So wählen Sie eine Aluminiumlegierung für die CNC-Bearbeitung aus

Kurze Antwort: Wie wählt man eine Aluminiumlegierung für die CNC-Bearbeitung aus?

Es gibt keine einzige Aluminiumlegierung, die für jedes CNC-bearbeitete Teil gleichermaßen geeignet ist. Für viele allgemeine Industriegehäuse, Vorrichtungen und Halterungen sind 6061-T6 oder spannungsgeglühte 6061-T651-Bleche ein praktischer Ausgangspunkt, da sie ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Bearbeitbarkeit, Oberflächenqualität und Verfügbarkeit bieten. Wechseln Sie nur dann zu einer anderen Legierung, wenn eine bestimmte Anforderung dies erfordert.

Ziehen Sie 7075-T6/T651 in Betracht, wenn das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht ausschlaggebend für die Konstruktion ist; 2024-T3/T351, wenn das zugelassene Konstruktionssystem speziell dessen Festigkeit, Ermüdungsverhalten oder Tragfähigkeit erfordert; 5052 oder 5754, wenn es sich bei dem Bauteil hauptsächlich um geformtes oder geschweißtes Blech in einer korrosiven Umgebung handelt; 6063, wenn ein aus Strangpressprofilen gefertigtes Bauteil einen geeigneten Querschnitt und eine geeignete Oberflächenbeschaffenheit erfordert; und 6082-T6, wenn die Spezifikation und die regionale Lieferkette diese Strukturlegierung unterstützen.

Geben Sie stets die Legierung, die Härte und die Produktform gemeinsam an. “Aluminium” oder sogar “6061” ist keine vollständige Materialbezeichnung. Platten, Stangen, Strangpressprofile, Bleche, Schmiedeteile und Gussteile können unterschiedliche Eigenschaften, Maßverhalten und Beschaffungsnormen aufweisen.

Siebenstufiger Auswahlprozess für Aluminiumlegierungen

Schritt 1: Beginnen Sie mit den Anforderungen an das Bauteil

Die Materialauswahl sollte bei der Fehler- oder Anforderungsbedingung ansetzen, die durch die Konstruktion verhindert werden soll. Eine hochfeste Legierung ist verschwendet, wenn das Bauteil durch Durchbiegung, Korrosion, eine Schweißnaht, Temperatur oder eine Passfläche eingeschränkt wird. Eine gut zerspanbare Legierung ist ungeeignet, wenn sie die Betriebsanforderungen oder die Materialspezifikation des Kunden nicht erfüllt.

Legen Sie diese Eingaben fest, bevor Sie die Noten vergleichen:

1. Belastung und Lebensdauer: statische Belastung, Stoßbelastung, Lagerung, Ermüdungszyklen und erforderlicher Sicherheitsfaktor.
2. Steifigkeit: zulässige Durchbiegung, Ausrichtung und Schwingungsverhalten.
3. Umwelt: Temperatur, Feuchtigkeit, Salz, Chemikalien, Verschleiß und elektrischer Kontakt.
4. Beitritt: Schweißen, Hartlöten, Befestigungselemente, Einsätze, Kleben oder Presspassungen.
5. Geometrie: Abmessungen, Wandstärke, tiefe Aussparungen, Rippen, große Spannweiten und Materialabtrag.
6. Beenden: Eloxieren, Passivieren, Galvanisieren, Lackieren, optische Gestaltung und Abdecken.
7. Annahme: kritische Maße, geometrische Toleranzen, Oberflächenbeschaffenheit, Prüfung und Rückverfolgbarkeit.
8. Lieferung: Lagerform, Norm, Härtegrad, verfügbare Größe, Zertifikat, Menge und Lieferzeit.

Diese Überlegung verwandelt die Frage “Welches Aluminium lässt sich am einfachsten bearbeiten?” in eine bessere Frage: “Welches dokumentierte Material erfüllt die Anforderungen an die Funktion des Bauteils und ermöglicht gleichzeitig einen stabilen Fertigungs- und Prüfplan?”

Schritt 2: Wählen Sie den Weg und machen Sie sich mit der Produktform vertraut

Die Aluminiumvereinigung Internationale Legierungsbezeichnungen ist die maßgebliche Registrierungsnummer für die Bezeichnungen von Knetlegierungen und die Grenzwerte der chemischen Zusammensetzung. Die erste Ziffer gruppiert die Knetlegierungen nach ihrem Hauptlegierungselement: 2xxx steht für Kupfer, 5xxx für Magnesium, 6xxx für Magnesium und Silizium und 7xxx für Zink. Die vierstellige Gütebezeichnung gibt für sich genommen keine Auskunft über die endgültigen mechanischen Eigenschaften.

Die Zustandsbezeichnung beschreibt den Verarbeitungszustand. Beispiele hierfür sind „O“ für geglühtes Material, „H“-Zustände für kaltverfestigte, nicht wärmebehandelbare Legierungen und „T“-Zustände für wärmebehandelte Zustände. Suffixe wie T651 kennzeichnen zusätzliche Verarbeitungsschritte, darunter die Spannungsentlastung durch kontrolliertes Dehnen. Dabei handelt es sich nicht um rein dekorative Katalogangaben: Die Verfestigungsstufe beeinflusst die Festigkeit, die Umformbarkeit, die Restspannung und das Verhalten des Bauteils beim Materialabtrag.

Die Produktform ist ebenso wichtig. Eine dünnwandige, geformte Abdeckung sollte nicht allein deshalb neu konstruiert werden, um eine dicke Platte zu integrieren, nur weil CNC-Bearbeitung verfügbar ist. Bei einem Strangpressprofil kann das Material nahe am endgültigen Querschnitt platziert werden, während Bohrungen, Schnittstellen und Endformen mittels CNC gefertigt werden. Ein Schmiedeteil kann die Materialeigenschaften optimieren und den Materialabtrag bei einem hochbelasteten Bauteil reduzieren. Ein Gussteil kann bei hohen Stückzahlen attraktiv werden, erfordert jedoch andere Entscheidungen hinsichtlich Konstruktion, Werkzeugbau und Fehlerkontrolle. Vergleichen Sie Aluminium-Strangpressprofil Und Druckguss bevor man davon ausgeht, dass die subtraktive Bearbeitung von Rohlingen der richtige Weg ist.

Schritt 3: Erstellen Sie eine praktische Auswahlliste für Legierungen

Die Tabelle dient als Orientierungshilfe bei der Auswahl und stellt keine Materialspezifikation dar. Die tatsächlichen Eigenschaften hängen von der Härtestufe, der Dicke, der Ausrichtung, der Produktform und der maßgeblichen Norm ab. Der von einem Lieferanten angegebene typische Wert stellt weder einen zulässigen Konstruktionswert noch eine Leistungsgarantie von BAOSONG dar.

Für eine auf bestimmte Bedingungen zugeschnittene Überprüfung sollten Sie die Herstellerangaben konsultieren, wie beispielsweise die von Kaiser Aluminum. 6061 Und Technische Datenblätter zu 7075-Blechen und -Platten. Die angegebenen Werte sind typische Herstellerangaben und ersetzen nicht die für das Projekt vorgeschriebenen Materialspezifikationen oder Konstruktionsgrenzwerte.

Schritt 4: Wählen Sie Legierung, Zustandsbezeichnung und Spezifikation aus den technischen Werten aus

Die Streckgrenze gibt an, ab wann unter den angegebenen Prüfbedingungen eine bleibende Verformung einsetzt. Der Elastizitätsmodul bestimmt das Verhältnis zwischen Spannung und elastischer Dehnung. Gängige Aluminium-Knetlegierungen weisen relativ ähnliche Elastizitätsmodule auf, auch wenn ihre Streckgrenzen sehr unterschiedlich sind.

Das bedeutet, dass ein Wechsel von 6061 zu 7075 die Ertragsspanne erheblich steigern kann, bei unveränderter Geometrie jedoch möglicherweise nur zu einer geringen Änderung der Steifigkeit führt. Wenn sich eine Maschinenplatte zu stark durchbiegt, kann es effektiver sein, die Querschnittstiefe zu ändern, Versteifungsrippen hinzuzufügen, die freitragende Spannweite zu verringern oder den Lastpfad zu optimieren. Wenn eine kompakte Halterung nachgibt und die Geometrie nicht vergrößert werden kann, kann eine Legierung mit höherer Festigkeit einen echten Mehrwert schaffen.

Wählen Sie nicht allein anhand der Zugfestigkeit bei Raumtemperatur aus. Prüfen Sie gegebenenfalls auch die Scherfestigkeit, Tragfähigkeit, Ermüdungsverhalten, Bruchverhalten, Richtungsabhängigkeit, Spannungskonzentration sowie Temperatur- und Umgebungsbedingte Alterung. Verwenden Sie die für die jeweilige Anwendung vorgeschriebenen, zugelassenen Bemessungswerte und nicht eine allgemeine Tabelle aus dem Internet.

Schritt 5: Die Bearbeitbarkeit an die tatsächlichen Merkmale anpassen

Die Zerspanbarkeit umfasst mehr als nur die Schnittgeschwindigkeit. Sie umfasst auch die Spanbildung, den Aufbauschneide, Grate, den Werkzeugverschleiß, die Schnittkraft, die Oberflächengüte und die Fähigkeit, die Geometrie nach dem Lösen der Spannung beizubehalten. Die Legierung und der Härtegrad spielen eine Rolle, ebenso wie die Werkzeuggeometrie, das Kühlmittel, der Zustand der Maschine, die Werkstückspannung und die programmierte Strategie.

Der NIST-Bearbeitungsprogramm hebt Messung, Prozessüberwachung und hochpräzise Bearbeitung als miteinander verbundene Fertigungsprobleme hervor. Bei der Legierungsauswahl sollten Sie die Angaben aus Handbüchern lediglich zur Vorauswahl von Kandidaten nutzen und anschließend die Angaben des Werkzeugherstellers und die Maschinendaten anhand des tatsächlich verwendeten Fräsers, der Aufspannung, des Kühlmittels und der Geometrie des Werkstücks überprüfen.

Ein massiver Block mit offenen Aussparungen stellt ein anderes Fertigungsproblem dar als ein dünnwandiges Gehäuse, eine lange Strangpressschiene oder eine geschweißte Platte, in die die endgültigen Bohrungen eingebracht werden. Zusammenfassung:

• Werkzeugzugang, Innenradien, tiefe Bohrungen und Fräser mit großer Reichweite;
• Wand- und Bodendicke nach der Vorbearbeitung;
• Umfang und Symmetrie des Materialabtrags;
• Anzahl der Rüstvorgänge und Datenübertragungen;
• grateempfindliche Kanten, kleine Gewinde und Dichtflächen;
• Messung nach dem Lösen der Klemmung, der Spannungsentlastung und der Endbearbeitung.

Leichtbearbeitbare Legierungen können bei bestimmten Drehbearbeitungen die Spankontrolle verbessern, doch ihre Zusammensetzung kann Einschränkungen hinsichtlich Nachgiebigkeit, Eloxierung, Schweißen, Korrosion oder der Beschaffung mit sich bringen. Ersetzen Sie diese Legierungen nicht, ohne zuvor die Kundenspezifikation und die geltenden Stoffvorschriften zu überprüfen.

Restspannung und Formstabilität

Bei Blechteilen mit tiefen Aussparungen kann der Ausgangszustand des Materials ebenso wichtig sein wie die Nennfestigkeit. Durch Materialabtrag verändert sich die Verteilung der Restspannungen, und das Teil kann sich verschieben, wenn es aus der Spannvorrichtung gelöst wird oder wenn eine andere Fläche bearbeitet wird. Spannungsgeglühte Bleche können dieses Risiko verringern, es jedoch nicht vollständig beseitigen.

Berücksichtigen Sie die Größe des Rohlings, die Walzrichtung, die anfängliche Ebenheit, die Herkunft des Rohlings innerhalb der Mutterplatte, das Materialabtragungsverhältnis und die Bearbeitungsreihenfolge. Ein ausgewogenes Schruppen, stabile Bezugspunkte, eine Zwischenentlastung oder -prüfung sowie ein kontrollierter Schlichtdurchgang können angebracht sein. Die Methode hängt eher von der Geometrie und den Toleranzen ab als von einem universellen Schema.

Für ein hochpräzises Bauteil senden Sie bitte die vollständige Zeichnung und das Modell für eine Prüfung der technischen Machbarkeit und Fertigungsfähigkeit. Ermitteln Sie die Merkmale, die der Positionierung, Abdichtung, Ausrichtung oder Lastübertragung dienen, damit das Material und der Prozessplan gemeinsam bewertet werden können.

Schritt 6: Überprüfung hinsichtlich Korrosion, Schweißnähten und Betriebstemperatur

Umweltanforderungen können dazu führen, dass eine Legierung bereits vor Beginn der Bearbeitung ausgeschlossen wird. Die Legierung 6061 bietet für viele industrielle Umgebungen ein gutes Gesamtgleichgewicht. Legierungen der 5xxx-Reihe wie 5052 und 5754 werden häufig für umgeformte oder geschweißte, korrosionsbeständige Blechteile ausgewählt. Bei den Legierungen 2024 und 7075 sind unter Umständen ein gezielterer Korrosionsschutz und eine sorgfältigere Auslegung der Verbindungen erforderlich.

Falls Schweißarbeiten erforderlich sind, sind das Grundmaterial, der Schweißzusatz, die Eigenschaften der Wärmeeinflusszone, die Verformung, die Nachbearbeitung sowie das maßgebliche Verfahren zu bewerten. “Schweißbar” bedeutet nicht, dass die Schweißnaht die veröffentlichte Streckgrenze des Grundwerkstoffs beibehält. Wenn das Bauteil erhöhten oder zyklischen Temperaturen ausgesetzt ist, überprüfen Sie die zeitabhängige Zustandsstabilität und die für diese Temperatur zugelassenen Eigenschaftswerte.

Korrosion ist auch ein Problem bei der Montage. Unverträgliche Metallkombinationen, leitfähige Flüssigkeiten, Spalten, eingeschlossene Feuchtigkeit, Befestigungselemente und beschädigte Beschichtungen können die Leistungsfähigkeit maßgeblich beeinträchtigen. Definieren Sie die Einwirkbedingungen und die Wartung genau, anstatt sich auf die einsilbige Anforderung “korrosionsbeständig” zu verlassen.

Wählen Sie die Oberflächenausführung zusammen mit der Legierung aus

Eloxieren, Passivieren, Galvanisieren und Lackieren stehen in Wechselwirkung mit der chemischen Zusammensetzung der Legierung, dem Herstellungsverfahren und dem Oberflächenzustand. Farbe und Aussehen können je nach Legierung, Härtegrad, Charge, Schweißzone und Bearbeitungsrichtung variieren. Für dekorative Anforderungen sind daher ein freigegebenes Muster und eine schriftliche Abnahmespezifikation erforderlich.

Bei funktionalen Schnittstellen sind zusätzliche Angaben erforderlich. Geben Sie an, ob die Maße vor oder nach der Endbearbeitung gelten; kennzeichnen Sie verdeckte Gewinde, elektrische Kontakte, Lagerpassungen, Dichtflächen und Erdungsstellen. Falls eine Eloxierung geplant ist, überprüfen Sie die Anforderungen an eloxiertes Aluminium bevor die Toleranzen endgültig festgelegt werden.

Wenn das Aussehen ausschlaggebend für die Gestaltung eines Profils ist, dann ist unser Leitfaden: 6061 vs. 6063 erläutert, warum Festigkeit, Extrusionsverhalten und Oberflächenbeschaffenheit unter den geforderten Härtezuständen und in der jeweiligen Produktform verglichen werden müssen.

Schritt 7: Vergleichen Sie technische Daten, Verfügbarkeit und Gesamtkosten

Der günstigste Preis pro Kilogramm führt nicht zwangsläufig zu den niedrigsten Stückkosten. Vergleichen Sie die tatsächliche Lagermenge, die Mindestbestellmenge, Zertifizierungen, die Verschachtelungsausbeute, die Bearbeitungszeit, die Standzeit der Werkzeuge, die Anzahl der Rüstvorgänge, die Prüfung, die Endbearbeitung, das Ausschussrisiko und die Lieferbedingungen. Eine sofort verfügbare Platte, die genau auf den Rohling passt, kann insgesamt kostengünstiger sein als eine nominell billigere Legierung, die eine spezielle Beschaffung erfordert oder mehr Materialverschwendung verursacht.

Genehmigen Sie einen Austausch nicht allein aufgrund eines Handelsnamens oder einer ähnlichen chemischen Zusammensetzung. Überprüfen Sie die Legierungsbezeichnung, den Härtezustand, die Produktform, den Dickenbereich, die Grundlage der mechanischen Eigenschaften, die Werkstoffnorm und die Rückverfolgbarkeit. Die Aluminium Association Normenressourcen Erläutern Sie das anerkannte Bezeichnungssystem; in der Bestellung müssen die jeweilige Projektspezifikation und die gültige Fassung angegeben werden.

In regulierten Branchen sollten Sie vor der Angebotserstellung die Anforderungen hinsichtlich Materialherkunft, verbotener Stoffe, Konfliktmineralien oder der Weitergabe an Kunden überprüfen. Eine Materialgüte, die sich zwar gut bearbeiten lässt, für die jedoch die erforderlichen Nachweise nicht erbracht werden können, ist keine zulässige Wahl.

Checkliste für die Produktionsfreigabe

Stoppbedingungen: Die Legierung noch nicht freigeben

• In der Materialangabe ist zwar die Legierung angegeben, jedoch fehlen Angaben zum Härtegrad, zur Produktform und zur maßgeblichen Spezifikation.
• Bei der Auslegung werden die in den Broschüren angegebenen Werte zugrunde gelegt, sofern Mindestwerte vorgeschrieben sind.
• Zur Behebung der Durchbiegung wird eine festere Legierung vorgeschlagen, ohne dass die Steifigkeit oder die Geometrie überprüft werden müssen.
• Das ausgewählte Material ist in der gewünschten Größe, Ausrichtung oder zertifizierten Qualität nicht verfügbar.
• Bei der Bearbeitung wird der größte Teil des Materials von einer Seite abgetragen, jedoch sind keine Verformung und keine Prüfung im ungespannten Zustand vorgesehen.
• Für die ausgewählte Bedingung wurden weder Schweißnaht, Eloxierung, galvanischer Kontakt noch Betriebstemperatur überprüft.
• Alternative Angebote basieren auf unterschiedlichen Ausführungen, Stückzahlen, Oberflächen, Prüfungen oder Unterlagen.

Checkliste für die Angebotsanfrage zur CNC-Bearbeitung von Aluminium (fertig zur Bearbeitung)

• 2D-Zeichnung und 3D-Modell mit entsprechender Revisionsnummer.
• Legierung, Härtegrad, Produktform, maßgebliche Spezifikation und zulässige Ersatzwerkstoffe.
• Anforderungen hinsichtlich Belastung, Lebensdauer, Steifigkeit, Temperatur, Korrosion und Fügetechniken.
• Kritische Bezugspunkte, Passungen, geometrische Toleranzen und Oberflächenbeschaffenheit.
• Spezifikation der Oberflächenbehandlung, Abdeckung und Abnahmebedingungen vor und nach der Oberflächenbehandlung.
• Prototypenmenge, Produktionsmenge und voraussichtlicher Nachholbedarf.
• Werkstoffzertifikate, Prüfberichte und Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit; siehe die BAOSONG – Qualitätsübersicht für nützliche Anregungen.

Senden Sie BAOSONG Ihre Zeichnungen und Anwendungsanforderungen zu für eine Fertigungsprüfung und ein Angebot. Für Präzisionsbearbeitung von Aluminium mittels CNC-Fräsen, kennzeichnen Sie die Merkmale, die für Funktion und Akzeptanz ausschlaggebend sind, damit die Wahl der Legierung sowohl dem Bauteil als auch dessen Fertigungsprozess gerecht wird.

Häufig gestellte Fragen

Ist 6061 das beste Aluminium für die CNC-Bearbeitung?

6061-T6/T651 ist ein nützlicher Ausgangspunkt für allgemeine Anwendungen, aber nicht zwangsläufig die beste Wahl. Höhere Belastungen, Korrosionsanforderungen, Anforderungen an die Umformbarkeit, das Schweißen, die Extrusion, die Ermüdungsfestigkeit, die Temperatur oder gesetzliche Vorschriften können die Verwendung einer anderen Legierung und eines anderen Zustands rechtfertigen.

Welche Aluminiumlegierung lässt sich am einfachsten bearbeiten?

Leicht zerspanbare Legierungen ermöglichen eine gute Spankontrolle, während sich auch die Legierungen 6061 und 7075 unter geeigneten Bedingungen gut bearbeiten lassen. Die beste Wahl für die Fertigung muss zudem den Anforderungen hinsichtlich Leistung, Oberflächenqualität, Konformität, Verfügbarkeit und Kosten gerecht werden.

Soll ich T6 oder T651 angeben?

Geben Sie den gemäß der Konstruktion zulässigen und für die gewünschte Produktform verfügbaren Härtezustand an. T651 umfasst eine Spannungsentlastung durch Ziehen und ist in der Regel für die Blechbearbeitung relevant, garantiert jedoch nicht, dass ein Teil mit zahlreichen Aussparungen verformungsfrei bleibt.

Kann ich 6061 durch 6082 ersetzen?

Nur nach technischer Freigabe. Es handelt sich um separat registrierte Legierungen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Spezifikationsgrenzen. Vergleichen Sie den Härtezustand, die Dickeneigenschaften, die Produktverfügbarkeit, die Korrosionsbeständigkeit, die Fügeverfahren und die Oberflächenbeschaffenheit, bevor Sie die Zeichnung ändern.

Hält eine festere Aluminiumlegierung engere Toleranzen ein?

Nicht an sich. Die Maßergebnisse hängen von der Geometrie, dem Zustand des Rohteils, der Restspannung, den Einstellparametern, der Werkstückspannung, der Zerspanungsstrategie, der Temperatur, der Endbearbeitung und der Messung ab. Eine höhere Streckgrenze garantiert keine bessere Stabilität.

Empfohlene Downloads zur Auswahl von Aluminiumlegierungen

Nutzen Sie diese BAOSONG-Referenzen, um vor der Angebotserstellung Legierungsfamilien, Härtezustände, Zerspanbarkeit, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und konstruktive Auswirkungen zu vergleichen.

• Vergleichstabelle für Aluminiumlegierungen (bearbeitbare Excel-Datei)
• Leitfaden zu Toleranzen (PDF)
• Leitfaden zur CNC-Bearbeitung von Aluminium (PDF)
• Checkliste für die Konstruktion von Aluminiumteilen (bearbeitbare Excel-Datei)

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