Aluminium 6061
Einführung in Aluminium 6061
Aluminium 6061 ist eine vielseitige, wärmebehandelbare, schmiedbare Aluminiumlegierung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, guter mechanischer Festigkeit und hervorragender Schweißbarkeit. Ihre ausgewogene Zusammensetzung macht sie zur am weitesten verbreiteten Aluminiumlegierung für CNC-Bearbeitung-Anwendungen, die eine leichte, langlebige Werkstofflösung mit moderater bis hoher Festigkeit erfordern.
Aluminium 6061 eignet sich hervorragend für präzise CNC-gefertigte Aluminiumteile mit engen Toleranzen, exzellenter Oberflächengüte und gleichbleibender Maßgenauigkeit. Aufgrund seiner guten Zerspanbarkeit und Umformbarkeit werden 6061-Aluminiumkomponenten breit in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Unterhaltungselektronik, im maritimen Bereich sowie in strukturellen Anwendungen eingesetzt.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium 6061
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Rest | Basiselement, leicht und korrosionsbeständig |
Magnesium (Mg) | 0,8–1,2 | Erhöht Festigkeit und Kaltverfestigungsrate |
Silizium (Si) | 0,4–0,8 | Verbessert Festigkeit und Verschleißbeständigkeit |
Eisen (Fe) | ≤0,7 | Restelement |
Kupfer (Cu) | 0,15–0,4 | Erhöht Härte und Ermüdungsbeständigkeit |
Chrom (Cr) | 0,04–0,35 | Verbessert Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit |
Zink (Zn) | ≤0,25 | Restelement |
Titan (Ti) | ≤0,15 | Kornfeinungsmittel |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm / Bedingung |
|---|---|---|
Dichte | 2,70 g/cm³ | ASTM B311 |
Schmelzpunkt | 582–652°C | ASTM E299 |
Wärmeleitfähigkeit | 167 W/m·K bei 25°C | ASTM E1952 |
Elektrische Leitfähigkeit | 43% IACS bei 20°C | ASTM B193 |
Wärmeausdehnungskoeffizient | 23,6 µm/m·°C | ASTM E228 |
Spezifische Wärmekapazität | 896 J/kg·K | ASTM E1269 |
Elastizitätsmodul | 68,9 GPa | ASTM E111 |
Mechanische Eigenschaften (T6-Zustand)
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 290–310 MPa | ASTM E8/E8M |
Streckgrenze (0,2%) | 240–276 MPa | ASTM E8/E8M |
Bruchdehnung | ≥12% | ASTM E8/E8M |
Härte | 95 HB | ASTM E10 |
Dauerfestigkeit | 96 MPa (500 MPa max) | ASTM E466 |
Schlagzähigkeit | Mittel | ASTM E23 |
Wesentliche Merkmale von Aluminium 6061
Hervorragende Zerspanbarkeit: Aluminium 6061 im T6-Zustand erreicht eine Zerspanbarkeitsbewertung von 90% relativ zu Automatenmessing (C36000 = 100%). Es unterstützt Vorschübe von bis zu 0,3 mm/U und Schnittgeschwindigkeiten von über 500 m/min mit Hartmetallwerkzeugen unter Trockenbearbeitung oder Minimalmengenschmierung.
Korrosionsbeständigkeit: 6061 bildet eine dichte Aluminiumoxid-(Al₂O₃)-Oberflächenschicht und bietet dadurch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen atmosphärische und Salzwasserkorrosion. Bei Anodisierung besteht es den ASTM-B117-Salzsprühtest über 1000 Stunden ohne signifikante Lochkorrosion.
Schweißbarkeit und Wiederherstellung der Festigkeit nach dem Schweißen: Kompatibel mit MIG- und WIG-Verfahren (AWS A5.10 Zusatzwerkstoffe ER4045 oder ER5356). Wärmebehandelte 6061-T6-Teile erreichen nach einer nachträglichen Wärmebehandlung bei 160–190°C über 8–10 Stunden bis zu 80% der ursprünglichen Streckgrenze.
Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis: Mit einer Dichte von 2,70 g/cm³ und einer Zugfestigkeit von ~310 MPa im T6-Zustand bietet 6061 eine spezifische Festigkeit von etwa 115 kNm/kg – dadurch ist es eine bevorzugte Strukturlegierung für luftfahrtgeeignete Profile und Rahmen.
Maßhaltigkeit: Geringe Eigenspannungen und hohe Wärmeleitfähigkeit (167 W/m·K) minimieren Verzug bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und Temperaturwechseln und unterstützen Toleranzen von ±0,005 mm in Präzisions-CNC-Anwendungen.
Konformität mit globalen Normen: 6061 erfüllt oder übertrifft internationale Spezifikationen wie ASTM B209 (Blech/Platte), B221 (Profile) und ISO 6361-2 und gewährleistet damit Materialzuverlässigkeit für globale industrielle Lieferketten.
CNC-Bearbeitungsherausforderungen und Lösungen für Aluminium 6061
Bearbeitungsherausforderungen
Aufbauschneide (BUE): Das Material kann bei niedrigeren Geschwindigkeiten am Schneidwerkzeug anhaften und die Oberflächengüte verschlechtern.
Thermische Ausdehnung: Der hohe Ausdehnungskoeffizient kann die Maßstabilität bei Präzisionsbauteilen beeinflussen.
Spanabfuhr: Lange, kontinuierliche Späne können automatisierte Prozesse oder feine Geometrien beeinträchtigen.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Werkzeugauswahl
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | Unbeschichtetes oder TiB₂-beschichtetes Hartmetall | Reduziert Aufbauschneide und verlängert die Werkzeugstandzeit |
Geometrie | Großer Spanwinkel, polierte Spannuten | Verbessert Spanabfuhr und reduziert Reibung |
Schnittgeschwindigkeit | 250–600 m/min | Optimiert für saubere Oberflächenqualität |
Vorschub | 0,10–0,30 mm/U | Erhält gute Werkzeugstandzeit und Spanungsdicke |
Kühlschmierstoff | Nebel- oder Flutkühlung | Kontrolliert Wärme und spült Späne ab |
Aluminium 6061 Schnittparameter (ISO 513 Konformität)
Operation | Geschwindigkeit (m/min) | Vorschub (mm/U) | Schnitttiefe (mm) | Kühlmitteldruck (bar) |
|---|---|---|---|---|
Schruppen | 250–350 | 0,15–0,30 | 2,0–5,0 | 20–30 (Flut) |
Schlichten | 400–600 | 0,05–0,15 | 0,2–1,0 | 30–50 (Nebel/Flut) |
Oberflächenbehandlung für Aluminium-6061-CNC-Teile
Anodisieren: Erhöht Korrosions- und Verschleißbeständigkeit und bietet kosmetische Oberflächen in mehreren Farben. Hartanodisieren steigert die Oberflächenhärte auf bis zu 400 HV.
Pulverbeschichtung: Fügt eine dicke, langlebige Schutzschicht (typischerweise 60–100 µm) mit hervorragender UV- und Chemikalienbeständigkeit hinzu.
Elektropolieren: Erzeugt ultraglatte, korrosionsbeständige Oberflächen mit Rauheitswerten Ra ≤0,2 µm – ideal für medizinische und Reinraumkomponenten.
Passivierung: Entfernt eingetragene Verunreinigungen und stellt die Oxidschicht wieder her, wodurch die Korrosionsbeständigkeit präziser Aluminium-Baugruppen verbessert wird.
Bürsten: Erzeugt matte oder satinierte Oberflächen (Ra ~0,8–1,6 µm) für dekorative und funktionale Anwendungen.
Alodine-Beschichtung: Bietet elektrisch leitfähigen Korrosionsschutz ohne Maßänderung – широко eingesetzt in der Luftfahrt und Elektronik.
UV-Beschichtung: Schnell härtender Schutzlack mit hoher Transparenz, Kratzfestigkeit und Oberflächenversiegelung für aluminiumteile in Kosmetikqualität.
Klarlackbeschichtung: Verbessert das Erscheinungsbild mit einer glänzenden oder matten Schicht und schützt Aluminiumoberflächen vor Fingerabdrücken und Umwelteinflüssen.
Industrieanwendungen von Aluminium 6061
Luft- und Raumfahrt: Flugzeugbeschläge, Strukturhalterungen und luftfahrtgeeignete Gehäuse.
Automobil: Motorlager, Fahrwerkskomponenten, Chassiselemente.
Marine: Salzwasserbeständige Hardware, Strukturrahmen und Rumpfbeschläge für Küsten- und Offshore-Systeme.
Konsumgüter: Gehäuse, Paneele und kundenspezifische Abdeckungen mit hohen Anforderungen an Optik und Steifigkeit für Haushaltsgeräte und Elektronik.
Industrieanlagen: Vorrichtungen, Werkzeugplatten, Rahmen und Hochleistungsgehäuse für Automations- und Produktionssysteme.
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