Aluminium 7075
Einführung in Aluminium 7075
Aluminium 7075 ist eine hochfeste, wärmebehandelbare Aluminiumlegierung, die eine außergewöhnliche mechanische Leistung und Ermüdungsfestigkeit bietet – особенно in der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbereich. Dank ihres hervorragenden Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses übertrifft 7075 viele andere Aluminiumlegierungen in strukturellen Anwendungen, die unter dynamischer Belastung eine hohe Dauerfestigkeit erfordern.
Durch die gute Zerspanbarkeit und die hohe Härte in den Zuständen T6 und T73 ist Aluminium 7075 ideal für die CNC-Bearbeitung von Hochleistungsbauteilen wie Werkzeugen, Rahmen, Fahrwerks-/Aufhängungskomponenten und belastbaren Industriekomponenten.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium 7075
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Rest | Leichter Grundwerkstoff mit Korrosionsbeständigkeit |
Zink (Zn) | 5,1–6,1 | Hauptlegierungselement zur Ausscheidungshärtung |
Magnesium (Mg) | 2,1–2,9 | Erhöht Festigkeit und Härte |
Kupfer (Cu) | 1,2–2,0 | Steigert Härte und Verschleißbeständigkeit |
Chrom (Cr) | 0,18–0,28 | Verbessert Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit |
Eisen (Fe) | ≤0,50 | Restelement |
Silizium (Si) | ≤0,40 | Restelement |
Mangan (Mn) | ≤0,30 | Restelement |
Titan (Ti) | ≤0,20 | Kornfeinendes Element |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm / Bedingung |
|---|---|---|
Dichte | 2,81 g/cm³ | ASTM B311 |
Schmelzpunkt | 477–635°C | ASTM E299 |
Wärmeleitfähigkeit | 130 W/m·K bei 25°C | ASTM E1952 |
Elektrische Leitfähigkeit | 33% IACS bei 20°C | ASTM B193 |
Wärmeausdehnungskoeffizient | 21,2 µm/m·°C | ASTM E228 |
Spezifische Wärmekapazität | 960 J/kg·K | ASTM E1269 |
Elastizitätsmodul | 71,7 GPa | ASTM E111 |
Mechanische Eigenschaften (T6/T73-Zustand)
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 510–570 MPa (T6) | ASTM E8/E8M |
Streckgrenze (0,2%) | 430–505 MPa (T6) | ASTM E8/E8M |
Bruchdehnung | ≥7% (T6), ≥11% (T73) | ASTM E8/E8M |
Härte | 150–175 HB | ASTM E10 |
Dauerfestigkeit | 160 MPa (T6) | ASTM E466 |
Schlagzähigkeit | Hoch (T73) | ASTM E23 |
Wesentliche Merkmale von Aluminium 7075
Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis: Aluminium 7075 erreicht eine der höchsten Zugfestigkeiten unter den Aluminiumlegierungen und ermöglicht Gewichtsreduzierung ohne Einbußen bei der Tragfähigkeit. Ideal für Strukturbauteile in der Luft- und Raumfahrt sowie schnell bewegte Baugruppen.
Sehr gute Ermüdungsfestigkeit: Insbesondere im Zustand T6 ist 7075 auf hohe Rissinitiations- und Rissausbreitungsbeständigkeit unter Wechselbelastung ausgelegt – geeignet für Strukturrahmen, Getriebegehäuse und hochzyklische Komponenten.
Mittlere Korrosionsbeständigkeit: Zwar weniger korrosionsbeständig als 6061 oder 6063, lässt sich 7075 jedoch gut durch Eloxieren oder Alodine-Beschichtung schützen – insbesondere für feuchte oder maritime Umgebungen.
Maßhaltigkeit und Verschleißbeständigkeit: Hohe Härte und Festigkeit reduzieren Durchbiegung und Verschleiß und unterstützen enge Toleranzen von ±0,005 mm bei CNC-bearbeiteten Teilen mit geringer Verformung bei Temperaturwechseln.
Geringe Umformbarkeit, aber sehr gute Zerspanbarkeit: Für starkes Biegen/Umformen weniger geeignet, lässt sich 7075 jedoch sauber und effizient mit Hartmetallwerkzeugen bearbeiten – ideal für hochpräzise Komponenten.
CNC-Bearbeitungsherausforderungen und Lösungen für Aluminium 7075
Bearbeitungsherausforderungen
Hohe Härte: Beschleunigt den Werkzeugverschleiß im Vergleich zu weicheren Aluminiumlegierungen.
Kaltverfestigung (lokal): Erfordert stabile Schnittbedingungen, um harte Zonen zu vermeiden.
Thermische Empfindlichkeit: Bei tiefen Schnitten entsteht schnell Wärme – eine geeignete Kühlung ist entscheidend.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Werkzeugauswahl
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | Mikrokorn- oder beschichtetes Hartmetall | Widersteht Schneidenkantenverschleiß und bleibt scharf |
Geometrie | Neutraler bis hoher Spanwinkel | Balanciert Kantenstabilität und Spanabfuhr |
Schnittgeschwindigkeit | 150–250 m/min (T6) | Reduziert Überhitzung und Werkzeugschädigung |
Vorschub | 0,08–0,20 mm/U | Hält Spandicke stabil und verbessert Standzeit |
Kühlschmierstoff | Hochdruck-Flut oder Nebel | Reduziert thermische Verzüge und sorgt für saubere Oberflächen |
Aluminium 7075 Schnittparameter (ISO 513 Konformität)
Operation | Geschwindigkeit (m/min) | Vorschub (mm/U) | Schnitttiefe (mm) | Kühlmitteldruck (bar) |
|---|---|---|---|---|
Schruppen | 150–200 | 0,15–0,20 | 2,0–4,0 | 30–50 (Flut) |
Schlichten | 200–250 | 0,05–0,10 | 0,2–1,0 | 50–80 (Nebel/Flut) |
Oberflächenbehandlung für Aluminium-7075-CNC-Teile
Eloxieren: Typ II und Harteloxal verbessern Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenhärte; die Farbhomogenität kann je nach Prozess variieren.
Pulverbeschichtung: Ergänzt eine schlagfeste Schutzschicht mit guter chemischer Beständigkeit für Outdoor- oder robuste Bauteile.
Elektropolieren: Verbessert Optik und Korrosionsschutz für anspruchsvolle Hardware.
Passivierung: Reduziert Rückstände/Verunreinigungen und stabilisiert die Oxidschicht nach der Bearbeitung.
Bürsten: Erzeugt matte oder satinierte Oberflächen – ideal für sichtbare und häufig berührte Komponenten.
Alodine-Beschichtung: Leitfähige, korrosionsschützende Konversionsschicht ohne nennenswerte Maßänderung – häufig in der Luftfahrt eingesetzt.
UV-Beschichtung: Schnell härtender transparenter Schutzfilm für bessere Chemikalienbeständigkeit und langlebige Optik.
Klarlackbeschichtung: Schützt und veredelt bearbeitete Oberflächen in Gehäusen, Werkzeugen und Präzisionsbaugruppen.
Industrieanwendungen von Aluminium 7075
Luft- und Raumfahrt: Rumpfrahmen, Strukturhalter, Aktuatorbauteile und hochfeste Komponenten mit hoher Dauerfestigkeit.
Verteidigung: Leichtbau-Strukturteile und robuste Baugruppen für anspruchsvolle Einsatzumgebungen.
Automobil: Performance-Aufhängungsteile, Radnaben, Verbindungselemente und tragende Halterungen.
Robotik: Hochleistungs-Roboterarme, Drohnenrahmen und Strukturgehäuse mit Vibrations- und Bewegungsbelastung.
Werkzeuge & Formenbau: Präzisionsvorrichtungen, Lehren, Matrizen und Formplatten mit hoher Verschleißfestigkeit und Maßhaltigkeit.
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