Die Aluminiumgusswerkstoffe
Mit Legierungselementen wie Silizium, Magnesium, Kupfer, Zink oder Lithium entstehen unterschiedliche Legierungsgruppen von Aluminiumgusswerkstoffen:
- Aluminium-Silizium Gusslegierungen (naheutektisch, eutektisch, übereutektisch)
- Aluminium-Magnesium Gusslegierungen
- Aluminium-Kupfer Gusslegierungen
- Aluminium-Zink Gusslegierungen
- Aluminium-Lithium Gusslegierungen
Aluminium Gusswerkstoffe haben folgende Eigenschaften (Auswahl)
- günstiges Festigkeits-/Masseverhältnis
- gute chemische Beständigkeit, auch Witterungs- und Seewasserbeständigkeit
- hohe thermische Leitfähigkeit, gute elektrische Leiter
- umformbar und gut mechanisch bearbeitbar, schweißbar, beschichtbar
- nicht toxisch, nicht magnetisch
Physikalischer Werte von Aluminiumlegierungen
| Dichte | 2,7 bis 2,9 g/cm3 |
| Wärmeleitfähigkeit | 80 bis 230 W/(m · K) |
| Elektrische Leitfähigkeit | von 10–30 MS/m |
| Schmelzwärme | 380 bis 480 kJ/kg |
| Schmelzpunkt Aluminium unlegiert | 660 °C |
Aluminiumgusswerkstoffe der Legierung EN AC-AlSi12(Cu) finden beispielsweise Anwendung für:
- Maschinenteile, stoß- und schwingungsbeanspruchte Teile,
- Zylinderköpfe- und Blöcke, Motoren-, Kurbel- und Pumpengehäuse,
- Flügelräder, Rippenkörper, dünnwandige Gehäuse,
- schwierige Montageböcke und -platten.
Aluminium Gusswerkstoffe sind gut gießbar sowohl für Sandformguss, Kokillenguss, Feinguss und insbesondere für Druckguss.
Aluminiumlegierungen benötigen eine Schmelzebehandlung (Entgasen, Feinen und Veredeln):
Dazu werden im Schmelzbetrieb folgende Arbeitsgänge durchgeführt:
- Nach dem Schmelzen erfolgt das Abkrätzen,
- Dann die Entgasung - als Entgasungsmittel kommen reaktive oder inerte (Spül-)Gase in Frage, wie
- Chlor,
- Stickstoff,
- Kohlenoxid,
- Kohlendioxid,
- Argon
- oder chemische Verbindungen in Tablettenform, die solche Gase freisetzen.
- Die Schmelze wird nach einer Abstehzeit (bis 10 Minuten) wieder abgekrätzt.
- Jetzt kann eine Kornfeinung erfolgen:
→ Sie hat die Aufgabe, das Gefüge, also die Art der Kristallisation, die Korngröße und das Erstarrungsverhalten so zu beeinflussen, dass ein gleichmäßig feinkörniges Gefüge entsteht.
→ Salzgemische und Vorlegierungen werden dafür verwendet. Sie können Titan, Phosphor oder Bor enthalten. Danach kann eine nochmalige Entgasung erforderlich sein.
→ Die anschließende Durchführung der Veredlung erfolgt, um die Materialeigenschaften naheutektischer/eutektischer Legierungen zu verbessern. Die Veredlung kann mit Natrium (in Abhängigkeit der Art der Entgasung) oder Strontium erfolgen.
Übersicht Schmelzebehandlung Aluminiumlegierungen
Ergebnisse einer Kornfeinungsbehandlung
DIN EN 1706:
entsprechend des angewendeten Gießverfahrens gelten für Aluminiumlegierungen die Bezeichnungen:
S = Sandguss;
D = Druckguss;
K = Kokillenguss;
L = Feinguss.
Beispiele:
- Aluminium Kokillengusslegierung mit 10% Silizium und Magnesium:
EN AC-AlSi10MgK - Aluminium Sandgusslegierung mit 8% Silizium und 3% Kupfer:
EN AC-AlSi8Cu3S - Aluminium Druckgusslegierung mit 12% Silizium:
EN AC-AlSi12D
Für die nach der Wärmebehandlung erreichten Werkstoffzustände von Aluminiumgusslegierungen, werden folgende Bezeichnungen verwendet:
F = Gusszustand;
O = weichgeglüht;
T1 = kontrollierte Abkühlung nach dem Guss und kaltausgelagert;
T4 = lösungsgeglüht und kaltausgelagert – wo anwendbar;
T5 = kontrollierte Abkühlung nach dem Guss und warmausgelagert oder überaltert;
T6 = lösungsgeglüht und vollständig warmausgelagert;
T64 = lösungsgeglüht und nicht vollständig warmausgelagert – Unteralterung;
T7 = lösungsgeglüht und überaltert (warmausgelagert) (stabilisierter Zustand).