Aluminium 5052
Einführung in Aluminium 5052
Aluminium 5052 ist eine nicht wärmebehandelbare Aluminium-Magnesium-Legierung, die für ihre ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, gute Umformbarkeit und moderate Festigkeit bekannt ist. Ihre überlegene Leistung in maritimen und chemischen Umgebungen macht sie zu einer der beliebtesten Optionen für CNC-bearbeitete Teile, die harschen Bedingungen ausgesetzt sind.
Dank sehr guter Schweißbarkeit und ordentlicher Zerspanbarkeit wird Aluminium 5052 häufig für die CNC-Bearbeitung kundenspezifischer Komponenten ausgewählt, die in Marinebeschlägen, Elektronikgehäusen, Industrieanlagen und architektonischen Systemen eingesetzt werden.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium 5052
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Rest | Grundmetall mit geringem Gewicht und Korrosionsbeständigkeit |
Magnesium (Mg) | 2,2–2,8 | Erhöht die Festigkeit und Beständigkeit gegen Meerwasser |
Chrom (Cr) | 0,15–0,35 | Verbessert die Korrosionsbeständigkeit |
Silizium (Si) | ≤0,25 | Restelement |
Eisen (Fe) | ≤0,40 | Restelement |
Kupfer (Cu) | ≤0,10 | Geringer Anteil unterstützt eine höhere Korrosionsbeständigkeit |
Zink (Zn) | ≤0,10 | Restelement |
Mangan (Mn) | ≤0,10 | Restelement |
Titan (Ti) | ≤0,15 | Kornverfeinerer |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Typischer Wert | Prüfnorm/-bedingung |
|---|---|---|
Dichte | 2,68 g/cm³ | ASTM B311 |
Schmelzpunkt | 607–650°C | ASTM E299 |
Wärmeleitfähigkeit | 138 W/m·K bei 25°C | ASTM E1952 |
Elektrische Leitfähigkeit | 32% IACS bei 20°C | ASTM B193 |
Wärmeausdehnungskoeffizient | 23,7 µm/m·°C | ASTM E228 |
Spezifische Wärmekapazität | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
Elastizitätsmodul | 70,3 GPa | ASTM E111 |
Mechanische Eigenschaften (Zustand H32)
Eigenschaft | Typischer Wert | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 215–260 MPa | ASTM E8/E8M |
Streckgrenze (0,2%) | 193 MPa | ASTM E8/E8M |
Bruchdehnung | ≥12% | ASTM E8/E8M |
Härte | 65–75 HB | ASTM E10 |
Ermüdungsfestigkeit | 117 MPa | ASTM E466 |
Schlagzähigkeit | Hoch | ASTM E23 |
Wesentliche Eigenschaften von Aluminium 5052
Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit: Der hohe Magnesium- und Chromgehalt von 5052 bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Salzwasser- und Industrieumgebungen. Bei geeigneter Beschichtung hält es in Salzsprühprüfungen >1000 Stunden stand.
Gute Umformbarkeit und Schweißbarkeit: Lässt sich zu komplexen Formen umformen und ohne Heißrisse mit MIG oder WIG schweißen. Häufig eingesetzt für gebogene oder tiefgezogene Bauteile in maritimen und architektonischen Systemen.
Moderate Festigkeit und Maßstabilität: Mit einer Zugfestigkeit von 260 MPa und einer Streckgrenze von 193 MPa bietet 5052 ausreichende Strukturleistung für Gehäuse, Paneele und leichte Rahmen bei geringem Verzugrisiko.
Ordentliche Zerspanbarkeit: Obwohl weicher als wärmebehandelte Legierungen, lässt sich 5052 mit scharfen Hartmetallwerkzeugen und moderaten Vorschüben gut bearbeiten. Spanbildung und Oberflächengüte können durch Hochgeschwindigkeitsbearbeitung optimiert werden.
Nicht wärmebehandelbar: Die Festigkeit wird durch Kaltverfestigung (H-Zustände) erreicht. Es kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden, was es in Anwendungen mit wechselnden Temperaturen stabiler macht.
Herausforderungen und Lösungen bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium 5052
Bearbeitungsherausforderungen
Aufbauschneide (BUE): Tendenz der weichen Legierung, an Schneidwerkzeugen zu haften, wodurch die Oberflächengüte beeinträchtigt wird.
Geringere Härte: Erhöht das Risiko von Oberflächenfressen oder Verformung bei Bearbeitungen mit hohen Kräften.
Kontinuierliche Späne: Können ohne geeignete Spanabfuhr Spannuten verstopfen.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Werkzeugauswahl
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | Poliertes unbeschichtetes oder TiB₂-beschichtetes Hartmetall | Reduziert Aufbauschneiden und verbessert die Oberfläche |
Geometrie | Scharfer Spanwinkel, große Spanräume | Verhindert Werkzeugbeladung und verbessert den Spanfluss |
Schnittgeschwindigkeit | 150–350 m/min | Erhält die Oberflächenqualität und reduziert Anhaftungen |
Vorschub | 0,10–0,25 mm/U | Sichert eine gleichmäßige Spanungsdicke |
Kühlung | Nebel- oder Flutkühlung | Unterstützt Spanabfuhr und Kühlung |
Schnittparameter für Aluminium 5052 (ISO-513-Konformität)
Operation | Geschwindigkeit (m/min) | Vorschub (mm/U) | Schnitttiefe (mm) | Kühldruck (bar) |
|---|---|---|---|---|
Schruppen | 150–250 | 0,15–0,25 | 2,0–4,0 | 20–30 (Flut) |
Schlichten | 250–350 | 0,05–0,15 | 0,2–1,0 | 30–50 (Nebel/Flut) |
Oberflächenbehandlung für CNC-Teile aus Aluminium 5052
Anodisieren: Für Aluminium 5052 geeignet; das schwefelsaure Anodisieren Typ II erzeugt Oxidschichtdicken von 5–25 µm und verbessert den Korrosionsschutz sowie die Oberflächenhärte (~250 HV). Hartanodisieren Typ III bildet dickere Schichten bis 50 µm und erhöht die Verschleißfestigkeit, wobei 5052 aufgrund des Magnesiumgehalts leichte Farbabweichungen zeigen kann.
Pulverbeschichtung: Elektrostatikauftrag von 60–120 µm Schichten, ausgehärtet bei 180–210°C. Bietet ausgezeichnete Abrieb-, UV- und Chemikalienbeständigkeit. Haftung und Haltbarkeit werden durch eine vorgelagerte Chromat- oder Phosphatkonversion verbessert.
Elektropolieren: Wird bei 5052-Komponenten eingesetzt, um eine Oberflächenrauheit unter Ra 0,2 µm zu erreichen, Mikroschneiden zu reduzieren und die Korrosionsbeständigkeit in Reinraum- oder biomedizinischen Umgebungen zu erhöhen.
Passivieren: Obwohl bei Aluminium selten, wird Passivierung als Vorbehandlung eingesetzt, um die Oberflächenreinheit sicherzustellen und die Lackhaftung zu optimieren, indem Rückstände entfernt werden.
Bürsten: Erzeugt definierte Oberflächenstrukturen zwischen Ra 0,8–1,6 µm. Häufig für dekorative Anwendungen, Beschilderungen oder Gerätepanels mit gleichmäßigen matten oder satinierten Oberflächen.
Alodine-Beschichtung: Chromat-Konversionsbeschichtung gemäß MIL-DTL-5541F. Erhält die elektrische Leitfähigkeit und bietet zusätzlichen Korrosionsschutz; широко eingesetzt in maritimen und militärtauglichen Gehäusen.
UV-Beschichtung: Wird als 5–15 µm Film aufgetragen und mit UV-Licht ausgehärtet, um Kratzfestigkeit und Oberflächenglanz bei sichtbaren Aluminiumteilen für Endverbraucher zu erhöhen.
Lackbeschichtung: Transparente Schichten von 10–30 µm erhöhen Chemikalien- und Feuchtigkeitsbeständigkeit. Häufig verwendet, um das Erscheinungsbild architektonischer Paneele und industrieller Bedienoberflächen zu erhalten.
Industrieanwendungen von Aluminium 5052
Marine: Rümpfe, Schotte und Deckstrukturen aufgrund der ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit in Salzwasser.
Automobilindustrie: Kraftstofftanks, innere Karosseriepaneele und leichte Gehäuse, die sowohl Festigkeit als auch Korrosionsschutz benötigen.
Unterhaltungselektronik: CNC-bearbeitete Blenden, Tablet-Gehäuse und Montageplatten mit anodisierten Oberflächen.
Architektursysteme: Vorhangfassaden, Paneelsysteme und Handläufe profitieren von Umformbarkeit und Witterungsbeständigkeit.
Industrieausrüstung: CNC-Rahmen, Bedienpanels und Halterungen, die Vibrationen und milden Chemikalien ausgesetzt sind.
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