Aluminium ist unter den gängigen Gehäusewerkstoffen der am leichtesten zu ziehende und der am leichtesten zu ruinierende. Die Legierungswahl sieht wie eine Festigkeitsfrage aus und ist in Wahrheit eine Umformbarkeitsfrage, und der Härtezustand des Coils zählt meist mehr als die Legierungsbezeichnung daneben. Das Paar richtig zu treffen ist der Unterschied zwischen einem Teil, das sauber zieht, und einem, das beim dritten Anlieferungslos am Bodenradius reißt.
Welche Aluminiumlegierung eignet sich am besten fürs Tiefziehen?
Für das Tiefziehen ist 3003 im weichgeglühten Zustand O das Arbeitstier: eine manganhaltige Legierung mit guter Duktilität und genug Festigkeit, um nützlich zu sein. Wo das Teil nicht tragend ist und der Zug streng ist, sind die Reingüten 1050 und 1100 noch umformbarer und entsprechend weicher. Die Magnesiumlegierungen 5052 und 5754 sind fester und korrosionsbeständiger, aber weniger umformbar; sie eignen sich für mäßige Züge und brauchen bei tiefen Zügen mehr Stufen oder einen weicheren Härtezustand. 6061 ist eine aushärtbare Legierung und für das Tiefziehen die falsche Antwort: sie ist für spanend bearbeitete und stranggepresste Teile spezifiziert und neigt dazu, unter einem tiefen Zug zu reißen. Welche Legierung auch immer - der Härtezustand zählt: O ist der Zustand, für den das Tiefziehen ausgelegt ist, während H14 und H32 halbhart bzw. viertelhart sind und für flachere Arbeiten gedacht sind.
Die Legierungen, die tatsächlich gezogen werden
| Legierung | Zusammensetzung | Einsatz | Grenze |
|---|---|---|---|
| 1050 | 99,5 % Aluminium | Tiefe Gehäuse, Sichtschalen, Teile, die anodisiert werden | Sehr weich; Dellen und Kratzer in der Handhabung, geringe Festigkeit im Fertigteil |
| 1100 | 99,0 % Aluminium | Ähnlich 1050, gezogene Abdeckungen und Schalen | Gleiche Weichheit, etwas höhere Festigkeit als 1050 |
| 3003 | Aluminium mit Mangan | Der Standard für gezogene Aluminiumteile: Gehäuse, Näpfe, Abdeckungen | Erreicht seine Umformgrenze bei sehr tiefen oder mehrstufigen Teilen, wo 1050 leichter geht |
| 5052 | Aluminium mit Magnesium | Mäßige Züge mit Bedarf an Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, Marine- und Fluidteile | Verfestigt schnell; braucht mehr Stufen und einen weicheren Zustand für tiefe Arbeit |
| 5754 | Aluminium mit Magnesium | Umformbare Magnesiumlegierung für tragende Ziehteile | Gleiches Familienverhalten wie 5052 |
| 6061 | Aluminium mit Magnesium und Silizium, aushärtbar | Spanend bearbeitete und stranggepresste Bauteile | Keine Tiefziehlegierung; neigt zum Reißen unter tiefem Zug |
Der Härtezustand entscheidet mehr als die Legierung
Zwei Coils 3003 mit unterschiedlichem Härtezustand verhalten sich wie zwei verschiedene Werkstoffe. Der Zustand O ist vollständig weichgeglüht und der Zustand, für den das Tiefziehen ausgelegt ist: niedrigste Streckgrenze, höchste Dehnung und die geringste Rückfederung, die im Werkzeug auszugleichen ist. H14 und H32 sind kaltverfestigte Zustände, die ihre Form besser halten und dellenresistenter sind - genau das, was man an einer flachen Abdeckung will und an einem tiefen Napf gerade nicht. Eine Zeichnung, die 3003 nennt, aber den Härtezustand offenlässt, hat die wichtigste Variable offengelassen; bei Stahl ist es dasselbe: unser Leitfaden zur Härtezustandswahl nennt die vier Zahlen, die vorhersagen, wie ein Coil läuft.
Warum 6061 immer wieder auf der Zeichnung auftaucht
6061 ist das Aluminium, dem die meisten Konstrukteure zuerst begegnen, weil es der Standard für spanend bearbeitete und stranggepresste Teile ist und leicht zu beschaffen. Es ist eine aushärtbare Legierung: ihre Eigenschaften kommen aus einer Ausscheidungsbehandlung und nicht aus Kaltverformung, und sie hat weit weniger Reserve, sich zu dehnen, bevor sie einschnürt. Bei einer flachen Umformung kann sie überleben. An einem tiefgezogenen Gehäuse reißt sie meist, und der Riss erscheint am Bodenradius und nicht am Rand, was wie ein Werkzeugproblem aussieht. Braucht eine Konstruktion wirklich die Festigkeit von 6061 und eine gezogene Geometrie, ist die übliche Antwort, eine umformbare Legierung wie 3003 zu ziehen und die kritischen Merkmale anschließend zu spanen.
Aluminium ziehen: Verhältnisse, Stufen und Glühen
Aluminium wird üblicherweise zwischen den Grenzen von Baustahl und Edelstahl verarbeitet. Für den ersten Zug liegen 5052 und Kupfer C1100 bei etwa 1,7 bis 1,9, und die Reingüten 1050, 1100 und 3003 im Zustand O gehen bei gleicher Geometrie weiter. Was den Ablauf begrenzt, ist dieselbe Kaltverfestigung, die auch Edelstahl begrenzt: jede Stufe hebt die Streckgrenze, sodass die zweite Stufe auf ein härteres Material trifft als die Ronde. Die Stufenzahl folgt der Methode in wie viele Züge ein Teil braucht, und ein Zwischenglühen ist das Ventil, wenn die Zahl wächst. Auch die Rückfederung muss im Werkzeug eingeplant und nicht nachträglich korrigiert werden, weil Aluminium bei gleicher Festigkeit elastischer zurückfedert als Stahl.
Zwei Zahlen rahmen das Ziehen von Aluminium ein. Die erste ist die Dichte: 2,70 g/cm3 gegenüber 7,85 g/cm3 bei Stahl - meist der eigentliche Grund, warum das Teil überhaupt aus Aluminium ist, und zugleich der Grund, warum das Material bei einem schnellen Ziehen weniger Wärme abführt. Die zweite ist die Wandstärke. Aluminium ist das Material, bei dem unsere dünnste gezogene Wand liegt - Dünnwand- und Mehrstufenziehen bis 0,35 mm bei Aluminium -, und dieser Wert gilt für Aluminium und nicht als allgemeine Dünnwandgrenze für Stahl oder Edelstahl.
Oberfläche, Anodisieren und Handhabung
Aluminium zeigt jede Handhabungsspur. Dieselbe Weichheit, die tiefes Ziehen erlaubt, bedeutet, dass die gezogene Oberfläche von einer Vorrichtung zerkratzt, von einem Greifer gezeichnet oder in einer Teilekiste angeschlagen werden kann - und nichts davon ist an einem Stahlteil gleicher Form sichtbar. Wo das Teil anodisiert wird, ist der Oberflächenzustand Teil der Spezifikation und nicht eine später aufgebrachte Veredelung, weil Anodisieren transparent zum Grundwerkstoff ist und Ziehspuren und Polierlinien der Matrize zeigt. Der Vergleich zwischen einem Aluminium- und einem Edelstahlgehäuse, einschließlich der Frage, wo die Korrosions- und Gewichtsargumente tatsächlich landen, steht in Tiefziehen Aluminium gegen Edelstahl.
Was auf die Zeichnung gehört
- Legierung und Härtezustand zusammen, zum Beispiel 3003 im Zustand O. Nur die Legierung zu nennen lässt die entscheidende Variable offen.
- Die Norm, da besonders 1050 und 1100 unter mehreren nationalen Bezeichnungen mit leicht abweichenden chemischen Grenzen erscheinen.
- Dicke und Dickentoleranz. Aluminium wird mit einem weiteren Dickenband geliefert als kaltgewalzter Stahl, und dieses Band wird zur Wandtoleranz am gezogenen Teil.
- Die Oberflächenanforderung, einschließlich der Frage, ob das Teil anodisiert wird, damit Matrizenpolitur und Handhabungsweg darauf ausgelegt werden.
- Die Allgemeintoleranzklasse für alles, was nicht einzeln toleriert ist. Wo die Zeichnung schweigt, ist unser Standard ISO 2768-m, erklärt unter ISO 2768 Allgemeintoleranzen.
Kernpunkt
Für das Tiefziehen spezifizieren Sie 3003 im Zustand O als Standard, 1050 oder 1100, wo der Zug streng und Festigkeit zweitrangig ist, und 5052 oder 5754 nur für mäßige Züge, bei denen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit gebraucht werden. Spezifizieren Sie 6061 niemals für ein tiefgezogenes Gehäuse. Nennen Sie immer den Härtezustand zusammen mit der Legierung.
Häufig gestellte Fragen
Eignet sich 5052 fürs Tiefziehen?
Für mäßige Züge ist es brauchbar, besonders in einem weichen Zustand, aber es ist weniger umformbar als 3003 und verfestigt schneller, sodass ein tiefes oder mehrstufiges Teil mehr Stufen oder ein Zwischenglühen braucht. Wählen Sie 5052, wenn das Fertigteil die höhere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit wirklich braucht, und 3003, wenn nicht.
Lässt sich 6061-Aluminium tiefziehen?
Nicht in dem Sinne, den ein tiefgezogenes Gehäuse braucht. 6061 ist eine aushärtbare Legierung mit begrenzter Dehnungsreserve vor der Einschnürung und reißt unter einem tiefen Zug daher am Bodenradius. Für spanend bearbeitete und stranggepresste Teile ist es der richtige Werkstoff. Wo die Festigkeit von 6061 mit einer gezogenen Geometrie gefordert ist, ist der übliche Weg, eine umformbare Legierung zu ziehen und die kritischen Merkmale anschließend zu spanen.
In welchem Härtezustand sollte ein gezogenes Aluminiumteil spezifiziert werden?
Im Zustand O, dem vollständig weichgeglühten Zustand, für den das Tiefziehen ausgelegt ist. H14 und H32 sind kaltverfestigte Zustände, nützlich für flache Abdeckungen, bei denen Dellenresistenz zählt, und ungeeignet für einen tiefen Napf. Die Legierung ohne Härtezustand zu nennen ist die häufigste Auslassung, die wir auf Aluminiumzeichnungen sehen.
Verändert das Anodisieren die Wahl der Legierung?
Es kann. Anodisieren ist transparent zum Grundwerkstoff, zeigt also die gezogene Oberfläche, statt sie zu verbergen, und verschiedene Legierungen nehmen unterschiedliche anodisierte Farben und Oberflächen an. Wo das Teil sichtbar und anodisiert wird, sollten Legierung und Oberflächenanforderung zusammen entschieden werden, statt die Veredelung am Ende anzuhängen.