In vielen technischen Zeichnungen steht im Materialteil einfach "Aluminium" oder es werden sogar Knetsorten wie 6061 angegeben. Wenn man jedoch in die Gussphase eintritt, wird klar, dass nicht jedes Aluminium für Gussteile verwendet werden kann. Ob eine Legierung erfolgreich gegossen werden kann, hängt von spezifischen Aluminium-Gussqualitäten für die Formfüllung, die Schwindungskontrolle und das Erstarrungsverhalten entwickelt. Das Verständnis dieser Sorten ist grundlegend für die Bewertung von Fehlerrisiken, Herstellbarkeit und möglichen Wärmebehandlungsoptionen.
Dieser Artikel bietet einen informativen Überblick über Aluminiumgußsorten: wie sie sich von gängigen Knetlegierungen wie 6061/7075 unterscheiden, wie Gußsorten in Legierungssysteme eingeteilt werden, welche Sorten in der Industrie weit verbreitet sind und wie sich die Bezeichnungssysteme in den verschiedenen Normen weltweit unterscheiden.
Was sind Aluminiumgußsorten?
Aluminiumgußsorten sind Legierungen, die speziell für Gußverfahren und nicht für die Bearbeitung oder das Strangpressen entwickelt wurden. Ihre Zusammensetzung ist nicht in erster Linie auf die endgültige Festigkeit ausgelegt, sondern auf Fließfähigkeit, Schrumpfungseigenschaften, Beständigkeit gegen Heißrisse und die Stabilität der erstarrten Struktur. Diese Legierungen enthalten in der Regel Silizium, Kupfer, Magnesium oder andere Elemente, die die Gießbarkeit verbessern und bei Bedarf eine Wärmebehandlung ermöglichen.
Im Gegensatz zu Knetaluminium, für das die bekannte Nomenklatur der 5xxx/6xxx-Reihe verwendet wird, werden Gusslegierungen in ein 1xx-9xx-System eingeteilt. Jede Kategorie steht für eine bestimmte Legierungsfamilie, wie z. B. Aluminium-Silizium, Aluminium-Kupfer oder Aluminium-Magnesium. Das Verständnis von Legierungssystemen ist wichtiger als das Auswendiglernen einzelner Sortennummern.
Wie sich Gusslegierungen von Knetaluminiumsorten unterscheiden
Die Aluminiumsorten, mit denen die meisten Ingenieure häufig zu tun haben - 6061, 5052, 7075 - gehören zu den Aluminium-KnetlegierungenDas heißt, sie sind für das Strangpressen, Walzen oder Schmieden optimiert. Ihr Legierungsdesign konzentriert sich auf plastische Verformung, Schweißbarkeit, Umformbarkeit und Strangpressgeschwindigkeit.
Gusslegierungen folgen einer anderen Logik. Bei ihren Rezepturen stehen das Füllen komplexer Formen, die Kontrolle der Erstarrungsschrumpfung, die Beherrschung der Porosität, die Begrenzung der Heißrissbildung und die Wechselwirkung mit den Formwerkstoffen im Vordergrund. Eine Knetlegierung, die auf dem Papier stark aussieht, kann beim Gießen reißen, übermäßig schrumpfen oder Gas einschließen. Ebenso können viele Gusslegierungen nicht zu Knetprodukten geformt werden, weil ihre Zusammensetzungen für die Verformungsbearbeitung ungeeignet sind.
Kurz gesagt:
- Knetlegierungen sind dazu bestimmt, "geformt zu werden".
- Gusslegierungen sind so konzipiert, dass sie "effizient gegossen werden und erstarren".
Die Kenntnis dieser Unterscheidung verhindert häufige Fehler, wie z. B. den Versuch, 6061 nur aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften zu gießen.
Vorteile von Komponenten aus Aluminiumguss
Die Verwendung von Aluminium im Gussverfahren bietet deutliche Vorteile, die sich sowohl aus den Legierungssystemen als auch aus dem Gussverfahren selbst ergeben. Aluminiumguss kann komplexe, leichte Geometrien direkt aus der Form heraus formen, wodurch viele Bearbeitungsvorgänge entfallen, die bei Stahl oder geschmiedetem Aluminium erforderlich sind. Merkmale wie Innenkanäle, dünne Wände, Rippen und integrierte Befestigungspunkte können als Teil der endkonturnahen Form verfestigt werden, anstatt als separate Teile hinzugefügt zu werden.
Oberflächentextur von Aluminiumguss in Nahaufnahme
Aluminiumgusslegierungen weisen auch eine geringe Erstarrungsschrumpfung auf, insbesondere siliziumreiche Sorten, was das Warmreißen reduziert und eine engere Maßkontrolle bei dünnen Abschnitten ermöglicht. Ihre natürliche Korrosionsbeständigkeit und ihre Fähigkeit, einer Wärmebehandlung unterzogen zu werden, erweitern ihre Verwendbarkeit in industriellen Teilen wie Gehäusen, Halterungen und Strukturkomponenten.
Kurz gesagt: Aluminiumguss bietet eine Kombination aus geringem Gewicht, endkonturnaher Formgebung, Dimensionsstabilität und Korrosionsbeständigkeit - Eigenschaften, die mit anderen Metallsystemen in einem einzigen Prozess nur schwer zu erreichen sind.
Klassifizierung von Aluminium-Gusslegierungen (Serie 100-900)
Aluminiumgusslegierungen werden in 100-900 numerische Kategorien eingeteilt, die jeweils für ein anderes Legierungssystem stehen. Unter ihnen dominieren die 300/400 Aluminium-Silizium-Legierungen den industriellen Guss. Die 200er Aluminium-Kupfer- und 500er Aluminium-Magnesium-Serien erfüllen besondere Leistungsanforderungen.
Serie 100: Nahezu reines Aluminium
Diese Legierungen enthalten einen sehr hohen Aluminiumanteil mit nur geringen Zusätzen. Sie sind zwar korrosionsbeständig und elektrisch leitfähig, aber ihre Festigkeit ist gering und die Gießbarkeit ist begrenzt. Sie werden eher für Spezialanwendungen als für Strukturbauteile verwendet.
Serie 200: Aluminium-Kupfer-Legierungen
Diese Legierungen können durch Wärmebehandlung erheblich verfestigt werden und werden in strukturellen oder tragenden Komponenten verwendet. Der Kupfergehalt verringert jedoch die Korrosionsbeständigkeit, so dass in feuchten oder chloridhaltigen Umgebungen oft Schutzbeschichtungen erforderlich sind. Ihre Verwendung erfordert in der Regel eine erfahrene Prozesskontrolle aufgrund der höheren Empfindlichkeit gegenüber thermischer Rissbildung und Wärmebehandlung.
Serie 300 / 400: Aluminium-Silizium-Legierungen
Dies ist die wichtigste Kategorie für den Aluminiumguss. Silizium verbessert die Fließfähigkeit erheblich und verringert die Schrumpfung, was komplexe dünnwandige Geometrien ermöglicht. Weit verbreitete Sorten wie A356, A413, A380 und ADC12 gehören zu dieser Familie. Sie bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Gießbarkeit, Kosten und mechanischen Eigenschaften für Schwerkraftguss, Niederdruckguss, Sandguss und Druckguss.
Serie 500: Aluminium-Magnesium-Legierungen
Diese Legierungen bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, vor allem in der Schifffahrt oder im Freien. Magnesium kann zu einer mäßigen Verfestigung beitragen, aber diese Legierungen neigen stärker zur Heißrissbildung, so dass die Prozesskontrolle entscheidend ist. Ihr Gussfenster ist kleiner als bei Aluminium-Silizium-Systemen.
Serie 700 / 800: Spezialisierte Einsatzlegierungen
Im Gegensatz zu den weithin anerkannten 7xxx-Knetlegierungen werden 700/800-Gusslegierungen in der Industrie nur begrenzt eingesetzt. Sie sind für spezielle Anwendungen reserviert, und die meisten konventionellen Gussprodukte basieren weiterhin auf Aluminium-Silizium-, Aluminium-Kupfer- und Aluminium-Magnesium-Systemen.
Gängige Aluminiumgußsorten in der Industrie
In der technischen Praxis werden die meisten kommerziellen und industriellen Teile aus nur wenigen Gussqualitäten hergestellt. Nachstehend finden Sie kurze Beispiele für weit verbreitete Legierungen ohne Leistungsvergleich.
A356 (AlSi7Mg)
A356 wird häufig im Schwerkraft-, Niederdruck- und Sandguss verwendet. Silizium verbessert die Gießbarkeit, während Magnesium eine T6-Wärmebehandlung ermöglicht. Nach der T6-Wärmebehandlung weist A356 eine hohe Ermüdungsbeständigkeit und ausgewogene Festigkeit auf und eignet sich daher für Fahrwerkskomponenten, Pumpen- und Ventilgehäuse sowie Maschinenbauteile.
ADC12 (Familie A383)
ADC12 ist die am häufigsten verwendete Druckgusslegierung. Sie ist für ihre hervorragende Fließfähigkeit bekannt, füllt dünne und komplexe Hohlräume mit hoher Geschwindigkeit und eignet sich gut für die Großserienproduktion. Sie wird häufig für Motorgehäuse, Getriebedeckel, Gehäuse von Konsumgütern und elektronische Strukturen verwendet. Aufgrund der Porosität des Druckgusses wird ADC12 normalerweise nicht mit hochfester Wärmebehandlung verwendet.
AlSi10Mg
AlSi10Mg ist für seine gute Dimensionsstabilität und Oberflächenqualität bekannt und wird häufig für Präzisionsgüsse und die additive Fertigung von Metallen (3D-Druck) verwendet. Bei geeigneter Wärmebehandlung bietet es eine ausgewogene Festigkeit und Duktilität für Halterungen in der Luft- und Raumfahrt, Funktionsgehäuse und leichte Strukturen, die geometrische Genauigkeit erfordern.
Beziehung zwischen Guss-Sorten und Gussverfahren
Dieselbe Legierung kann sich je nach Gießverfahren unterschiedlich verhalten. Füllgeschwindigkeit, Abkühlgeschwindigkeit, angewandter Druck und die Eigenschaften der Gussform beeinflussen Schwindungsdefekte, Porosität und Heißrissbildung.
Für den Druckguss werden hochfließfähige Aluminium-Silizium-Legierungen wie ADC12 oder A380 verwendet. Im Niederdruck- und Schwerkraftguss wird häufig A356 verwendet, da es T6-fähig ist und ein gleichmäßigeres Gefüge aufweist. Sandguss erfordert Legierungen mit geringerer Gasempfindlichkeit und kontrolliertem Schwindungsverhalten, wie A356 und AlSi10Mg.
Es gibt keine "beste Legierung" für ein bestimmtes Verfahren; stattdessen wird erfolgreiches Gießen durch die Abstimmung des Erstarrungsverhaltens eines Materials mit einem geeigneten Prozessfenster erreicht.
Internationale Unterschiede bei Namen und Bezeichnungen
Verschiedene Länder verwenden unterschiedliche Bezeichnungssysteme für Gusslegierungen. Für dieselbe Legierungsfamilie kann in den USA die Bezeichnung A356, in Europa die EN AC-42100 und in Japan die Bezeichnung ADC12 verwendet werden. Obwohl sich die Namen unterscheiden, sind die zugrunde liegende Chemie und die Leistungsbereiche in der Regel vergleichbar. Bei der internationalen Beschaffung ist ein Querverweis auf Normen nach der chemischen Zusammensetzung und nicht nur nach dem Namen die gängige Praxis.
Wenn Ingenieure auf unbekannte Bezeichnungen stoßen, sollten sie die Legierungssysteme, die vorherrschenden Elemente und die anwendbaren Normen überprüfen, anstatt allein aufgrund der Nomenklatur eine Gleichwertigkeit anzunehmen.
Zusammenfassung: Das Verstehen der Systeme ist das Wichtigste
Aluminiumgusssorten sind nicht einfach nur Zahlen, sondern ein Werkstoffsystem, das auf Gießbarkeit, Erstarrungsverhalten und Prozesskompatibilität beruht. In der Praxis dominieren Aluminium-Silizium-Legierungen die meisten Anwendungen, während Aluminium-Kupfer- und Aluminium-Magnesium-Legierungen spezielle strukturelle oder korrosionsbedingte Anforderungen erfüllen. Das Verständnis von Legierungssystemen und Prozessinteraktionen ist wertvoller als das Auswendiglernen von Sortencodes.
Wenn Sie ein Gussdesign oder eine Legierungsoption evaluieren, können Sie sich gerne an teilen Sie Ihre Zeichnungen mit und lassen Sie unser Ingenieurteam unterstützen Sie mit Material- und Verfahrensempfehlungen.
