+49 (0) 4191 5070 0 info@gleich.de

Zerspanung von Aluminium

Aluminium ist leicht zu zerspanen ….

… wenn die Mindestbedingungen und Parameter bekannt sind.

Grundsätzliches zur Zerspanung von Aluminium

Im Vergleich zu anderen metallischen Konstruktionswerkstoffen gelten Aluminiumwerkstoffe als leicht spanbar. In die Beurteilung der Spanbarkeit eines Werkstoffes fließen die Kriterien wie

  • Spanbildung und – form,
  • erreichbare Oberflächengüte,
  • Standzeit der Werkzeuge und
  • auftretende Schnittkräfte an den Werkzeugen und Maschinen

ein.

Die Spanform ist aufgrund des oft großen Spanvolumens, dass es gilt, abzuführen, ein bedeutendes Kriterium. Gewünscht sind ausnahmslos kurze zylindrische Wendelspäne, Spiralwendelspäne und optimalerweise kurz brechende Späne (sogenannte Brökelspäne). Hierbei bestimmen insbesondere die Werkstoffzusammensetzung, der Werkstoffzustand, die Schnittbedingungen und die Werkzeuggeometrie die Form der entstehenden Späne.

Die Oberflächengüte hängt von den Schnittbedingungen und vom Werkstoffzustand (Festigkeiten) ab. Weiterhin haben aufgrund der großen Schnittgeschwindigkeiten beim Zerspanen von Aluminium auch kinematische Einflüsse über die Maschinentechnik und Werkzeugaufnahme (Schwingungen, Rattermarken) Auswirkungen auf die Oberfläche. Nahezu grundsätzlich kann festgehalten werden, dass die erreichbare Oberflächengüte umso besser wird, je höher die Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes beschaffen sind.

Die Standzeit der Werkzeuge zur Aluminiumbearbeitung kann in weiten Grenzen schwanken. Besondere Auswirkungen lassen sich bei der chemischen Zusammensetzung des zu zerspanenden Werkstoffes erkennen. Finden sich im Grundmetall grobe, harte und abrasive Partikel oder Verbindungen, wie dies durchaus bei beispielsweise siliziumreichen Gusslegierungen der Fall ist, so ist mit teilweise deutlichem Abfall der Standzeiten der Werkzeuge zu rechnen. Bedeutende Auswirkungen hat auch die Auswahl der geeigneten Schneidstoffe (HSS- Werkzeuge, Hartmetalle, Diamantwerkzeuge), die auf den Werkstoff abgestimmt sein muss.

Die auftretenden Schnittkräfte betragen bei Aluminium nur ca. 30% derjenigen von Stahl. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass die Schnittkräfte mit größer werdender Erwärmung der Spanentstehungsstelle kleiner werden. Hier liegt die Ursache (im Zusammenwirken mit veränderter Spanbildung und entsprechenden Reibungsverhältnissen) für die kleinen Schnittkräfte bei hohen Schnittgeschwindigkeiten. Weiterhin wirken sich alle Maßnahmen zum leichteren Spanablauf positiv hinsichtlich einer Schnittkraftverringerung aus. Hierzu zählen u.a. die reichliche Zuführung von Kühlschmierstoff und Werkzeuge mit möglichst großem Spanwinkel.

Welches Aluminium eignet sich zum Zerspanen am besten?

Die Aluminiumwerkstoffe werden nach ihrer Zerspanbarkeit in verschiedene Spanbarkeitsklassen unterteilt.

  • Spanbarkeitsklasse 1: Aluminium Knetlegierungen mit geringer Festigkeit
  • Spanbarkeitsklasse 2: Aluminium Knetlegierungen mit gesteigerter Festigkeit
  • Spanbarkeitsklasse 3: Automatenlegierungen

 

 

 

Zerspanung von Aluminium

Spanbarkeitsklasse 1: Aluminium Knetlegierungen mit geringer Festigkeit

 

 

nicht aushärtbare Legierungen wie EN AW 5052 und EN AW 5754

Zerspanungseigenschaften:

  • weiche, duktile Werkstoffe großer Homogenität
  • geringe Festigkeit
  • keine harten Bestandteile
  • Kleben und Schmieren bei der Bearbeitung

aushärtbare Legierungen wie EN AW 5061 und EN AW 6082

Zerspanungseigenschaften:

  • starke Neigung zur Aufbauschneidenbildung
  • keine Scheinspäne

    Spanbarkeitsklasse 2: Aluminium Knetlegierungen mit gesteigerter Festigkeit

     

     

     

    nicht aushärtbare Legierungen, nicht umgeformt wie G.AL® C250, G.AL® C210R

    • Festigkeiten bis ca. Rm = 300 MPa bei guten Dehnungswerten
    • geringe Werkzeug-Verschleißwirkung
    • geringe Neigung zur Aufbauschneidenbildung
    • keine Scheinspäne

    nicht aushärtbare Legierungen im kaltverfestigten Zustand wie EN AW 5083

    • Festigkeiten bis ca. Rm = 300-600 MPa bei guten Dehnungswerten
    • geringe Werkzeug-Verschleißwirkung
    • geringer werdende Neigung zur Aufbauschneidenbildung mit zunehmender Festigkeit
    • keine Scheinspäne

    aushärtbare Legierungen im ausgehärteten Zustand, nicht umgeformt wie G.AL® C330

    • Festigkeiten bis ca. Rm = 300-400 MPa bei guten Dehnungswerten
    • geringe Werkzeug-Verschleißwirkung
    • geringe Neigung zur Aufbauschneidenbildung
    • keine Scheinspäne

    aushärtbare Legierungen im ausgehärtetem und/oder kaltverfestigten Zustand wie EN AW 7022, EN AW 7075

    • Festigkeiten bis ca. Rm = 300-600 MPa bei guten Dehnungswerten
    • geringe Werkzeug-Verschleißwirkung
    • geringer werdende Neigung zur Aufbauschneidenbildung mit zunehmender Festigkeit
    • keine Scheinspäne

     

    Spanbarkeitsklasse 3: Automatenlegierungen

     

     

    aushärtbare Legierungen mit spanbrechenden Zusätzen wie EN AW 2007

    • kurz brechende Späne infolge spanbrechender Zusätze
    • Festigkeiten bis ca. Rm = 280-380 MPa 
    • geringe Werkzeug-Verschleißwirkung
    • geringe Neigung zur Aufbauschneidenbildung
    • keine Scheinspäne

    Fazit.

    Die Familie der Aluminiumwerkstoffe besteht aus verschiedenen Werkstoffgruppen mit sehr unterschiedlichen Zerspanungseigenschaften. Besonders bei intensiver spanender Weiterverarbeitung des Werkstoffs sollten Werkstoffe der Spanbarkeitsklasse 2 gewählt werden, um die Werkzeuge zu schonen und bestmögliche Ergebnisse zu erhalten. 

    weitere Themen zur Zerspanung

    Aluminium schweißen

    Aluminium schweißen

    Wie viele andere Metalle können auch Aluminium und seine Legierungen durch Schmelzschweißen miteinander verbunden werden.

    mehr lesen