6061 vs. 7075: Eigenschaften dieser Legierungen im Vergleich

Aluminiumlegierungen wie 6061 und 7075 sind wichtige Werkstoffe für moderne Maschinen. 6061 lässt sich leicht biegen, ist hochgradig korrosionsbeständig und lässt sich für allgemeine Zwecke schweißen. 7075 bietet fast die doppelte Festigkeit, ist aber aufgrund seiner geringeren Korrosionsbeständigkeit und schlechten Schweißeigenschaften auf bestimmte Anwendungen wie Flugzeuge und Rennwagen beschränkt. In diesem Artikel werden die Unterschiede in der mechanischen Leistung und den Anwendungen der Legierungen 6061 und 7075 erläutert.

Überblick über 6061 Aluminium-Legierung

6061 Aluminium gehört zur 6000er Serie von Aluminiumlegierungen. Seine Hauptelemente sind Magnesium und Silizium. Die typische Zusammensetzung nach Gewicht ist:

Al	Si	Zn	Mg	Mn	Cr	Cu	Fe	Ti
Bilanz	0,40 - 0,80 %	0-0.25 %	0,80 - 1,20 %	0-0.15 %	0,04 - 0,35 %	0,15 - 0,40 %	0-0.70 %	0-0.15 %

Diese Mischung verleiht dem Aluminium 6061 eine gute Festigkeit, Schweißbarkeit und Rostbeständigkeit. Es wird häufig für Strukturkomponenten und Automobilteile verwendet.

Überblick über 7075-Aluminium-Legierung

7075 Aluminium gehört zur Serie 7000 und enthält als Hauptlegierungselement Zink. Seine typische Zusammensetzung nach Gewicht ist:

Al	Si	Zn	Mg	Mn	Cr	Cu	Fe	Ti	Zr
Bilanz	0 - 0,40 %	5.6 - 6.10 %	2.1 - 2.50 %	0 - 0,30 %	0,07 - 0,23 %	1,20 - 1,60 %	0 - 0,50 %	0 - 0,2 %	0 - 0,25 %

Der hohe Zinkgehalt verleiht dem Aluminium 7075 eine hohe Festigkeit, die bis zu 560 MPa erreicht. Es hat auch eine gute Ermüdungsbeständigkeit. Allerdings ist es weniger korrosionsbeständig als 6061, so dass häufig Schutzbeschichtungen erforderlich sind.

Beide Legierungen sind stark und nützlich, aber ihre unterschiedlichen Zusammensetzungen wirken sich auf ihre Leistung aus. 6061-Aluminium eignet sich am besten für allgemeine Anwendungen, da es sich gut schweißen lässt und korrosionsbeständig ist. 7075-Aluminium ist viel stärker und eignet sich daher ideal für hoch beanspruchte Teile wie in der Luft- und Raumfahrt. Die genaue Kenntnis ihrer Zusammensetzung kann Herstellern und Ingenieuren helfen, das richtige Material für ihre Bedürfnisse auszuwählen.

Legierungsvergleich: 6061 vs. 7075

6061 und 7075 Aluminium haben unterschiedliche mechanische Eigenschaften und sind daher für verschiedene Aufgaben geeignet.

Eigenschaften	6061 Aluminium-Legierung	7075-Aluminium-Legierung
Zugfestigkeit	310 MPa	560 MPa
Streckgrenze	276 MPa	480 MPa
Härte	95 HB	150 HB
Wärmeleitfähigkeit	167 W/m-K	130 W/m-K
Schmelzpunkt	582 - 652 ℃	477-635 ℃
Elektrische Leitfähigkeit	43% IACS	33% IACS
Bearbeitbarkeit	Gut	Messe

Zugfestigkeit und Streckgrenze

7075 Aluminium ist viel stärker als 6061. Im T6-Zustand hat es eine Zugfestigkeit von etwa 560 MPa, fast doppelt so hoch wie die von 6061, das etwa 310 MPa erreicht. Auch die Streckgrenze ist mit etwa 480 MPa höher als bei 6061 T6 mit etwa 276 MPa. Diese Eigenschaft macht 7075 zu einer guten Wahl für hoch beanspruchte Anwendungen wie Flugzeugteile und militärische Ausrüstung.

Härte und Duktilität

7075 hat eine Brinell-Härte von 150 HB, d. h. es ist widerstandsfähig gegen Beulen und verschleißt gut. Damit eignet es sich hervorragend für eine harte, langlebige Anwendung. 6061 hingegen ist flexibler und kann gebogen werden, ohne zu brechen, und ist daher leichter zu formen und zu bearbeiten.

Scherfestigkeit

Die Scherfestigkeit von 7075 ist etwa 1,5-mal so hoch wie die von 6061, so dass 7075 bei Strukturen, die Scherkräften ausgesetzt sind, besser geeignet ist als letzteres. Diese Festigkeit ist vor allem in der Luft- und Raumfahrttechnik wichtig, wo die Werkstoffe schweren Belastungen standhalten müssen, ohne zu zerbrechen.

Korrosionsbeständigkeit

Beide Legierungen sind korrosionsbeständig, aber 6061 funktioniert im Freien besser. Seine natürliche Oxidschicht schützt es vor den Angriffen der Witterung. 7075 enthält mehr Kupfer, was es weniger resistent gegen Feuchtigkeit und Korrosion macht.

Dichte

6061er Aluminium hat einen Durchschnittswert von 2,70 g/cm³, 7075er Aluminium ist mit 2,81 g/cm³ etwas dichter. Obwohl 7075 schwerer ist, bringt die zusätzliche Dichte eine höhere Festigkeit mit sich, so dass es sich besser für hochbelastete Anwendungen eignet.

Wärmeleitfähigkeit

6061 hat eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 167 W/m-K, was bedeutet, dass es Wärme gut überträgt. Die Wärmeübertragungsfähigkeit macht es für Dinge wie Wärmetauscher nützlich. 7075-Aluminium hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit von etwa 130 W/m-K und sollte bei Anwendungen, bei denen die Temperaturkontrolle wichtig ist, sorgfältig geprüft werden.

Schmelzpunkt

6061 schmilzt zwischen 582 und 652°C (1080-1205°F) und lässt sich leicht wärmebehandeln und schweißen, um seine Festigkeit zu verbessern. 7075 Aluminium schmilzt in einem niedrigeren Bereich von 477 bis 635°C (890-1175°F), was sich auf seine Verarbeitung auswirkt.

Elektrische Leitfähigkeit

6061 Aluminium hat eine Leitfähigkeit von etwa 43% IACS, während 7075 einen niedrigeren Wert von 33% IACS hat. Damit ist 6061 die bessere Wahl für Anwendungen, die eine gute elektrische Leistung erfordern.

Korrosionsbeständigkeit

Beide Legierungen sind aufgrund der schützenden Oxidschicht, die sich an der Oberfläche an der Luft bildet, korrosionsbeständig. Ihre Zusammensetzung beeinflusst jedoch, wie gut sie sich halten. 6061 enthält mehr Kupfer, was unter bestimmten Bedingungen zu Korrosion führen kann. 7075 mit seiner anderen Legierungszusammensetzung ist in der Regel besser gegen Korrosion geschützt.

Eloxieren

Eloxieren beschichtet Metall mit einer zähen, dekorativen Schicht unter Verwendung von elektrischem Strom in einem chemischen Bad. Aluminiumlegierungen wie 6061 (Serie 6XXX) lassen sich gut damit beschichten. Die klare Beschichtung schirmt das darunter liegende Metall ab. Die Legierung 7075 funktioniert ebenfalls. Sie bildet die gleiche klare Beschichtung, aber achten Sie auf den Zinkgehalt - viel Zink kann die Beschichtung braun werden lassen.

Verfahren für diese Legierungen

CNC-Bearbeitung

CNC-Bearbeitung Die Herstellung von Aluminium, insbesondere von Legierungen wie 6061 und 7075, umfasst mehrere Schlüsselprozesse:

CNC-Fräsen: Mit rotierenden Schneidewerkzeugen wird Aluminiummaterial abgetragen, wodurch detaillierte Formen und Merkmale entstehen.

CNC-Drehen: Ein Schneidewerkzeug bleibt an seinem Platz, während sich das Aluminiumwerkstück dreht, ideal für die Herstellung zylindrischer Teile.

CNC-Bohren: Ein rotierender Bohrer erzeugt präzise Löcher mit gleichbleibender Größe und Tiefe.

Schweissverfahren

7075-Aluminium: Schwer zu schweißen. Erfordert in der Regel WIG- oder Laserschweißen. Durch Vorwärmen (150-200°C) wird die Spannung reduziert, und durch Altern nach dem Schweißen wird die Festigkeit wiederhergestellt.

6061-Aluminium: Leichter zu schweißen. Kann mit WIG, MIG oder Laser geschweißt werden. Normalerweise ist kein Vorwärmen erforderlich, aber dicke Bleche können eine mäßige Erwärmung erfordern.

Wärmebehandlung

Aluminium 7075

• Behandlung der Lösung: Erhitzen auf 470-490°C, 1-2 Stunden halten, dann schnell in Wasser abschrecken.
• Alterungsbehandlung: Erhitzen auf 120-160°C und 16-24 Stunden lang halten, um die Festigkeit und Härte zu erhöhen.

Aluminium 6061

• Behandlung der Lösung: Erhitzen auf 530-550°C, 1-2 Stunden halten, dann schnell in Wasser abschrecken.
• Alterungsbehandlung: Erhitzen auf 160-180°C und 8-12 Stunden lang halten, um die Festigkeit und Härte zu verbessern.

Anwendungen

Die Aluminiumlegierungen 6061 und 7075 werden aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften, die den spezifischen Anwendungsanforderungen gerecht werden, in verschiedenen Branchen eingesetzt.

Luft- und Raumfahrtindustrie

In der Luft- und Raumfahrtindustrie ist 6061-Aluminium ein ideales Materialsegment für Flugzeugrahmen, -rümpfe und -tragflächen, da es eine hohe Beständigkeit gegen Korrosionseinflüsse bietet und in Bezug auf seine mechanischen Eigenschaften dauerhaft funktional ist. 7075-Aluminium wird in erster Linie als effizienter Werkstoff für hoch beanspruchte Flugzeugkomponenten in der kommerziellen und militärischen Luftfahrt angesehen, die eine hohe Festigkeit und strukturelle Integrität erfordern.

Marine Anwendungen

Zu den maritimen Anwendungen gehören Schiffsrümpfe, Masten und Yachtstrukturen sowie Nutzboote, bei denen 6061-Aluminium aufgrund seiner hervorragenden Beständigkeit gegen Salzwasserkorrosion häufig verwendet wird. 7075-Aluminium wird gelegentlich in Hochleistungsschiffen verwendet, die eine extreme Festigkeit erfordern, obwohl seine geringere Korrosionsbeständigkeit seine breite Anwendung einschränkt.

Autoindustrie

In der Automobilindustrie wird 6061 Aluminium als leichtes und dennoch enorm starkes Material zur Steigerung der Kraftstoffeffizienz und der Leistung für Auto- und Fahrradrahmen verwendet, während 7075 Aluminium für Hochleistungskomponenten wie Aufhängungsteile und Rahmen verwendet wird, bei denen es auf maximale Festigkeit ankommt.

Allgemeine Fertigung

Die allgemeine Fertigung umfasst die Anwendung 6061-Aluminium, das häufig für Maschinenkomponenten und Formen verwendet wird, die eine gute Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern. 7075-Aluminium wird für hoch beanspruchte Teile in Industriemaschinen und Werkzeugen verwendet, bei denen es in erster Linie auf extreme Festigkeit ankommt.