Festigkeit Aluminium: Werkstoff kennen & richtig einsetzen
Wenn du beabsichtigst Aluminium zu verwenden, dann solltest du die Materialeigenschaften gut kennen. Nur so kannst du entscheiden, ob die Aluminium-Festigkeit für deinen Verwendungszweck ausreichend ist. Hier gibt es nämlich deutliche Unterschiede zu anderen Metallen und man kann daher nicht pauschal sagen, dass du Aluminium überall verwenden kannst.
Eigenschaften von Aluminium
Alu ist ein Leichtmetall. Das Gewicht beträgt nur rund 1/3 einer vergleichbaren Menge von Stahl. Deshalb ist das niedrige Gewicht auch der wichtigste Grund, warum man Aluminium verwendet. Nämlich überall dort, wo es auf das Gewicht ankommt wie Autos, Flugzeuge und Immobilien. Neben der geringen Dichte zeichnet sich Alu auch durch gute mechanische Eigenschaften aus.
Die Zugfestigkeit von reinem Aluminium beträgt 60 bis 95 N/mm² bei einer Dehngrenze von 0,2% bzw. 20 N/mm². Aluminiumlegierungen können sogar eine Zugfestigkeit von 700 MPa erreichen. Zusammenfassend kann man sagen, dass folgende Eigenschaften für Aluminium charakteristisch sind:
- sehr gut kalt und warm umformbar
- gut gießbar
- geringe Dichte
- schweiß- und lötbar
- korrosionsbeständig
- gute Zerspanbarkeit
Die Festigkeit von Aluminium
Als wichtigste Materialeigenschaft wird gemeinhin die Festigkeit beurteilt. Diese gibt an, wie groß der Widerstand gegenüber einer Belastung sein kann, bis es zum Bruch kommt. Je größer der Widerstand ist, umso fester ist ein Werkstoff. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Belastung durch Druck, Zug oder Torsion entsteht.
Wichtig ist außerdem, dass es Faktoren gibt, die die Festigkeit von Aluminium beeinflussen können. Hierzu zählen zum Beispiel die Dauer einer Belastung und die Temperatur. Die Festigkeit von Aluminium nimmt mit steigender Temperatur ab.
Wichtigste Kennzahl der Festigkeit ist die Zugfestigkeit, die in sogenannten Zerreißmaschinen erprobt wird. So wird die höchste Zugspannung ermittelt, die das Material aushält, bevor es reißt. Die Einheit, in der man die Zugfestigkeit ermittelt, ist Newton je Quadratmillimeter Querschnitt (N/mm²) oder Megapascal (MPa).
Festigkeit Aluminium vs. Stahl
Damit du ein Gefühl für die Aluminium-Festigkeit entwickeln kannst, wollen wir hier nochmal ein paar Werte für die Zugfestigkeit miteinander vergleichen. Insbesondere deshalb, weil die Festigkeit von reinen Metallen meistens eher gering ist. Darum kommen Legierungen, Umformungen und Wärmebehandlungen zum Einsatz, um die Festigkeit zu erhöhen.
Liegt die Zugfestigkeit von Reinaluminium unter 100 N/mm² kann man diese mit einer Magnesiumlegierung auf einen Wert von gut 240 N/mm² steigern. Einen noch besseren Wert erreichen Kupferlegierungen, die eine Zugfestigkeit von 500 N/mm² aufweisen.
Vergleich man diese Werte mit herkömmlichem Stahl, dann wird schnell deutlich, dass Stahl einer sehr viel größeren Belastung standhalten kann. Baustahl hat eine Zugfestigkeit von 310 bis 690 N/mm². Legierter Stahl kann eine Zugfestigkeit bis zu 1.300 N/mm² aufweisen.
Wie wird Alu härter?
Man kann sich zweier Verfahren bedienen, um Aluminiumlegierungen zu härten. Die Kaltverfestigung oder das thermische Härten. Die Kaltverfestigung beschreibt die plastische Verformung durch Kaltwalzen. Je größer der Grad der plastischen Verformung ist, umso größer sind die Versetzungen im Kristallgitter. Das hat zur Folge, dass die Kristallgitter miteinander kollidieren. Dadurch wird die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Verformung erhöht. Das Alu wird dadurch fester und ist weniger anfällig gegenüber Brüchen.
Das zweite Verfahren, welches zum Härten von Alu verwendet werden kann, ist das thermische Härten. Hierzu wird das Alu auf einen bestimmten Temperaturbereich erhitzt, damit möglichst viel der Legierungselemente in eine feste Lösung von Aluminium übergegangen sind. Man bezeichnet diesen Vorgang als Lösungsglühen. Welche Temperatur man hierfür benötigt hängt davon ab, welche Legierung man verarbeiten will. Um das Alu zu härten, muss diese nun schnellstmöglich auf Raumtemperatur abgekühlt werden.
Was bedeutet das für dein Projekt?
Wir wissen ja nicht, was du genau vorhast. Du solltest aber prüfen, ob Aluminium dafür über eine ausreichende Festigkeit verfügt. Möchtest du zum Beispiel eine tragende Konstruktion bauen, die dauerhaft großer Belastung ausgesetzt ist, dann solltest du hierfür besser auf Stahl ausweichen. Für die meisten anderen Einsatzgebiete dürfte Alu aber geeignet sein.
Solltest du ein Fahrzeug bauen wollen, egal ob als Modell oder für dich selbst, dann bist du mit Alublechen sehr gut bedient. Vor allen, weil du dieses sehr gut auf verschiedene Arten weiterverarbeiten kannst. Aluminium kannst du ohne die Festigkeit zu beeinflusst sowohl Schweißen als auch Löten. Vor allem das letztgenannte Verfahren ist für Hobbyhandwerker sehr gut geeignet, weil es eine geringere Investition und geringere Anforderungen an den Arbeitsplatz hat. Man erhält durch Löten von Alu aber trotzdem eine dauerhafte und belastbare Verbindung zwischen zwei Werkstücken.
Wo kannst du Aluminium beziehen?
Damit du mit deinem Projekt loslegen kannst, musst du dir erstmal das passende Blech aus Aluminium besorgen. Leider ist das nicht so einfach wie Holz zu kaufen. Baumärkte führen nur in sehr seltenen Fällen Alubleche und dann auch nur eine geringe Auswahl. Du hast ja aber konkrete Vorstellungen an Größe und Stärke des Bleches, welches du verwenden willst. Wenn du jetzt denkst, dir kann nur ein metallverarbeitender Betrieb weiterhelfen, dann bist du auf dem Holzweg.
Bestelle Aluminiumbleche doch einfach ganz bequem beim Profi. Damit niemand sich in Gefahr bringen muss, wenn er selber Bleche mit einer Flex oder einer Blechschere zuschneidet, bieten wir einen millimetergenauen Zuschnitt über unsere Webseite an. Das geht schnell, du bekommst ein Blech in deinen Wunschmaßen und der gewünschten Qualität.
Konfiguriere dein eigenes Blech
Wir haben sehr effiziente Produktionsprozesse und können dir deshalb schon ab einem Mindestbestellwert von 50 Euro unsere Dienstleistungen anbieten. Diese umfassen nicht nur den Zuschnitt, sondern auch die Umformung in verschiedene Kantbleche. Um den Preis für dein Blech zu ermitteln, musst du einfach nur den Blechkonfigurator starten.
Du wählst das Metall, die Oberflächenstruktur und die Materialstärke aus. Wenn du dann noch die Maße erfasst hast, wird sofort der Preis für dein Blech kalkuliert. Auch die Versandkosten werden individuell ermittelt, damit wir deine Bestellung sicher verpacken können.
Solltest du Sonderwünsche haben, die unser automatischer Bestellprozess nicht abdecken kann, dann meldet dich gerne bei uns. Du bekommst dann ein Angebot von einem unserer Mitarbeiter. Allerdings können wir dir in diesem Fall nicht versprechen, dass du dein Blech aus Aluminium oder Stahl innerhalb weniger Werktage in Händen halten wirst.
