Metall (Aluminium)

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Metallische Werkstoffe

Aluminium (Al) ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 13 und gehört damit im Periodensystem der Elemente zur Borgruppe (früher Erdmetalle). Aluminium ist nach Sauerstoff und Silizium als dritthäufigstes Element mit 8% am Aufbau der Erdkruste beteiligt. Wegen seiner starken Reaktionsfähigkeit kommt Aluminium in der Natur nur als Verbindung vor. Der Rohstoff für die Aluminiumerzeugung ist Bauxit, dessen Gehalt an Al2O3 (Aluminiumoxid) häufig über 50% beträgt.

Reines Aluminium ist weich und hat eine geringe mechanische Festigkeit. Durch die Zugabe geringer Mengen verschiedener Legierungselemente kann jedoch eine erheblich höhere Festigkeit erreicht werden. Die Werkstoffkunde unterscheidet Aluminium in zwei Gruppen, die naturharten Aluminiumwerkstoffe, die ihre Festigkeit durch Mischkristallbildung erreichen und die aushärtbaren Aluminiumwerkstoffe, deren Festigkeit durch Ausscheidung vormals gelöster Legierungsbestandteile erzeugt wird.

Narturharte Aluminiumlegierungen werden verwendet, wenn eine höhere Festigkeit als diejenige von Reinaluminium benötigt wird. Die Festigkeit von aushärtbaren Legierungen ist noch höher, allerdings ist ihre Korrosionsbeständigkeit geringer als die naturharter Aluminiumlegierungen.

Inhaltsverzeichnis

Materialeigenschaften von Aluminium

Aluminium und Aluminiumlegierungen zählen mit ihrer Dichte von 2,7 bis 2,9 g/cm3 zu den Leichtmetallen. Es hat damit nur etwa ein Drittel des spezifischen Gewichts von Stahl.

An der Luft reagiert Aluminium schnell mit Sauerstoff und überzieht sich mit einer dünnen Oxidschicht. Das Metall erhält dadurch eine stumpfes silbergraues Aussehen. Nach Beschädigung der Oxidschicht wird diese sehr schnell erneuert, was zu einer hervorragenden Beständigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosionsbelastung führt. Durch elektrische Oxidation (Eloxieren) oder auf chemischem Weg kann die schützende Oxidschicht verstärkt werden. Das Eloxieren ist übrigens etwas anderes als das Galvanisieren. Beim Galvanisieren werden Metalle auf elektrolytischem Wege mit einer Metallschicht (z.B. verchromen) und nicht mit einer oxidischen Schicht überzogen.

Aluminium kann durch Auswalzen zu dünner Folie verarbeitet werden. Es lässt sich gut gießen, verformen, biegen, pressen, schmieden und spanabhebend bearbeiten. Aluminium ist deshalb hervorragend für die Herstellung von Profilen und Rohren geeignet. Entstandene Spannungen durch Kaltverformen können durch Weichglühen (bis 250 °C) beseitigt werden.

Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium beträgt ca. 80 bis 230 W/m • K. Der Ausdehnungskoeffizient von Aluminium liegt mit 23,2 • 10-6/K etwa doppelt so hoch wie der von Eisen (12,2 • 10-6/K)

Aluminium ist auch ein guter elektrischer Leiter. Bei einer Sprungtemperatur von 1,8K wird Aluminium supraleitend. Für elektrische Leiter werden Reinaluminium und besondere AlMgSi-Werkstoffe verwendet.

Durch eine geeignete Oberflächenversiegelung, die eine Oxidation des Aluminium verhindert kann Aluminium hervorragend als Beschichtung für Teleskopspiegel eingesetzt werden. Es hat inzwischen andere Materialien zur Verspiegelung (z.B. Silber) weitgehend verdrängt.

Aluminium ist nicht magnetisch, es gilt als gesundheitlich unbedenklich.

Arbeitstechniken

Aluminium gießen

Weblink: Aluminiumguss für Amateurastronomen von Christoph Drube

Aluminium biegen (umformen)

Das Biegen von Aluminium ist relativ unproblematisch. Sehr scharf gebogene Kanten können leicht einreißen, deshalb sollte möglichst gegen die Walzrichtung des Materials gearbeitet werden. Bei der Arbeit mit dem Hammer muss die hohe Rückfederung beachtet werden.

Weblink: Bending square aluminium tubing by Jan van Gastel Bild:Lang-En.gif

Aluminium sägen/bohren (spanende Bearbeitung)

Beim Aluminium gelingen Abspanungen am besten mit hoher Schnittgeschwindigkeit, da sich an den Schnittwerkzeugen sonst sehr leicht Aufbauschneiden (Materialaufbackungen) bilden. Sägen sollten mit Geschwindigkeiten um 100m/Min verwendet werden. Die Werkzeuge sollten große Spanwinkel besitzen. Bohrer sollten enge Wendeln haben. Eine Schmierung und Kühlung mit Seifenwasser oder Bohremulsion ist angeraten.

Aluminium fügen

Das Löten und Schweißen von Aluminium erfordert Erfahrung, weil das Meterial innerhalb kürzester Zeit eine Oxidschicht bildet. Einfacher ist das Kleben von Aluminium.

Aluminium eloxieren

Weblinks:

Persönliche Werkzeuge

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