Aluminium in Flugzeugbauqualität

Aluminiumlegierungen sind in fast allen modernen industriellen Innovationen und Produktionsprozessen von Bedeutung. Diese Legierungen sind leicht zugänglich und haben eine große Bandbreite an Verwendungsmöglichkeiten, da sie jeweils eine Mischung aus zwei oder mehr metallischen Elementen enthalten, die ihnen raffinierte Materialeigenschaften verleihen.

Die Aluminiumlegierung 6061 ist eine häufig verwendete Sorte für verschiedene industrielle Anwendungen. Die Legierungselemente in der 6061 Aluminiumlegierung bieten besondere Eigenschaften, darunter bemerkenswerte Festigkeit, Verarbeitbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit.

Gebräuchliche Namen für die Aluminiumlegierung 6061

Zu den typischen Handelsnamen für die Aluminiumlegierung 6061 gehören:

• 6061-O
• 6061-T651
• Luftfahrtaluminium 6061-t6
• Legierung 61s
• 6061-Ta4

Vorteile von Flugzeugaluminium 6061

Mit einer Reihe von vorteilhaften Eigenschaften ist Aluminium eine gute Wahl für den Flugzeugbau. Eigentlich wurde Holz für den Bau von Flugzeugen verwendet, aber es ist anfällig für Fäulnis und kann ohne die richtige Pflege splittern.

Stahl ist ebenfalls leistungsfähiger als Aluminium, wiegt aber deutlich mehr. Stahl wird in Flugzeugen nur verwendet, wenn eine sehr hohe Festigkeit erforderlich ist, z. B. bei Fahrwerken oder sehr schnellen Flugzeugen.

Festigkeit von Aluminium 6061 in Flugzeugqualität

Einer der wichtigsten Vorteile von 6061-Aluminium für Flugzeuge ist seine bemerkenswerte Festigkeit. Seine Zugfestigkeit reicht von 124-290 MPa (18-42 ksi), was mit vielen strukturellen Anwendungen vergleichbar ist. Es ist jedoch zu beachten, dass 6061er Aluminium zwar stärker ist als einige Stahlsorten, aber nicht so stark wie hochfester, niedrig legierter Stahl (HSLA) oder verschiedene Werkzeugstähle.

Korrosionsbeständigkeit

Bei der Kombination von 6061-Aluminium und Stahl ist die Korrosionsbeständigkeit ein wichtiger Faktor, der berücksichtigt werden muss. Aluminium bildet von Natur aus eine schützende Oxidschicht, wenn es nicht mit Luft in Berührung kommt, und ist dadurch erstaunlich korrosionsbeständig. Stahl hingegen ist anfällig für Rost, wenn er nicht richtig geschützt wird. Aus diesem Grund wird Aluminium im Allgemeinen bei Anwendungen im Freien und auf See bevorzugt, wo Korrosion ein wichtiges Problem darstellen kann. Die überragende Korrosionsbeständigkeit von 6061er Aluminium macht es zur besten Wahl für verschiedene Atmosphären.

Gewicht von 6061er Flugzeugaluminium

Neben seiner Festigkeit ist ein weiterer entscheidender Vorteil von 6061-Aluminium seine geringere Dichte im Vergleich zu Stahl. Aluminium hat eine Dichte von etwa 2,7 g/cm3, was etwa 1/3 der Dichte von Stahl (7,85 g/cm 3) entspricht. Diese geringere Dichte verschafft 6061-Aluminium einen wichtigen Gewichtsvorteil gegenüber Stahl und macht es zu einer perfekten Wahl für Anwendungen, bei denen eine Gewichtsreduzierung wichtig ist. In der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt, wo Treibstoffeffizienz und geringes Gewicht wichtige Faktoren sind, wird 6061er Aluminium im Allgemeinen bevorzugt.

Anwendungen der Aluminiumlegierung 6061

Die Aluminiumlegierung 6061 wird aufgrund ihrer erstaunlichen Festigkeit, ihres geringen Gewichts, ihrer Erschwinglichkeit und ihrer Rostbeständigkeit in vielen Branchen verwendet. Neben der Herstellung von Aluminiumdosen, Fahrradrahmen, Industrieteilen, elektrischen Armaturen und Lebensmittelbehältern gibt es noch weitere Anwendungen für die Legierung 6061:

Luftfahrzeugkomponenten

Flugzeugaluminium 6061 ist einer der meistverwendeten Werkstoffe in der Luft- und Raumfahrt, da es ein erstaunliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweist und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit besitzt. Hersteller verwenden in der Regel 6061-Legierungen zur Herstellung von Flugzeugkomponenten wie Stabilisatoren, Rümpfen, Trennwänden, Flügeln und anderen Strukturkomponenten für Militär- und Verkehrsflugzeuge. Die Haltbarkeit und Flexibilität dieser Legierung machen sie zur besten Wahl für Anwendungen mit höchsten Anforderungen.

Automobilteile

Die Aluminiumlegierung 6061 wird in der Automobilbranche zur Herstellung vieler Teile verwendet. Diese Legierung hat eine erstaunliche Festigkeit für die Herstellung von Rahmenkomponenten, wie Fahrzeug-, Motor-, Aufhängungs-, Brems- und Antriebskomponenten.

Auch seine leichten Eigenschaften machen es zu einem perfekten Material für Karosserieteile. Es trägt dazu bei, das Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu verringern, ohne seine Festigkeit und Haltbarkeit zu beeinträchtigen.

Sportartikel

Der Sportsektor profitiert von der erstaunlichen Korrosionsbeständigkeit und dem Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht des 6061er Aluminiums. Hersteller und Produktdesigner verwenden diese Legierung im Allgemeinen zur Herstellung von Sportartikeln wie Baseballschlägern, Skateboard-Decks, Golfschlägerschäften, Hockeyschlägergriffen und Tennisschlägergriffen. Die Flexibilität der 6061er-Legierung macht sie zu einem perfekten Material für diese Anwendungen.

Wie groß ist der Betriebstemperaturbereich?

Der Betriebstemperaturbereich einer bestimmten Legierung erklärt ihren Warmauslagerungs-, Arbeits- und Glühtemperaturbereich. Die perfekte Warmarbeitstemperatur für Aluminium 6061 liegt im Bereich von 260-372 ºC.

Sie können das Aluminium 6061 auch bei 413 C für etwa 2-3 Stunden ausglühen. Dann können Sie das Metall bei einer kontrollierten Temperatur von 10 C Stunden abkühlen, bis es 260 C erreicht. Darüber hinaus ist 6061 Aluminium Alterung am besten bei 160 C für genau acht Stunden vor dem Kühlen der Luft getan.

Kann man es schwingen?

Das 6061er Aluminium ist sehr gut schweißbar. Sie können es routinemäßig mit dem richtigen Schweißzusatzwerkstoff schweißen. Dieser Schweißzusatzwerkstoff hilft, alle Schweißprobleme zu vermeiden, die bei der Erstarrung von 6061er Aluminium auftreten. Um das beste Ergebnis beim Schweißen von 6061er Aluminium zu erzielen, müssen Sie die besten Zusatzwerkstoffe verwenden, die 4043 oder 5356 Aluminiumlegierung enthalten.

Vor allem ist es ratsam, zum Schweißen der Aluminiumlegierung 6061 keinen Schweißzusatzwerkstoff zu verwenden, um Rissbildung zu vermeiden.

Herstellungsprozess für Flugzeugaluminium 6061

Ein hochfestes Material, das als Flugzeugaluminium 6061 bekannt ist, wird im Allgemeinen zur Herstellung von Flugzeugteilen verwendet. Es wird im Allgemeinen für die Herstellung von Flugzeugen verwendet, weil es einfach zu schweißen ist, nicht rostet und für sein Gewicht sehr leistungsfähig ist. Am besten ist es, Aluminium 6061 in Flugzeugqualität zu verwenden.

Bauxiterz, die wichtigste Aluminiumquelle, wird bei der Herstellung von Flugzeugaluminium der Qualität 6061 aus dem Boden geholt. Bevor das Bauxiterz in einer elektrolytischen Zelle erwärmt und in flüssiges Aluminium umgewandelt wird, durchläuft es eine Reihe von chemischen Prozessen, um Verunreinigungen zu entfernen. Aus diesem geschmolzenen Metall werden Barren oder Knüppel gegossen, um Aluminium der Qualität 6061 für Flugzeuge herzustellen.

Die Gewinnung der Metallknüppel oder -blöcke ist der erste Schritt in einem langen Prozess, an dessen Ende das fertige Produkt steht. Die Homogenisierung ist der wichtigste Schritt im Herstellungsprozess. Dabei wird das Metall auf eine kontrollierte Temperatur erwärmt, um sicherzustellen, dass seine chemische Zusammensetzung gleich bleibt. Dies ist notwendig, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Endprodukts zu erhalten.

Nach dem Homogenisieren folgt das Warmwalzen, bei dem die Metallknüppel oder -barren über eine Reihe von Walzen laufen, um sie leistungsfähiger und gleichzeitig dünner zu machen. Das Korngefüge von Aluminium während des Warmwalzens, wodurch es leistungsfähiger und härter wird.

Nachdem es auf die richtige Dicke warmgewalzt wurde, durchläuft Aluminium ein Lösungserwärmungsverfahren. Damit dieses Verfahren funktioniert, muss das Metall über einen langen Zeitraum sehr stark erwärmt werden, damit alle Legierungsbestandteile abgebaut werden können. Dadurch wird Aluminium leistungsfähiger und flexibler, was beides beste Eigenschaften für Flugzeugteile sind.

Nach der Warmbehandlung wird es entweder an der Luft oder in Wasser abgeschreckt, um es sofort abzukühlen, ohne seine Struktur zu verändern. Durch diese Behandlung erhält Aluminium hervorragende mechanische Eigenschaften und Leistungen, die es für den Einsatz in Flugzeugen besonders geeignet machen.

Der letzte Schritt bei der Herstellung von Flugzeugaluminium 6061 besteht darin, es künstlich zu altern. Dazu muss das Aluminium eine bestimmte Zeit lang auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden. Dadurch setzen sich die Legierungselemente ab, was das Metall noch härter und leistungsfähiger macht. Dieses Verfahren stellt sicher, dass das Aluminium die strengen Anforderungen der Flugzeugindustrie erfüllt und dem Endprodukt zu den gewünschten mechanischen Eigenschaften verhilft.

Vergleich von Flugzeugaluminium 6061 mit anderen Legierungen

Die Legierung 6061 ist eine der gebräuchlichsten für das Strangpressen, aber vielleicht ziehen Sie für Ihre spezielle Anwendung auch andere Legierungen in Betracht. Nachfolgend sind einige andere allgemeine Legierungen aufgeführt, die im Allgemeinen als Alternativen betrachtet werden.

6061 vs. 6063

6061 und 6063 sind die beiden bekanntesten Strangpresslegierungen. 6063-Aluminium steht auf Platz 1 und 6061 auf Platz 2. Als Legierungen der 6000er-Reihe enthalten sie beide Silizium und Magnesium als Hauptlegierungselemente. Daher haben sie viele ähnliche Eigenschaften, 6061 bietet jedoch eine höhere Festigkeit. Daher wird es im Allgemeinen für strukturelle Anwendungen verwendet. Andererseits wird 6063 wegen seines besseren Aussehens und seiner Korrosionsbeständigkeit für Anwendungen wie Fenster, Verkleidungen oder Geländer und Türen verwendet.

6061 vs. 7075

Einer der wichtigsten Gründe für die Berücksichtigung 7075 Aluminiumlegierung ist für seine hohe Leistung. Mit Zink legiert, ist es eine der zugänglichsten Legierungen und leistungsfähiger als 6061. Es bietet jedoch eine geringere Korrosionsbeständigkeit als 6061 und ist außerdem schwieriger zu schweißen. 7075 wird in der Schifffahrt, in der Luft- und Raumfahrt und im Automobilbau verwendet, wo die Festigkeit eine hohe Priorität hat. Es wird auch bei der Herstellung von Schusswaffen und sogar bei Rahmen für Drachenflieger verwendet.

6061 vs. 5052

Wie 6061 enthält auch 5052 Aluminium Magnesium als erstes Legierungselement. Im Fall von 5052 ist es das primäre Legierungselement. 6061 enthält ebenfalls Silizium. Einer der wichtigsten Vorteile dieser Legierung ist ihre hohe Schweißbarkeit im Vergleich zu anderen Legierungen. Für Projekte, bei denen die Schweißbarkeit eine wichtige Rolle spielt, ist sie eine Überlegung wert. Ein Nachteil von 5052 ist jedoch, dass es nicht wärmebehandelbar ist. Es eignet sich am besten für eine Reihe von Schweißanwendungen und eignet sich aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit gut für Anwendungen in der Schifffahrt.

6061 Vs 2024

Die Legierung 2024 wurde ursprünglich in der Luft- und Raumfahrt verwendet und ist für ihre hohe Festigkeit bekannt. Ihr wichtigstes Legierungselement ist Kupfer, und obwohl sie leistungsstark ist und die beste Ermüdungsbeständigkeit aufweist, ist sie weniger gut bearbeitbar und schwerer zu schweißen als 6061. Sie bietet auch eine schlechte Korrosionsbeständigkeit und wird im Allgemeinen in Flügel- und Rumpfstrukturen verwendet, die unter Oberspannung stehen.

Herausforderungen und Grenzen

Viele Flugzeuge werden aus 6061 Flugzeugmetall hergestellt, weil es im Verhältnis zu seinem Gewicht sehr leistungsfähig ist, sich leicht formen lässt und nicht rostet. Hersteller und Ingenieure müssen bei der Planung und dem Bau von Flugzeugen die Grenzen des Materials berücksichtigen, wie sie es auch bei jedem anderen Werkstoff tun würden.

Aluminium 6061 in Militärqualität hat oft Probleme wie Risse durch Spannungskorrosion. Wenn man etwas ins Meer, in eine saure Lösung oder an einen anderen korrosiven Ort stellt, kann dies zu dieser Art von Korrosion führen. Es besteht die Möglichkeit, dass kleine Risse in der Struktur des Flugzeugs entstehen, wodurch es weniger stabil wird. Das Risiko kann durch regelmäßige Kontrollen und Wartungen verringert werden. Auf diese Weise können Risse gefunden und behoben werden, bevor sie sich verschlimmern.

Aluminium 6061 ist nicht annähernd so belastbar wie Legierungen und Titan. Stahl und Titan können Hitze besser widerstehen als Aluminium 6061. Dies könnte die Verwendung hitzeempfindlicher Materialien u. a. in Motorenteilen und Schnellflugzeugen erschweren. Einige Metallteile aus 6061 benötigen möglicherweise spezielle Beschichtungen oder Hitzeschutzschilde, um nicht durch Hitze zerstört zu werden und länger zu halten.

Bei starker Beanspruchung geht Aluminium 6061 schneller kaputt, weil es nicht so belastbar ist wie andere Flugzeugmetalle. Dies könnte dazu führen, dass die Teile schneller verschleißen, was bedeutet, dass sie häufiger gewartet werden müssen. Wenn Ingenieure Aluminium 6061 für den Einsatz in Flugzeugen auswählen, müssen sie bedenken, was das Material leisten soll und wie es sich mit der Zeit abnutzen könnte.

FAQs

Ist 6061er Aluminium leistungsfähiger als Stahl?

6061-Aluminium ist leistungsstark, aber möglicherweise nicht so leistungsstark wie bestimmte Stahlsorten, z. B. niedrig legierte Stähle, hochfeste Stähle oder Werkzeugstähle.

Was ist der Gewichtsvorteil von 6061er Flugzeugaluminium gegenüber Stahl?

6061-Aluminium hat im Vergleich zu Stahl eine deutlich geringere Dichte, was ihm einen Gewichtsvorteil verschafft. Aluminium hat eine Dichte von etwa 2,7 g/cm3, während Stahl eine Dichte von etwa 7,85 g/cm3 hat.

Welche Faktoren sollten bei der Wahl zwischen Stahl und Edelstahl berücksichtigt werden? 6061 Aluminium?

Bei der Wahl zwischen Aluminium 6061 und Stahl ist es wichtig, die spezifischen Anforderungen der Anwendungen zu berücksichtigen. Zu den zu berücksichtigenden Faktoren gehören Gewicht, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Wie sieht es mit der Korrosionsbeständigkeit von 6061er Aluminium und Stahl aus?

Aluminium bildet von Natur aus eine schützende Oxidschicht, die den besten Widerstand gegen Korrosion bietet. Stahl hingegen ist rostanfällig und benötigt zusätzliche Schutzmaßnahmen, um Korrosion zu verhindern.