Aluminium
Was ist Aluminium?
Aluminium ist eines der am häufigsten vorkommenden Metalle der Erde. Tatsächlich macht es 8 % des Gesamtgewichts der Erdkruste aus. Aus diesem Grund ist es eines der am weitesten verbreiteten Industriemetalle, obwohl es erst vor 200 Jahren entdeckt wurde.
Aluminiumlegierungen
Reines Aluminium wird mit geringen Mengen anderer Metalle legiert, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen – z. B. in Bezug auf die Bearbeitung.
Diese Legierungen sind nach EN 573-3 in 8 Gruppen unterteilt und die Legierungen werden nach den Serien benannt. Als Beispiel gehört die Legierung 6082 zur Serie 6xxx und 5005 zur Serie 5xxx.
Aluminium Legierungsgruppen
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Legierungs-gruppe |
Legierungs- |
Eigenschaften |
Üblicherweise verwendet für: |
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1xxx |
Min. 99% Aluminium |
+ Gute Korrosionsbeständigkeit, gute Leitfähigkeit, formbar - Geringe Festigkeit |
- Aluminium-Folie - Architektonische Verkleidungen - Elektronik |
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2xxx |
Kupfer |
+ Hohe Festigkeit, geeignet für die zerspanende Verarbeitung - Geringe Korrosionsbeständigkeit, nicht für dekoratives Eloxal geeignet |
- Gewinde und Schrauben - Luftfahrt - Militärische Fahrzeuge |
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3xxx |
Mangan |
+ Sehr gut verformbar, geeignet zum Eloxieren, Schweißen und Löten - Geringe Festigkeit |
- Getränkedosen - Verpackungen - Klimaanlagen, Heiz- und Kühlgeräte - Bauindustrie |
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4xxx |
Silizium |
+ Geeignet zum Schweißen und Löten - Geringe Duktilität, geringe Festigkeit |
- Getränkedosen - Verpackungen - Klimaanlagen, Heiz- und Kühlgeräte |
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5xxx |
Magnesium |
+ Gut verformbar, gute Korrosionsbeständigkeit - Mittlere Festigkeit |
- Fassaden - Gerüstbau - Automobilindustrie |
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6xxx |
Silizium und Magnesium |
+ Gute Korrosionsbeständigkeit, geeignet zum Schweißen und ästhetischen Eloxieren - Geringe Duktilität |
- Profile, z. B. für Türen, Fenster und Anhänger, Kühlkörper - Offshore Anwendungen |
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7xxx |
Zink, sekundär Magnesium und Kupfer |
+ Hohe Festigkeit, geeignet für die zerspanende Bearbeitung - Gefahr von Korrosion |
- Flugzeuge - Militär- und Raumfahrtausrüstung - Ausrüstung für den Skisport |
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8xxx |
Diese Gruppe enthält alle Legierungen, die in keine der anderen Gruppen passen. Aus diesem Grund gibt es keine gemeinsamen Merkmale der 8xxx-Legierungen. |
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Wofür wird Aluminium verwendet?
Aluminium wird im Bauwesen und in der verarbeitenden Industrie in großem Umfang verwendet, z. B. für Fenster, Verkleidungen und Baumaterialien.
Der Hauptvorteil von Aluminium ist das geringe Gewicht in Kombination mit der Festigkeit und die Tatsache, dass Aluminium in viele verschiedene Formen extrudiert werden kann. Damit eignet sich das Material ideal für leichte, aber stabile Konstruktionen.
Sie werden viele Fassaden mit Aluminiumverkleidungen finden, wie z.B. Verbundplatten von STAC BOND.
Für Konstruktionen, bei denen das Aluminium sichtbar sein soll, z. B. Fassaden oder Elektronik, kann das Metall eloxiert oder in einer anderen Farbe als dem charakteristischen Grau/Silber pulverbeschichtet werden.
Dies geschieht zum Beispiel bei aluminiumverkleideten Verbundfenstern, die die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium auf der Außenseite mit dem attraktiven Optik von Holz im Inneren des Hauses verbinden. Durch das pulverbeschichten des Aluminiumprofils und des Holzes in der gleichen Farbe wird der Unterschied zwischen den Materialien kaschiert.
Ist Aluminium schweißbar?
Aluminium eignet sich zum Schweißen. Um an das Metall zu gelangen, muss man jedoch die Oxidschicht durchdringen, die einen Schmelzpunkt von 2060 Grad Celsius hat. Hierfür gibt es verschiedene Methoden, darunter WIG- und MIG-Schweißen.
Da Aluminium ein sehr guter Wärmeleiter ist, ist die Wärmeeinflusszone größer, als Sie es von anderen Materialien gewohnt sind. Das bedeutet, dass sich die Wärme schnell von der Schweißnaht in das Material ausbreitet.
Erfahren Sie hier mehr über das Schweißen von Aluminium.
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Physikalische Eigenschaften von Aluminium |
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Dichte |
2,7 g/cm3 |
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Schmelzpunkt |
660 °C |
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Elektrische Leitfähigkeit |
59,5 %IACS |
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Wärmeleitfähigkeit |
215 W/m*K |
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Thermischer Ausdehnungskoeffizient |
23,5 µm/m*K |
Die mechanischen Eigenschaften und die chemische Zusammensetzung der einzelnen Aluminiumlegierungen können Sie hier einsehen.
Aluminium ist ein leichtes, aber starkes Material. Im Vergleich zu Edelstahl kann Aluminium die gleiche Festigkeit bei deutlich geringerem Gewicht bieten. Aluminium zeichnet sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit aus, und die natürliche Oxidschicht schützt vor Korrosion.
Der Hauptvorteil von Aluminium besteht darin, dass es ähnliche Eigenschaften wie Kupfer (Leitfähigkeit) und Edelstahl (Korrosionsbeständigkeit) aufweist, jedoch mit einem sehr geringen Gewicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass Aluminium als Profil extrudiert werden kann.
So berechnen Sie die Wärmeausdehnung
Aluminium dehnt sich je nach Temperatur aus und zieht sich zusammen.
In Umgebungen mit großen Temperaturschwankungen, wie z. B. im Freien in Nordeuropa, ist es wichtig, die Wärmeausdehnung zu berücksichtigen.
Die Ausdehnung wird anhand des Wärmeausdehnungskoeffizienten (reines Aluminium: 23.5 µm/m*K) berechnet.
Die Expansion erfolgt in alle Richtungen. Dies bedeutet, dass Sie die Ausdehnung für die Höhe, Dicke und Breite des Materials berechnen müssen.
Beispiel:
- Ein Blech aus der Legierung 5754 (Wärmeausdehnungskoeffizient: 23,7 µm/m*K) wird an einer Fassade angebracht.
- Bei -20°C ist das Blech 1000 mm
- Bei +30°C, d.h. 50 Grad wärmer, beträgt die Wärmeausdehnung:
23,7 µm/(m*K)*1 m*50 K=1185 µm =1,19mm
Die Abmessung des Blechs beträge 1001,19 mm bei +30°C.
In den Datenblättern finden Sie nähere Informationen zu spezifischen Aluminiumlegierungen.
Was ist die Walzrichtung?
Die Oberfläche eines gewalzten Blechs oder einer gewalzten Platte weist sichtbare Texturlinien auf, die durch das Walzen des Materials auf die richtige Dicke entstehen.
Je nach dem Verwendungszweck des Materials kann es notwendig sein, die Walzrichtung zu berücksichtigen.
Wenn mehrere Teile, Bleche oder Platten nebeneinander montiert werden, ist darauf zu achten, dass die Texturlinien auf allen Teilen in die gleiche Richtung verlaufen, um ein einheitliches Aussehen zu erzielen.
Beim Biegen kann die Walzrichtung die Biegefähigkeit des Materials beeinflussen.
Wenn Sie gesägtes Material kaufen, müssen Sie die Walzrichtung angeben. So wird sichergestellt, dass die fertige Platte die richtigen Eigenschaften für den vorgesehenen Verwendungszweck hat. In diesem Beispiel hat das Blech eine Walzrichtung von 300 mm:
Aluminiumkorrosion
Aluminium ist in vielen verschiedenen Umgebungen äußerst korrosionsbeständig. Dies ist einer der Gründe, warum Aluminium so weit verbreitet ist.
Aber wie bei jedem Metall ist es wichtig, die richtige Legierung für die jeweilige Umgebung zu wählen. Sie müssen die Korrosionsklasse der spezifischen Umgebung kennen, um die richtige Wahl zu treffen.
Oxidschicht
Das Geheimnis der Korrosionsbeständigkeit von Aluminium ist die Oxidschicht, die sich bildet, wenn reines Aluminium Sauerstoff ausgesetzt wird.
Je dicker die Oxidschicht wird, desto schwieriger wird es für das Rohaluminium, mit Sauerstoff, Säuren, Basen usw. zu reagieren. Dadurch wird das Metall immer mehr vor der Umgebung geschützt.
Beim Eloxieren entsteht eine besonders dicke Oxidschicht. Das Eloxieren kann einen praktischen oder ästhetischen Zweck haben.
Der optimale pH-Wert für die Oxidschicht liegt im Bereich von 4-9. Säuren und Basen außerhalb dieses Bereichs bauen die Oxidschicht ab. Dies kann zu Problemen führen, sollten Sie das falsche Reinigungsmittel für ein Aluminiumprodukt verwenden.
Kann Aluminium rosten?
Aluminium kann nicht rosten - Rost entsteht nur auf Eisen.
Aluminium kann jedoch korrodieren, wenn die von Ihnen gewählte Legierung nicht für die Umgebung geeignet ist. So sollten Sie zum Beispiel keine 2xxx-Legierung für eine maritime Umgebung wählen.
Korrosion kann auch auftreten, wenn Sie Aluminium mit einem anderen, edleren Metall kombinieren, ohne eine Opferanode zu verwenden.
Brandklassen
Aluminium ist von der EU als A1 eingestuft*.
Beachten Sie, dass die Klassifizierung nicht gilt, wenn das Material in Pulverform vorliegt.
Die Klasse A1 ist definiert als "kein Beitrag zum Brand". Das bedeutet, dass Materialien der Klasse A1 nicht allein auf ihr Brandverhalten geprüft werden müssen. Sie werden als nicht brennbar definiert.
Die EN-Norm (EN 13501-1:2007+A1:2009) akzeptiert Materialien der Klasse A1 ohne weitere Prüfung ihres Brandverhaltens:
"Klasse A1 und A1L Produkte tragen in keiner Phase des Brandes, einschließlich des voll entwickelten Feuers, dazu bei. Aus diesem Grund wird davon ausgegangen, dass sie in der Lage sind, automatisch alle Anforderungen aller unteren Klassen zu erfüllen." (Seite 44)
* 96/603/EC, aktualisiert durch 2000/605/EC
Reinigung von Aluminium
Um Korrosion und Verfärbungen zu vermeiden, ist es wichtig, Aluminium einigermaßen sauber zu halten. Dies gilt auch dann, wenn das Metall eloxiert oder pulverbeschichtet ist.
Genau wie die natürliche Oxidschicht eignet sich eine eloxierte Oberfläche am besten für pH-Werte zwischen 4 und 9. Stärkere Säuren und Basen zersetzen die Schicht und bieten eine gute Grundlage für Korrosion.
Reinigungsmittel
Das beste Reinigungsmittel ist sauberes Wasser, eventuell mit einem Seifenprodukt mit einem pH-Wert zwischen 6 und 8. Wichtig ist, dass die Reinigungsmittel kein Chlor enthalten. Spülen Sie die Oberfläche nach der Reinigung mit klarem Wasser ab.
Stark verschmutzte Oberflächen können mit organischen Lösungsmitteln wie Alkohol, Aceton, Benzin, Verdünner, Kerosin und Terpentin gereinigt werden.
Methoden zur Reinigung von Aluminium
Aluminium eignet sich gut für trockene oder wechselhafte Umgebungen, in denen das Material über längere Zeit nicht nass wird. Regelmäßiger Regen trägt dazu bei, die Oberfläche auf natürliche Weise sauber zu halten und die Ansammlung von Schmutz zu verhindern.
Wenn Sie Aluminium manuell reinigen müssen, verwenden Sie diese Liste als Ausgangspunkt. Die Liste ist von der schonendsten Methode (sauberes Wasser) bis zur aggressivsten (Schleifmittel) geordnet:
- Sauberes Wasser
- Milde Seife/Waschmittel
- Lösungsmittel, z.B. Kerosin, Terpentin oder Testbenzin
- Nicht korrosive chemische Reiniger
- Polieren mit Wachs (kann die Oxidschicht vorübergehend schädigen)
- Schleifen mit Wachs (kann zu vorübergehenden Schäden an der Oxidschicht führen)
- Scheuermittel (kann die Oxidschicht vorübergehend beschädigen)
Recycling von Aluminium
Aluminium lässt sich sehr leicht recyceln.
Der Recyclingprozess benötigt nur etwa 5 % der Energie, die für die Herstellung von neuem Aluminium benötigt wird (auch als Primäraluminium bezeichnet). Aus diesem Grund hat recyceltes Aluminium im Vergleich zu Primäraluminium einen sehr geringen CO2-Fußabdruck.
Bei Alumeco verkaufen wir recyceltes Aluminium und Aluminium, das aus erneuerbarer Energie hergestellt wird