Aluminium 5086
Einführung in Aluminium 5086
Aluminium 5086 ist eine hochfeste, nicht aushärtbare Aluminium-Magnesium-Legierung mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit – insbesondere in maritimen Umgebungen sowie bei Salz-/Brackwasser. Sie besitzt eine sehr gute Schweißbarkeit und behält nach dem Schweißen eine solide Festigkeit, was sie zur idealen Wahl für strukturelle Anwendungen macht, bei denen Beständigkeit gegen raue Umwelteinflüsse erforderlich ist.
Dank der ausgewogenen mechanischen Eigenschaften und der hohen Dauerhaftigkeit wird Aluminium 5086 in der CNC-Bearbeitung häufig für Bauteile in den Branchen Marine, Verteidigung, Automotive und Transport eingesetzt, bei denen langfristige Zuverlässigkeit und Korrosionsschutz entscheidend sind.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium 5086
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Rest | Basiselement mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit |
Magnesium (Mg) | 3,5–4,5 | Erhöht Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit |
Mangan (Mn) | 0,2–0,7 | Verbessert Festigkeit und Zähigkeit |
Eisen (Fe) | ≤0,5 | Restelement |
Silizium (Si) | ≤0,4 | Restelement |
Chrom (Cr) | 0,05–0,25 | Verbessert Korrosionsbeständigkeit in Seewasser |
Kupfer (Cu) | ≤0,1 | Erhält die Korrosionsperformance (niedriger Gehalt) |
Zink (Zn) | ≤0,25 | Restelement |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Typischer Wert | Prüfnorm/-bedingung |
|---|---|---|
Dichte | 2,66 g/cm³ | ASTM B311 |
Schmelzbereich | 590–640°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 | Typischer Wert | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 290–345 MPa | ASTM E8/E8M |
Streckgrenze (0,2%) | 210–240 MPa | ASTM E8/E8M |
Bruchdehnung | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Härte | 85 HB | ASTM E10 |
Ermüdungsfestigkeit | 110 MPa | ASTM E466 |
Schlagzähigkeit | Ausgezeichnet | ASTM E23 |
Wesentliche Eigenschaften von Aluminium 5086
Korrosionsbeständigkeit in Marinequalität: Aluminium 5086 ist sehr beständig gegen Seewasser- und Solekorrosion und eignet sich hervorragend für Küsten- und Unterwasseranwendungen. Der Magnesium- und Chromgehalt unterstützt eine robuste Schutzschicht in chloridhaltigen Medien.
Schweißbarkeit bei guter Festigkeitsbeibehaltung: Behält nach dem Schweißen vergleichsweise gute mechanische Eigenschaften. Kompatibel mit MIG/TIG-Verfahren; als Zusatzwerkstoff wird häufig 5356 eingesetzt, um Verzug gering zu halten und eine gute Ermüdungsleistung zu erzielen.
Hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit: Bietet ein ausgewogenes Verhältnis aus Zugfestigkeit und Duktilität – geeignet für Panzerplatten, Rumpfstrukturen und stoßbelastete Komponenten.
Kaltverfestigung möglich: Die Festigkeit kann über Kaltumformung (z. B. Zustände H116 oder H32) gesteigert werden, ohne die Korrosionsbeständigkeit wesentlich zu beeinträchtigen.
Nicht aushärtbar mit guter Dimensionsstabilität: Im Gegensatz zu 6xxx- oder 7xxx-Legierungen werden die Eigenschaften nicht durch Wärmebehandlung eingestellt, was bei temperaturbeeinflussten Anwendungen und großen Strukturteilen eine stabile Bauteilperformance unterstützt.
Herausforderungen und Lösungen bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium 5086
Bearbeitungsherausforderungen
Zäher als 6061 oder 5052: Erfordert geeignete Schnittwerte und Werkzeugauswahl, um Oberflächenqualität und Standzeit zu sichern.
Neigung zum Fressen (Galling): Material kann an Werkzeugen anhaften, wenn Beschichtung/Lubrikation nicht passend sind.
Oberflächen-Kaltverfestigung: Wiederholtes Überfräsen kann zu Rattern oder Maßabweichungen führen, wenn der Schnitt nicht „sauber“ greift.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Werkzeugauswahl
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | TiB₂- oder TiAlN-beschichtetes Hartmetall | Reduziert Aufbauschneide und erhöht Verschleißbeständigkeit |
Geometrie | Positiver Spanwinkel mit hochpolierter Schneide | Verbessert Spanfluss und reduziert Wärmeentwicklung |
Schnittgeschwindigkeit | 180–300 m/min | Guter Kompromiss aus thermischer Belastung und Oberflächenintegrität |
Vorschub | 0,10–0,25 mm/U | Hält Toleranzen stabil und reduziert Rattern |
Kühlung | Flutkühlung oder Hochdruck-Nebel | Temperaturkontrolle und sichere Spanabfuhr |
Schnittparameter für Aluminium 5086 (ISO-513-Konformität)
Operation | Geschwindigkeit (m/min) | Vorschub (mm/U) | Schnitttiefe (mm) | Kühlmitteldruck (bar) |
|---|---|---|---|---|
Schruppen | 180–240 | 0,15–0,25 | 2,0–4,0 | 25–35 (Flut) |
Schlichten | 240–300 | 0,05–0,15 | 0,2–1,0 | 35–50 (Flut/Nebel) |
Oberflächenbehandlung für CNC-Teile aus Aluminium 5086
Anodisieren: Geeignet für Typ-II- und Hartanodisieren. Liefert Verschleißschutz und Oxidschichtdicken bis etwa 50 µm.
Pulverbeschichtung: 60–120 µm Beschichtung für robuste Beständigkeit gegen Abrieb, UV und Salzsprühnebel.
Elektropolieren: Verbessert Optik und unterstützt Korrosionsbeständigkeit – besonders bei Bauteilen in salzhaltiger Atmosphäre.
Passivieren: Häufig als Reinigungs-/Vorbehandlung vor Beschichtungen zur Stabilisierung der Oberfläche.
Bürsten: Satin-Oberflächen (Ra 0,8–1,6 µm) für bessere Optik und definierte Oberflächenstruktur.
Alodine-Beschichtung: Chromatkonversion (MIL-DTL-5541-konform) für Korrosionsschutz bei Erhalt der elektrischen Leitfähigkeit.
UV-Beschichtung: Dünner Film (5–15 µm) zum Kratz- und Feuchtigkeitsschutz für Sichtteile.
Lackbeschichtung: Transparenter Schutzfilm zur optischen Aufwertung und zur Reduktion von Salzsprühnebel-bedingter Alterung.
Industrieanwendungen von Aluminium 5086
Marine: Rumpfbleche, Deckstrukturen und Unterwasserhalterungen, die hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit benötigen.
Verteidigung: Panzerplatten, blast-resistente Gehäuse und Strukturträger für Land- und Seeplattformen.
Automotive: Anhänger, Tankaufbauten und Fahrwerks-/Strukturteile mit Belastung durch Streusalz und Feuchtigkeit.
Bahn & Transport: Geschweißte Kesselwagen, Motorrahmen und leichte Strukturbauteile.
Energie sowie Oil & Gas: Rohrleitungsstützen, Tauchgehäuse und tragende Rahmen in korrosiven Umgebungen.
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