Aluminium 7075-T6
Einführung in Aluminium 7075-T6
Aluminium 7075-T6 ist eine hochfeste, luftfahrtgeeignete Aluminiumlegierung in ihrem am häufigsten eingesetzten Zustand. Die Bezeichnung T6 steht für eine Lösungsglühung mit anschließender künstlicher Alterung, wodurch eine sehr hohe Festigkeit und Härte erreicht wird. Damit eignet sich 7075-T6 besonders für Strukturbauteile, die maximale Ermüdungsbeständigkeit und hohe Maßstabilität erfordern.
Aluminium 7075-T6 wird aufgrund seiner sehr guten Zerspanbarkeit und des hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses häufig in der CNC-Bearbeitung für Luft- und Raumfahrt, Motorsport, Verteidigung sowie industrielle Vorrichtungen und Gehäuse eingesetzt.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium 7075-T6
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | Rest | Leichter Grundwerkstoff mit Korrosionsbeständigkeit |
Zink (Zn) | 5,1–6,1 | Primäres Festigungselement durch Ausscheidungshärtung |
Magnesium (Mg) | 2,1–2,9 | Erhöht Festigkeit und Härte |
Kupfer (Cu) | 1,2–2,0 | Steigert Härte und Wärmeleitfähigkeit |
Chrom (Cr) | 0,18–0,28 | Verbessert Korrosionsbeständigkeit und Strukturstabilität |
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-Zustand)
Eigenschaft | Wert (typisch) | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 570 MPa | ASTM E8/E8M |
Streckgrenze (0,2%) | 505 MPa | ASTM E8/E8M |
Bruchdehnung | ≥7% | ASTM E8/E8M |
Härte | 175 HB | ASTM E10 |
Dauerfestigkeit | 160 MPa | ASTM E466 |
Schlagzähigkeit | Hoch | ASTM E23 |
Wesentliche Merkmale von Aluminium 7075-T6
Außergewöhnliche Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit: 7075-T6 zählt zu den stärksten verfügbaren Aluminiumlegierungen und eignet sich für Bauteile, die über lange Zeiträume wiederholten und dynamischen Lasten ausgesetzt sind. Mit einer Dauerfestigkeit von etwa 160 MPa bietet es eine sehr hohe Leistungsfähigkeit bezogen auf das Gewicht.
Sehr gute Zerspanbarkeit: Der T6-Zustand kombiniert hohe Festigkeit mit guter Bearbeitbarkeit. Mit Hartmetallwerkzeugen sind hohe Schnittwerte, enge Toleranzen bis ±0,005 mm und sehr gute Oberflächenqualitäten erreichbar.
Geringe Dichte, hohe Performance: Bei einer Dichte von 2,81 g/cm³ und einer Zugfestigkeit von 570 MPa erreicht 7075-T6 eine spezifische Festigkeit von über 200 kNm/kg – ideal für leichte, hochfeste Konstruktionen.
Mittlere Korrosionsbeständigkeit: Ohne Oberflächenschutz ist 7075-T6 weniger korrosionsbeständig als z. B. 6061. In der Praxis wird der Schutz häufig durch Eloxieren oder Alodine-Beschichtung verbessert.
Thermische Stabilität: Behält seine mechanischen Eigenschaften typischerweise bis etwa 125–150°C gut bei und eignet sich damit für Bauteile, die durch Reibung oder Betrieb Wärme ausgesetzt sind.
CNC-Bearbeitungsherausforderungen und Lösungen für Aluminium 7075-T6
Bearbeitungsherausforderungen
Werkzeugverschleiß: Aufgrund der hohen Härte kann der Verschleiß ohne passende Werkzeugauswahl und Kühlung ansteigen.
Lokale Kaltverfestigung: Erfordert stabile Vorschübe, um Werkzeugvibrationen und lokal verhärtete Zonen zu vermeiden.
Wärmeeintrag: Bei hohen Materialabträgen kann Wärme die Maßhaltigkeit beeinflussen, wenn die Kühlung unzureichend ist.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Werkzeugauswahl
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | TiAlN-beschichtetes Hartmetall | Gute Beständigkeit gegen Temperatur und abrasiven Verschleiß |
Geometrie | Mittlerer Spanwinkel, scharfe Schneide | Guter Kompromiss zwischen Standzeit und Spanabfuhr |
Schnittgeschwindigkeit | 150–250 m/min | Reduziert thermische Verzüge und Schneidenkantenbruch |
Vorschub | 0,08–0,20 mm/U | Sorgt für konstante Spanlast |
Kühlschmierstoff | Hochdruck-Flut (≥30 bar) | Beherrscht Wärme und verbessert die Spanabfuhr |
Aluminium 7075-T6 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-T6-CNC-Teile
Eloxieren: Typ-II-Schwefelsäureeloxal erzeugt Korrosionsschutzschichten von ca. 5–25 µm. Typ-III-Harteloxal kann bis zu ca. 50 µm Oxidschichtdicke erreichen und die Oberflächenhärte typischerweise in den Bereich von etwa 400–600 HV erhöhen, was die Verschleißbeständigkeit deutlich verbessert.
Pulverbeschichtung: Elektrostatische Beschichtung mit typischen Schichtdicken von 60–120 µm. Verbessert UV-Beständigkeit, Abriebfestigkeit und chemischen Schutz; übliche Einbrenntemperaturen liegen bei ca. 150–200°C.
Elektropolieren: Kann die Oberflächenrauheit deutlich reduzieren (z. B. von Ra ~1,2 µm auf ≤0,2 µm) und die Optik sowie Korrosionsbeständigkeit verbessern – geeignet für hochwertige sichtbare Komponenten.
Passivierung: Als Vorbehandlung vor Lackierung/Pulverbeschichtung einsetzbar, um Bearbeitungsrückstände zu entfernen und die Oberfläche zu stabilisieren (je nach Prozessvorgabe).
Bürsten: Erzeugt dekorative, gleichmäßige matte/satinierte Texturen (typisch Ra ~0,8–1,6 µm) und eignet sich gut als Vorbehandlung für nachfolgende Beschichtungen.
Alodine-Beschichtung: Chromat-Konversionsschicht (z. B. nach MIL-DTL-5541). Bietet Korrosionsschutz bei Erhalt der elektrischen Leitfähigkeit und verändert die Maße nur minimal – häufig in Luftfahrt- und Elektronikanwendungen.
UV-Beschichtung: Schnell härtender transparenter Schutzfilm (typisch 5–15 µm), der Glanz, Kratzfestigkeit und Oberflächenversiegelung für hochwertige Gehäuse/Abdeckungen verbessern kann.
Klarlackbeschichtung: Schutzschicht (typisch 10–30 µm) in glänzend oder matt, die die Optik erhält und Oberflächen vor Oxidation sowie Gebrauchsspuren schützt.
Industrieanwendungen von Aluminium 7075-T6
Luft- und Raumfahrt: Flügelholme, Strukturhalter, Spanten/Bulkheads und Motorhalterungen unter Ermüdungsbelastung.
Verteidigung & taktische Anwendungen: Hochfeste CNC-Bauteile, Halterungen, Montagesysteme und leichte Strukturkomponenten.
Automobil / Motorsport: Performance-Bauteile wie Querlenker, Achsschenkel/Lenkkomponenten und hochbelastete Verbindungsteile.
Robotik: Leichte Strukturarme, Endeffektoren und Lastträger, die hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht benötigen.
Werkzeuge & Vorrichtungen: Präzisionslehren, Aufspannvorrichtungen, Matrizen und stabile Formgrundplatten mit hoher Maßhaltigkeit.
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