Aluminium 4045
Einführung in Aluminium 4045
Aluminium 4045 ist eine hochsiliziumhaltige Aluminiumlegierung, die hauptsächlich als Plattierungsschicht in gelöteten Aluminium-Wärmetauschern und Fahrzeugkühlern eingesetzt wird. Der Siliziumgehalt von etwa 10 % sorgt für eine hervorragende Rückverfolgbarkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität. Obwohl sie in der Regel nicht als eigenständige Konstruktionslegierung verwendet wird, ist sie entscheidend für mehrschichtige Verbundbauteile, bei denen Lötverbindungen präzise, konsistent und wärmeleitfähig sein müssen.
Aluminium 4045 wird in der CNC-Bearbeitung hauptsächlich für die Nachbearbeitung gelöteter oder verbundener Platten in Wärmetauschern, HVAC-Systemen und automobilen Thermomanagementsystemen eingesetzt.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium 4045
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Rest | Basismetall für Leitfähigkeit und Umformbarkeit |
Silizium (Si) | 9,0–11,0 | Verbessert Lötverhalten und Wärmeleitfähigkeit |
Eisen (Fe) | ≤0,80 | Restbestandteil |
Kupfer (Cu) | ≤0,30 | Restbestandteil |
Mangan (Mn) | ≤0,05 | Restbestandteil |
Magnesium (Mg) | ≤0,05 | Restbestandteil |
Zink (Zn) | ≤0,10 | Restbestandteil |
Sonstige | ≤0,15 (gesamt) | Kombinierte Restbestandteile |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm / Bedingung |
|---|---|---|
Dichte | 2,68 g/cm³ | ASTM B311 |
Schmelzbereich | 570–600 °C | ASTM E299 |
Wärmeleitfähigkeit | 135 W/m·K bei 25 °C | ASTM E1952 |
Elektrische Leitfähigkeit | 38 % IACS bei 20 °C | ASTM B193 |
Wärmeausdehnungskoeffizient | 23,2 µm/m·°C | ASTM E228 |
Spezifische Wärmekapazität | 875 J/kg·K | ASTM E1269 |
Elastizitätsmodul | 70 GPa | ASTM E111 |
Mechanische Eigenschaften (plattiert oder geglüht)
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 90–120 MPa | ASTM E8/E8M |
Streckgrenze (0,2 %) | 35–60 MPa | ASTM E8/E8M |
Bruchdehnung | ≥18 % | ASTM E8/E8M |
Härte | 30–40 HB | ASTM E10 |
Ermüdungsfestigkeit | Niedrig | ASTM E466 |
Schlagzähigkeit | Mittel | ASTM E23 |
Haupteigenschaften von Aluminium 4045
Hervorragende Lötbarkeit: Der hohe Siliziumgehalt senkt den Schmelzpunkt und ermöglicht gleichmäßige Lötverbindungen – ideal für Plattierungen an Wärmetauschern und HVAC-Bauteilen.
Gute Korrosionsbeständigkeit in Verbundschichten: In Kombination mit Kernlegierungen wie 3003 oder 4343 bietet 4045 einen opferanodischen Schutz, insbesondere in Kühler- und Kondensatorsystemen.
Sehr gute Wärmeleitfähigkeit: Mit 135 W/m·K ermöglicht Aluminium 4045 eine effiziente Wärmeabfuhr in kompakten, CNC-gefertigten Kühlkanälen und Kühlrippen.
Weich und gut umformbar: Sehr duktil und geeignet zum Umformen, Biegen oder Bördeln – ideal für enge Radien in thermischen Baugruppen.
Nicht geeignet für hochfeste Anwendungen: Aufgrund der geringen Zugfestigkeit und Härte wird es hauptsächlich als Plattierungs- oder Lötlegierung eingesetzt und nicht für tragende Bauteile.
CNC-Bearbeitungsherausforderungen und Lösungen für Aluminium 4045
Bearbeitungsherausforderungen
Weiches und schmierende Materialverhalten: Kann bei hohem Schneiddruck Werkzeuge zusetzen oder verschmieren.
Kantenverformung: Dünnwandige oder ungestützte Bereiche können sich bei der Endbearbeitung verziehen.
Abrasiver Siliziumanteil: Erhöht den Verschleiß unbeschichteter Werkzeuge.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Werkzeugauswahl
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | DLC- oder TiAlN-beschichtete Hartmetallwerkzeuge | Beständig gegen siliziumbedingten Abrieb |
Geometrie | Scharfer Spanwinkel mit minimalem Freiwinkel | Fördert sauberen Schnitt und Spanabfuhr |
Schnittgeschwindigkeit | 200–300 m/min | Reduziert Wärmeeintrag bei guter Oberflächenqualität |
Vorschub | 0,10–0,20 mm/U | Erhält Maßhaltigkeit und Ebenheit |
Kühlung | Nebelkühlung oder leichte Flutkühlung | Verhindert Anhaften und unterstützt die Kühlung |
Schnittparameter für Aluminium 4045 (ISO-513-konform)
Operation | Geschwindigkeit (m/min) | Vorschub (mm/U) | Schnitttiefe (mm) | Kühldruck (bar) |
|---|---|---|---|---|
Schruppen | 200–250 | 0,15–0,20 | 1,5–2,5 | 25–35 (Nebel) |
Schlichten | 250–300 | 0,05–0,10 | 0,2–0,8 | 30–50 (Nebel/Flut) |
Oberflächenbehandlung für CNC-Teile aus Aluminium 4045
Eloxieren: Aufgrund des hohen Siliziumgehalts anspruchsvoll; ungleichmäßige Färbung möglich. Eine Vorbehandlung ist für ein gleichmäßiges Erscheinungsbild erforderlich.
Pulverbeschichtung: Bevorzugte Beschichtung für hohe Haltbarkeit und UV-Beständigkeit; typische Schichtdicke 60–100 µm.
Elektropolieren: Aufgrund der Legierungszusammensetzung eingeschränkt, aber für spezielle Maßpolierarbeiten geeignet.
Passivierung: Häufiger Vorbehandlungsschritt zur Verbesserung der Beschichtungshaftung und des Oxidationsschutzes.
Bürsten: Effektiv zur Oberflächenvorbereitung für Beschichtungen oder Beschriftungen; typisches Ra 0,8–1,6 µm.
Alodine-Beschichtung: Verbessert Leitfähigkeit und Oberflächenschutz in HVAC- und Elektronikgehäusen.
UV-Beschichtung: Schützt sichtbare Paneele vor Kratzern und Oberflächenalterung.
Lackbeschichtung: Verbessert die Optik und Korrosionsbeständigkeit für dekorative oder exponierte Bauteile.
Industrielle Anwendungen von Aluminium 4045
Automobilindustrie: Kühlerrohre, Kondensatorplatten und Ladeluftkühler-Paneele, bei denen Rückverfolgbarkeit und Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind.
HVAC- und Kühlsysteme: Wärmetauscherlamellen und Kühlplatten für Klima- und Kälteanlagen.
Elektronik- und Energiesysteme: Passive Kühlkörper und Wärmeverteiler in CNC-gefertigten Baugruppen.
Lebensmittelverarbeitungsanlagen: Wärmeübertragungsplatten und abgedichtete Kanäle mit gelöteter Aluminiumstruktur.
Industriemaschinen: Präzisionsgefertigte, plattierte Bleche für wärmeleitfähige Grundplatten.
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