten Werkstoffen, ob nicht aushärtbar oder bei den aushärtbaren Klassen, entscheidet über Lebensdauer, Gewicht und Kosten. EN AW 5083, 5754 und 6082 decken dabei die zentralen Anwendungen dieses Leichtmetalls ab. Trends wie steigende Recyclingquoten und verschärfte europäische Normen treiben die Weiterentwicklung voran.
-
Legierungsauswahl frühzeitig in die Konstruktionsphase einbeziehen
-
Halbzeugform (Blech, Profil, Guss) passend zum Fertigungsverfahren wählen
Dieser Artikel wurde mit Blogie erstellt.
