Bildquelle: alimex GmbH
alimex realisiert Bauteile aus Aluminium in allen Geometrien und in höchsten Qualitätsstandards. Das Leichtmetall Aluminium gehört zu den gefragtesten Werkstoffen in der Konstruktion und der Verarbeitung. In immer mehr Anwendungsfeldern werden Aluminium-Bauteile eingesetzt: In Verpackungsmaschinen und Automatisierungsanlagen, Elektrotechnik, im Fahrzeug- und Flugzeugbau oder im Bereich der Hochvakuum-Anwendungen in der Solar- und Halbleiterindustrie. Die Gründe liegen auf der Hand: Aluminium hat ein geringes Gewicht bei hoher Stabilität, eine sehr gute Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sowie beste Recyclingeigenschaften. Hinzu kommen insbesondere im Gussplattenverfahren optimale Oberflächeneigenschaften, Dehngrenzen und Zerspanbarkeit. Die erweiterten Einsatzgebiete und immer spezifischere Konstruktionen erfordern zugleich höchste Präzision.
Bei Anwendungen in der Konstruktion kommen der Festigkeit und den Dehngrenzen des verwendeten Materials große Bedeutungen zu. Da Aluminium in reiner Form sehr weich und duktil ist, verändert man seine mechanischen Eigenschaften durch Zulegieren und optimiert es so für den Gebrauch. Für Konstruktionen werden häufig die Legierungen AlMgMn oder AlZnMg genutzt. AlZnMg hat eine mit Stahl vergleichbare Festigkeit, aber eine deutlich geringere Dichte (1/3 von Stahl).
Bei den praktischen Anwendungen kommt inzwischen am häufigsten die Gusslegierung EN AW 5083 (AlMg4,5Mn) zum Einsatz. Diese Legierung ist in allen gängigen bis hin zu sehr großen Abmessungen verfügbar. So sind Blockdicken bis 1.100 mm sowie Platten in Breiten bis zu 2.800 mm und Längen bis zu 6.000 mm verfügbar. Erfahrene Konstrukteure nutzen diese Maße sehr gerne als Grundlage für Ihr Design, um später Handling, Bearbeitung und damit Kosten zu sparen. Aber auch allseitig gesägte Blockzuschnitte für die Komplettbearbeitung werden vorzugsweise im Formen- und Werkzeugbau verarbeitet.
Die Gusslegierung EN AW-7021 (Al Zn5,5Mg1,5), unser ACP 7, zeichnet sich durch eine Zugfestigkeit von bis zu 410 MPa sowie einer Dehngrenze bis zu 360 MPa aus. Seinen Einsatz findet dieses Material bei Anwendungen mit hohen Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften in Kombination mit hervorragenden Zerspanungseigenschaften und Materialstabilität.
Die mechanischen Eigenschaften von Gussplatten werden durch die Wärmebehandlung des Ausgangsmaterials, also der Aluminiumbarren, optimiert. alimex reduziert durch die thermische Behandlung die Spannungen in den Barren. Dadurch weisen sie konstante mechanische Eigenschaften auf. Das ist gerade für Anwendungen, die hohe Anforderungen an Formstabilität und die Einhaltung enger Maßtoleranzen an Bauteile stellen, entscheidend. Die alimex GmbH mit Standort in Willich ist in der Glühtechnologie federführend. Sie behandelt das Ausgangsmaterial in der eigenen Glühhalle und fertigt daraus anschließend Aluminiumgussplatten und Blockzuschnitte. Diese werden im Gegensatz zu Walzplatten durch Band- und Kreissägen hergestellt.
Für die Herstellung von Aluminiumbauteilen eignen sich beide Arten von Platten: Walzplatten haben durch die eingebrachte Umformenergie meist höhere Festigkeiten und bessere Verformungseigenschaften, während Gussplatten eine bessere Formstabilität bei der Bearbeitung sowie dickere und größere Abmessungen bieten, was u. a. bei der Herstellung von Bauteilen aus Vollmaterial vorteilhaft ist. Somit können Schweißarbeiten und dementsprechend Schweißnähte verhindert werden. Aluminiumbauteile, egal aus welcher Platte gefertigt, bieten weitere Vorteile wie Lebensmittelverträglichkeit, hohe Wärme- und elektrische Leitfähigkeit und nach entsprechender Behandlung eine ausgeprägte Korrosionsbeständigkeit. Die meisten Gusslegierungen sind zudem sehr gut polierbar und zum Strukturätzen geeignet.
Aluminium hat eine natürliche Schutzschicht (bis 0,5 µm), die durch Oxidation in der normalen Atmosphäre entsteht, allerdings von sauren und alkalischen Lösungen angegriffen wird. Diese natürliche Oxidschicht weist eine geringe Leitfähigkeit auf und hemmt damit Korrosionsabläufe wirksam. In vielen Standard-Anwendungen des Maschinen- und Vorrichtungsbaus reichen diese Voraussetzungen aus. Durch Eloxieren (Schutzanodisieren) erzeugt alimex eine kontrollierte Schutzschicht (50 bis 5000-fache Dicke der natürlichen Oxidationsschicht), die den Aluminiumcharakter verbessert und das Material schützt. Diese Schicht ist transparent, kann durch Druckverfahren oder Färbebäder aber farbig gestaltet werden. Man unterscheidet Soft- und Hart-Eloxal. Soft-Eloxal macht die Oberfläche verschleißfester, resistenter gegenüber chemischen Mitteln und dient dem Korrosionsschutz. Es wird häufig zu dekorativen Zwecken eingesetzt, da durch organische oder elektrolytische Farbgebung weitere Farbtöne wie Rot, Blau oder sogar Schwarz erreicht werden können. Hart-Eloxal wird für technische Oberflächen eingesetzt, wenn es weniger um das Erscheinungsbild, sondern um die Funktion der Fläche geht und Bauteile z. B. gegen Gleitreibung geschützt werden sollen.
Aluminium kann auch durch Beschichtungen gehärtet und geschützt werden: Es existieren verschiedene Verfahren wie Galvanisieren, Chromatieren, Dispersions-, Pulverlack- und Flüssiglackbeschichten oder einige thermische Spritzverfahren.
Zudem kann die Oberfläche von Aluminiumbauteilen durch Schleifen, Bürsten oder Polieren veredelt werden. Diese Verfahren werden auch sehr häufig als Vorstufe der beschriebenen Schutzschicht-Verfahren angewendet.
In der Konstruktion von Modulen, Systemen und Maschinen zur Automatisierung, kommen Aluminiumbauteile zum Einsatz, wenn Gewicht gespart werden muss. So substituiert die Verkehrsindustrie mit Aluminium beispielsweise Stahl. Im konkreten Fall kann das dazu führen, dass man weniger bewegte Massen hat und dadurch geringere Antriebsleistungen benötigt, bzw. höhere Geschwindigkeiten erzielen kann.
Ein weiteres zentrales Anwendungsbeispiel ist der Maschinenbau. Hier werden durch diese Substitution Anlagen energieeffizienter gestaltet und somit die Taktfrequenz, also der Output, gesteigert und die Stückkosten gesenkt. Bewegliche oder rotierende Maschinenteile aus Aluminium lassen sich in ihren Systemen schneller und leichter antreiben.
Bei einer aufwendigen mechanischen Zerspanung/Herstellung von Aluminium-Bauteilen sind die Bearbeitungszeiten deutlich geringer als bei anderen Materialien. Dies verkürzt die Fertigungszeit der gesamten Maschine. Hinzu kommt, dass die Beanspruchung und Abnutzung von Werkzeugen deutlich geringer ist und damit ebenfalls entsprechend Kosten gespart werden. Maschinenbauteile aus Aluminium werden so günstiger und sind schneller zu beschaffen.
In der Medizintechnik wird Aluminium nicht nur wegen des geringen Gewichts, sondern auch wegen der einfach zu schützenden Oberflächen, z. B. durch chemisches Vernickeln, eingesetzt. Auch spielen die Zerspanung und die Kühl- bzw. Heizleistung des Materials eine Rolle. Bei zahlreichen Anwendungen in der Medizinbranche kommt es zudem auf eine optisch einwandfreie Oberfläche der Maschinen oder Messgeräte an. Diesen Ansprüchen kann man durch zwei Gusslegierungen der Legierungsreihen EN-AW 5083 und EN-AW 5754 gerecht werden. Durch intensivste Forschung & Entwicklung ist es gelungen, eine Top-Qualität für optische Eloxal-Ansprüche zu schaffen.
Kurzum: herausragende Materialeigenschaften bei gleichzeitiger Leichtigkeit – Aluminium ist der ideale Leichtbau-Werkstoff für die Konstruktion.
Weitere Informationen: https://www.alimex.de/
