Aluminium 5083-H116
Einführung in Aluminium 5083-H116
Aluminium 5083-H116 ist eine kaltverfestigte, nicht wärmebehandelbare Aluminium-Magnesium-Legierung, die speziell für eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit in maritimen und salzwasserhaltigen Umgebungen verarbeitet wird. Der Zustand H116 kennzeichnet, dass die Legierung kaltverfestigt und stabilisiert wurde, um eine verbesserte Festigkeit, Schweißbarkeit sowie eine erhöhte Beständigkeit gegen Schichtkorrosion (Exfoliation) und Spannungsrisskorrosion zu erreichen.
Aluminium 5083-H116 wird in der CNC-Bearbeitung häufig für Marinekonstruktionen, Offshore-Ausrüstung, Transportpaneele und Verteidigungskomponenten eingesetzt, die robuste Festigkeit, hervorragende Schweißeigenschaften und eine langfristig stabile Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium 5083-H116
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Rest | Basismetall für Korrosionsbeständigkeit |
Magnesium (Mg) | 4,0–4,9 | Hauptverfestigungselement, verbessert die Beständigkeit gegen Seewasser |
Mangan (Mn) | 0,4–1,0 | Erhöht Festigkeit und Zähigkeit |
Chrom (Cr) | 0,05–0,25 | Erhöht die Korrosionsbeständigkeit in maritimen Umgebungen |
Silizium (Si) | ≤0,40 | Restbestandteil |
Eisen (Fe) | ≤0,40 | Restbestandteil |
Kupfer (Cu) | ≤0,10 | Restbestandteil |
Zink (Zn) | ≤0,25 | Restbestandteil |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm / Bedingung |
|---|---|---|
Dichte | 2,66 g/cm³ | ASTM B311 |
Schmelzpunkt | 570–640°C | ASTM E299 |
Wärmeleitfähigkeit | 121 W/m·K bei 25°C | ASTM E1952 |
Elektrische Leitfähigkeit | 32% IACS bei 20°C | ASTM B193 |
Wärmeausdehnungskoeffizient | 25,3 µm/m·°C | ASTM E228 |
Spezifische Wärmekapazität | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
Elastizitätsmodul | 70 GPa | ASTM E111 |
Mechanische Eigenschaften (Zustand H116)
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 310–350 MPa | ASTM E8/E8M |
Streckgrenze (0,2%) | 230–280 MPa | ASTM E8/E8M |
Bruchdehnung | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Härte | 85–95 HB | ASTM E10 |
Ermüdungsfestigkeit | 110–130 MPa | ASTM E466 |
Schlagzähigkeit | Ausgezeichnet | ASTM E23 |
Haupteigenschaften von Aluminium 5083-H116
Korrosionsbeständigkeit in Marinequalität: Speziell behandelt für überlegene Leistung in Salzwasser- und Soleumgebungen. Beständig gegen Lochkorrosion, Spannungsrisskorrosion und Schichtkorrosion (Exfoliation).
Erhöhte Festigkeit im stabilisierten Zustand: Bietet eine höhere Streckgrenze als 5083-O oder H321 und behält dabei Duktilität und Umformbarkeit – ideal für dicke Marineplatten und Strukturrahmen.
Hervorragende Schweißbarkeit ohne Rissbildung nach dem Schweißen: Schweißnähte behalten über 90% der Grundwerkstofffestigkeit, insbesondere bei Verwendung von 5356-Zusatzdraht für MIG/TIG-Prozesse.
Gute Maßstabilität: Der Zustand H116 verhindert Verzug während der CNC-Bearbeitung, besonders bei großen, flachen Paneelen oder Strukturteilen.
Nicht wärmebehandelbare Legierung: Die mechanische Festigkeit wird durch Kaltverfestigung erhöht, nicht durch Wärmebehandlung. Die Eigenschaften bleiben auch bei langjährigem Einsatz stabil.
CNC-Bearbeitungsherausforderungen und Lösungen für Aluminium 5083-H116
Bearbeitungsherausforderungen
Kaltverfestigung: Aggressive Zustellungen oder schlechte Spanabfuhr können zu übermäßigem Werkzeugverschleiß führen.
Aufbauschneide (BUE): Materialanhaftungen können die Oberflächenqualität und die Werkzeugstandzeit reduzieren.
Große Bauteilabmessungen: Häufig in großformatigen Platten eingesetzt, die präzise Spannmittel und CNC-Setups mit hohem Drehmoment erfordern.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Werkzeugauswahl
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | TiAlN-beschichtetes oder diamantpoliertes Hartmetall | Reduziert Reibung und widersteht Kaltverschweißung (Galling) |
Geometrie | Großer Spanwinkel mit hochpräziser Spannut | Fördert Spanfluss und Oberflächenintegrität |
Schnittgeschwindigkeit | 200–350 m/min | Balance zwischen Temperatur und Werkzeugstandzeit |
Vorschub | 0,10–0,25 mm/U | Hält enge Toleranzen ein und vermeidet Rattern |
Kühlung | Flutkühlung oder Hochnebel (≥30 bar) | Führt Wärme ab und minimiert Werkzeuganhaftung |
Schnittparameter für Aluminium 5083-H116 (ISO-513-konform)
Operation | Geschwindigkeit (m/min) | Vorschub (mm/U) | Schnitttiefe (mm) | Kühldruck (bar) |
|---|---|---|---|---|
Schruppen | 200–280 | 0,15–0,25 | 2,0–4,0 | 30–40 (Flut) |
Schlichten | 280–350 | 0,05–0,10 | 0,2–1,0 | 40–60 (Flut/Nebel) |
Oberflächenbehandlung für CNC-Teile aus Aluminium 5083-H116
Eloxieren: Kompatibel mit Typ II und Harteloxal; ergänzt bis zu 50 µm Schutz für Marineteile.
Pulverbeschichtung: Erreicht >1000 Stunden Salzsprühnebelbeständigkeit (ASTM B117) bei 60–100 µm Schichtdicke.
Elektropolieren: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit bei komplexen Geometrien und Innenkanälen.
Passivierung: Stellt saubere Oberflächen für Vorbeschichtung oder Bauteile im Rohzustand sicher.
Bürsten: Erzeugt Ra 1,0–1,6 µm Oberflächen, ideal für blendfreie Marine- oder Strukturpaneele.
Alodine-Beschichtung: Erhöht die Korrosionsbeständigkeit ohne Beeinträchtigung der elektrischen Kontinuität. Nützlich für elektrische Gehäuse und Anschlüsse.
UV-Beschichtung: Erhöht Kratzfestigkeit und langanhaltende Klarheit für exponierte Oberflächen.
Lackbeschichtung: Verhindert Oxidation und verbessert die Optik bei hochwertigen Verteidigungs- und Marineteilen.
Industrielle Anwendungen von Aluminium 5083-H116
Marine: Schiffsrümpfe, Offshore-Plattformen und Unterwassergehäuse, die Strukturfestigkeit und Salzwasser-Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Verteidigung: Panzerplatten, Radarhalterungen und Tragrahmen für maritime und taktische Einsatzumgebungen.
Öl & Gas: Rohrflansche, Steigrohrklemmen und Subsea-Komponenten, die aggressiven Medien ausgesetzt sind.
Automobil (Sonderfahrzeuge): Tankauflieger, gepanzerte Fahrzeuge und Batteriegehäuse, bei denen Gewicht und Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind.
Industrieausrüstung: CNC-gefertigte, tragende Halterungen, Förderanlagen und Prozessgehäuse, die korrosiven Industrieatmosphären ausgesetzt sind.
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