Aluminiumlegierung AlMgSi0,5
Die Aluminiumlegierung AlMgSi0.5 und ihre Verwendungsmöglichkeiten
Aluminium ist ein hochwertiger Werkstoff mit vielen positiven Eigenschaften. In reiner Form ist er für die meisten Einsatzgebiete jedoch zu weich. Es wird deshalb oft mit weiteren Metallen legiert, um seine Festigkeit und Härte zu erhöhen. Darüber hinaus ist es möglich, ihm durch die Beimischung einer kleinen Menge eines anderen Metalls besondere mechanische oder physikalische Eigenschaften zu verleihen. Dies lässt sich vor allem durch Hinzufügen von Mangan, Magnesium, Kupfer, Silicium oder Zink erreichen. Für viele Legierungen wie zum Beispiel die Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen, kurz AlMgSi, werden gleich mehrere dieser Metalle genutzt.
Aluminiumlegierungen – ein kleiner Überblick
Aluminiumlegierungen lassen sich in die beiden Gruppen der Guss- und Knetlegierungen unterteilen. Gusslegierungen werden in Form gegossen und kommen beispielsweise bei der Herstellung von Alufelgen zum Einsatz. Knetlegierungen lassen sich dagegen durch Umformen wie Walzen oder Strangpressen in die gewünschte Form bringen. Aus ihnen entstehen unter anderem Bleche, Rohre und Profile sowie Halbzeuge für die weitere Bearbeitung an Drehbänken, Fräsen und CNC-Maschinen.
Aluminiumlegierungen werden außerdem in die beiden Gruppen der aushärtbaren und der naturharten oder nicht aushärtbaren Legierungen unterteilt. Aushärtbare Legierungen werden erst durch eine Wärmebehandlung hart und fest. Bei naturharten Legierungen ist dies dagegen nicht nötig, denn sie sind – wie ihr Name schon sagt – von Natur aus fest. AlMgSi0.5 zählt zu den aushärtbaren Legierungen.
Aluminiumlegierungen werden außerdem in die beiden Gruppen der aushärtbaren und der naturharten oder nicht aushärtbaren Legierungen unterteilt. Aushärtbare Legierungen werden erst durch eine Wärmebehandlung hart und fest. Bei naturharten Legierungen ist dies dagegen nicht nötig, denn sie sind – wie ihr Name schon sagt – von Natur aus fest. AlMgSi0.5 zählt zu den aushärtbaren Legierungen.
AlMgSi – Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen
Wie andere Aluminiumlegierungen wird auch die Legierung AlMgSi0.5 meist auf Basis von Reinaluminium hergestellt. Dieses besteht zu 99,5 Prozent aus Aluminium und wird daher mit Al99,5 gekennzeichnet. Ihm fügt man Magnesium und Silicium bei. An der Reihenfolge der Symbole Al - Mg - Si ist zu erkennen, dass der Anteil Magnesium größer als der Siliciumanteil ist. Bei Legierungen werden die Symbole stets so angeordnet, dass der Anteil der einzelnen Metalle an der Gesamtmasse schon durch die Reihenfolge ersichtlich ist. Wäre der Siliciumanteil größer als der Magnesiumanteil, würde die Legierung daher AlSiMg heißen. Solch eine Legierung ist ebenfalls erhältlich, zeichnet sich jedoch durch andere Eigenschaften aus.
AlMgSi – gemäß der europäischen Norm jetzt EN AW-6060
Das Kürzel AlMgSi für Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen, die den Vorgaben der Aluminiumvereinigung entspricht, wurde früher in Deutschland und vielen anderen Ländern genutzt. Vor einiger Zeit ist jedoch die europäische Norm EN 573-3/4 in Kraft getreten. Seitdem werden diese Art Legierungen mit dem Kürzel EN AW-6060 gekennzeichnet. Nach dieser Norm müssen Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen 0,35 bis 6 Prozent Magnesium und 0,3 bis 0,6 Prozent Silicium enthalten. Weitere Bestandteile einer AW-6060-Legierung sind kleine Mengen Mangan, Eisen, Kupfer, Chrom, Zink, Titan und anderer chemischer Elemente. Die Buchstaben EN stehen für Europäische Norm, die Buchstaben AW für Aluminium-Knetlegierung. Die Zahl 6060 hat dagegen keine besondere Bedeutung und wird nur dazu genutzt, die verschiedenen Aluminiumlegierungen voneinander zu unterscheiden. Die alte Kennzeichnung ist daher weitaus aussagekräftiger und wird deshalb auch nach Einführung der europäischen Norm noch häufig genutzt. Bei ihr ist neben den drei Bestandteilen Aluminium, Magnesium und Silicium am Zusatz 0.5 zu erkennen, dass der Anteil Silicium 0,5 Prozent beträgt. Auf sie kann noch ein weiteres Kürzel wie zum Beispiel F31 folgen, die Auskunft über die Festigkeit der Legierung gibt.
Magnesium und Silicium – für mehr Festigkeit und Härte
Magnesium und Silicium erhöhen die Festigkeit und die Härte von Aluminiumwerkstoffen und verbessern dadurch die Möglichkeiten, sie durch Drehen, Fräsen und auf andere Weise zu bearbeiten. Dies geschieht durch eine sogenannte Mischkristallverfestigung. Bei diesem Vorgang werden einzelne Atome im Reinaluminium durch Magnesium- beziehungsweise Siliciumatome ersetzt. Dadurch wird die sehr regelmäßige Anordnung der Atome, die in Reinaluminium vorhanden ist, unterbrochen. Diese etwas unregelmäßigere Struktur hat zur Folge, dass sich die Atome schlechter verschieben können und sorgt damit für eine höhere Festigkeit. Magnesium und Silicium verleihen Aluminium-Bauteilen eine mittlere bis hohe Festigkeit.
Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen werden durch eine Wärmebehandlung fest und hart. Der Grund hierfür ist die Ausscheidung von Magnesiumsilicid. Bei dieser Behandlung wird das Material zunächst auf eine Temperatur zwischen 510 und 540 °C erhitzt. Dieser Prozess wird als Lösungsglühen bezeichnet und endet in der Regel mit dem Abschrecken des Materials. Danach härtet es bei Raumtemperatur aus oder wird nochmals auf eine Temperatur von meist 150 bis 160 °C erwärmt. Beim Warmaushärten dauert es fünf bis acht Stunden, bis das Material seine endgültige Festigkeit und Härte erreicht hat. Das Kaltaushärten nimmt dagegen sehr viel mehr Zeit in Anspruch.
Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen werden durch eine Wärmebehandlung fest und hart. Der Grund hierfür ist die Ausscheidung von Magnesiumsilicid. Bei dieser Behandlung wird das Material zunächst auf eine Temperatur zwischen 510 und 540 °C erhitzt. Dieser Prozess wird als Lösungsglühen bezeichnet und endet in der Regel mit dem Abschrecken des Materials. Danach härtet es bei Raumtemperatur aus oder wird nochmals auf eine Temperatur von meist 150 bis 160 °C erwärmt. Beim Warmaushärten dauert es fünf bis acht Stunden, bis das Material seine endgültige Festigkeit und Härte erreicht hat. Das Kaltaushärten nimmt dagegen sehr viel mehr Zeit in Anspruch.
Weitere Eigenschaften von Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen
Neben ihrer Festigkeit und Härte zeichnen sich Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen durch eine hohe Bruch- oder Risszähigkeit aus. Darüber hinaus lassen sie sich gut umformen und besitzen eine hohe Biegefestigkeit. Auch für eine Bearbeitung durch Löten oder Schweißen sind diese Legierungen bestens geeignet, denn durch die Beifügung von Silicium sinkt der Schmelzpunkt. Silicium sorgt außerdem dafür, dass die Schmelze dünnflüssig wird. Es verbessert die Gießbarkeit des Rohmaterials, deshalb ist dieses Metall auch in den meisten Aluminium-Gusslegierungen enthalten.
AlMgSi-Legierungen – korrosions- und witterungsbeständig
Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen sind selbst beim Kontakt mit Seewasser korrosionsbeständig und entsprechend unempfindlich gegenüber Witterungseinflüssen aller Art. Sie kommen deshalb auch im Schiffsbau, bei der Herstellung von Fenstern und Türen, im Transportbereich, beim Bau von Brücken und in anderen Bereichen der Architektur zum Einsatz. Ebenso oft werden sie in der Industrie zur Herstellung von Fahrzeugteilen und Karosserien genutzt. Für eine hohe Korrosionsbeständigkeit sorgt sowohl das Magnesium als auch das Silicium.
Drehen und Fräsen – Möglichkeiten der Bearbeitung
Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen lassen sich gut spanabhebend bearbeiten und beispielsweise drehen oder fräsen. Hierbei kann es jedoch zur Bildung von langen Spänen kommen. Um die Bearbeitung zu erleichtern, wurden deshalb Sonderlegierungen entwickelt, die weitere Zusätze wie Blei, Bismuth, Zinn oder Cadmium enthalten. Sie sorgen dafür, dass die Späne leichter brechen. Zum Fräsen von Aluminiumlegierungen sind kurze und dicke Fräser am besten geeignet. Sie verbiegen sich kaum und es entstehen nur wenig Schwingungen, die zu einem Bruch der Fräser führen könnten. Darüber hinaus ist ein Fräser mit einer einzigen Schneide zu empfehlen, denn er transportiert die Späne am besten ab.
Oberflächenschutz durch Eloxieren oder Hartanodisieren
Auch im Hinblick auf die Oberflächenbearbeitung bieten Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen viele Möglichkeiten. Sie lassen sich zum Beispiel sehr gut eloxieren oder hartanodisieren. Eine elektrolytische Oxidation dient hauptsächlich dem Schutz des Materials vor mechanischen Einflüssen, Korrosion, Witterungseinflüssen und vielen chemischen Substanzen. Sie kann aber auch gleichzeitig einen dekorativen Zweck erfüllen, wenn die Oxidschicht entsprechend eingefärbt wird. Geschieht dies nicht, ist sie transparent und das metallische Aussehen bleibt erhalten. AlMgSi-Legierungen eignen sich neben dem Eloxieren auch sehr gut zum Harteloxieren oder Hartanodisieren. Bei dieser Oberflächenbearbeitung kommen sehr viel höhere Stromstärken als beim Eloxieren zum Einsatz. Als Elektrolyt wird jedoch meist ebenfalls Schwefelsäure genutzt. Beim Harteloxieren entsteht eine noch dichtere und härtere Oberfläche als beim Eloxieren. Sie ist daher noch robuster und bietet auch Bauteilen, die extrem beansprucht werden, einen guten Schutz.
Rohre und Platten aus AlMgSi-Legierungen – auch für den Heimwerker bestens geeignet
Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierungen werden in der Industrie zu zahlreichen Produkten wie Rundrohren, Vierkantrohren und Winkelprofilen verarbeitet. Darüber hinaus sind Platten in zahlreichen Größen und Stärken erhältlich. Diese lassen sich auch von Heimwerkern weiterverarbeiten, denn hierfür sind keine speziellen Werkzeuge erforderlich. Von Vorteil ist außerdem das geringe Gewicht, das nur etwa einem Drittel des Gewichts von Stahl entspricht. Trotz ihrer Leichtigkeit zeichnen sich Aluminiumlegierungen jedoch durch sehr gute mechanische Eigenschaften aus. Sie sind durch ihre Korrosions- und Witterungsbeständigkeit selbst im Außenbereich eine dauerhafte Lösung, denn an der Luft bildet sich auf der Oberfläche eine Oxidschicht, die das Material vor allen äußeren Einflüssen und vor allem vor Rost schützt. Eine regelmäßige Pflege wie bei Holz oder Stahl ist daher nicht erforderlich.