Welche Rohstoffe können für die Aluminium-Strangpressen verwendet werden?

Die Aluminium-Strangpressung beginnt lange bevor ein Rohling in die Presse gelangt. Das Ausgangsmaterial – die Aluminiumlegierung, ihre Reinheit und sogar, ob es sich um recyceltes Material handelt – bestimmt alles, von der Fließfähigkeit des Metalls bis hin zur Festigkeit und Reinheit des Endprodukts.

Bei der Aluminium-Strangpressen werden Barren aus bestimmten Aluminiumlegierungen verwendet, häufig aus der 6000er-Serie wie 6063 oder 6061. Die Qualität, Zusammensetzung und Beschaffenheit dieser Rohstoffe wirken sich direkt auf die Strangpressgeschwindigkeit, die Oberflächenbeschaffenheit, die mechanische Festigkeit und die langfristige Zuverlässigkeit aus.

Wenn die falsche Legierung verwendet wird oder die Qualität des Barrens schlecht ist, kann das Endergebnis fehlerhaft, uneinheitlich oder sogar unbrauchbar sein. Schauen wir uns an, welche Materialien am wichtigsten sind und warum.

Welche Legierungen eignen sich am besten für die Strangpressen?

Aluminium gibt es in vielen Qualitäten. Aber nur einige lassen sich leicht extrudieren und liefern hochwertige Ergebnisse. Die Wahl der falschen Legierung macht Profile schwieriger zu formen oder schwächt sie nach der Formgebung.

Legierungen der Serie 6000 wie 6063 und 6061 eignen sich aufgrund ihrer ausgewogenen Fließfähigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und mechanischen Festigkeit am besten für die Extrusion.

Nicht alle Aluminiumlegierungen verhalten sich unter Hitze und Druck gleich. Die gängigsten Extrusionslegierungen stammen aus der 6000er-Serie, da sie Magnesium und Silizium kombinieren. Diese Kombination sorgt für eine gute Festigkeit und ermöglicht einen reibungslosen Fluss durch die Matrizen. Vergleichen wir zwei der beliebtesten Legierungen:

• 6063 Legierung
  Dies ist das Arbeitspferd unter den Aluminiumstrangpressprofilen. Es verfügt über eine moderate Festigkeit, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit. Es lässt sich leicht strangpressen und eignet sich daher ideal für architektonische Anwendungen, bei denen es auf das Aussehen ankommt. Es lässt sich gut eloxieren und wird häufig für Fensterrahmen, Türschienen und Zierleisten verwendet.

• 6061 Legierung
  Diese Legierung hat eine höhere Festigkeit als 6063 und bessere mechanische Eigenschaften. Sie wird häufig für strukturelle Anwendungen, Lkw-Rahmen und Luft- und Raumfahrtkomponenten verwendet. Allerdings fließt sie nicht so leicht wie 6063, und die Oberflächenbeschaffenheit ist möglicherweise nicht so glatt. Sie neigt eher zu Rissen, wenn die Matrize oder der Prozess nicht richtig optimiert sind.

Weitere in der Extrusion verwendete Legierungen sind:

• 6082 – Bietet hohe Festigkeit, wird im Hochbau verwendet.
• 6106 – Bekannt für hohe Korrosionsbeständigkeit.
• 6463 – Wird für architektonische Profile mit glänzender Oberfläche verwendet.

Gängige Extrusionslegierungen und Anwendungen

Die Wahl der richtigen Legierung hängt vom Verwendungszweck des Produkts ab. Wenn das Teil perfekt aussehen muss, ist 6063 besser geeignet. Wenn es vor allem auf Festigkeit ankommt, sind 6061 oder 6082 vorzuziehen. Die Wahl beeinflusst alles, von der Extrusionsgeschwindigkeit bis zu den Kosten für die Endbearbeitung.

Warum beeinflusst die Reinheit des Knüppels die Qualität?

Selbst die beste Legierung versagt, wenn der Rohling eine schlechte Reinheit aufweist. Verunreinigungen oder schlechte Gussqualität führen zu Rissen, ungleichmäßiger Extrusion oder Schwachstellen im Endprodukt.

Die Reinheit der Knüppel beeinflusst die Kornstruktur, die Oberflächenbeschaffenheit und die innere Festigkeit. Sauberere Knüppel ergeben bessere Strangpressprofile mit weniger Fehlern und gleichmäßigeren Eigenschaften.

Ein Knüppel ist ein Rohling aus Aluminium, der erhitzt und durch eine Matrize gepresst wird. Um gute Strangpressprofile herzustellen, muss der Knüppel eine gleichmäßige chemische Zusammensetzung aufweisen und frei von Gasblasen, Verunreinigungen oder Oxidation sein.

Die Reinheit wird auf verschiedene Weise kontrolliert:

• Primärblöcke werden aus reinem Aluminiumbarren hergestellt. Diese sind am saubersten und gleichmäßigsten. Sie werden für hochwertige Profile, Präzisionsteile und kritische Anwendungen verwendet.
• Sekundärblöcke werden aus wieder eingeschmolzenem Aluminiumschrott hergestellt. Die Qualität hängt davon ab, wie sauber und gut sortiert der Schrott vor dem Schmelzen ist.

Im Inneren des Knüppels befindet sich der Kornstruktur Angelegenheiten. Ein guter Rohling hat feine, gleichmäßige Körner ohne Risse oder Entmischung. Diese Struktur sorgt dafür, dass das Aluminium gleichmäßig durch die Matrize fließt und glatte, gleichmäßige Profile erzeugt.

Ursachen für schlechte Billetreinheit:

• Strömungsfehler – Metall kann sich dem Eindringen in enge Formabschnitte widersetzen.
• Oberflächenfehler – Schmutz oder Einschlüsse verursachen raue Oberflächenstrukturen.
• Schwachstellen – Eine unsachgemäße Verklebung während der Extrusion kann zu einem Versagen unter Belastung führen.
• Formschaden – Harte Verunreinigungen können Matrizen verschleißen oder beschädigen.

Die Billets durchlaufen ebenfalls Homogenisierung, eine Wärmebehandlung, die die innere Struktur ausgleicht und den Barren für eine reibungslose Extrusion vorbereitet. Das Überspringen dieses Schritts oder die Verwendung minderwertiger Barren erhöht das Ausfallrisiko.

Vergleich der Qualität von Primär- und Sekundärbillet

Wie wirkt sich recyceltes Aluminium auf die Eigenschaften aus?

Recyceltes Aluminium bietet eine umweltfreundliche Lösung, jedoch nur, wenn der Recyclingprozess kontrolliert wird. Schlechte Schrottqualität führt zu schlechterer Extrusion, während gute recycelte Knüppel mit neuen Knüppeln mithalten können.

Recyceltes Aluminium kann, wenn es ordnungsgemäß sortiert und geschmolzen wird, mit neuem Aluminium für die Extrusion mithalten. Eine schlechte Schrottverwaltung führt jedoch zu Verunreinigungen, schlechter Fließfähigkeit und schwachen Teilen.

Aluminium ist in hohem Maße recycelbar. Tatsächlich verwenden viele Strangpresswerke Schrottmaterial zur Herstellung von Knüppeln. Dies reduziert den Energieverbrauch und die Materialkosten. Die Verwendung von Schrott erfordert jedoch mehr Sorgfalt bei der Knüppelherstellung.

Aluminiumschrott stammt aus zwei Quellen:

1. Postindustrieller Schrott – Reststücke aus Fabriken. Oft sauber und nach Legierungen sortiert.
2. Post-Consumer-Abfälle – alte Fenster, Dosen, gemischte Teile. Schwieriger zu sortieren und zu reinigen.

Wenn recycelter Schrott geschmolzen wird, muss er:

• Dekontaminiert – zum Entfernen von Farbe, Ölen und Beschichtungen.
• Sortiert nach Legierung – um unerwünschte Elementkombinationen zu verhindern.
• Verfeinert – Verwendung von Flussmitteln zur Entfernung von Verunreinigungen.

Gute Gießereien können Schrott in Barren mit einer Reinheit von 95–98% und einem stabilen Legierungsgehalt umwandeln. Diese Barren lassen sich gut extrudieren, insbesondere für nicht kritische Teile.

Probleme treten auf, wenn:

• Verschiedene Schrottlegierungen werden gemischt.
• Verunreinigungen werden nicht entfernt.
• Die Schmelze ist nicht richtig homogenisiert.

Dies führt zu Porosität, unterschiedlicher Härte, ungleichmäßiger Festigkeit und Extrusionsrissen.

Nachhaltige Unternehmen streben oft nach recycelte Inhalte über 50% in Allzweckprofilen. Für Teile für die Luft- und Raumfahrt oder Teile mit hohen Spezifikationen werden vorzugsweise neue oder zertifizierte Knüppel verwendet.

Können Additive das Verhalten von Legierungen verändern?

Manchmal reichen Standardlegierungen nicht aus. Additive oder zusätzliche Legierungselemente können die Leistung verbessern, aber auch die Extrusion komplexer machen.

Zusatzstoffe wie Kupfer, Zink oder Chrom können die Eigenschaften von Aluminiumlegierungen wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder thermische Stabilität verbessern – allerdings können sie die Fließfähigkeit beeinträchtigen und erfordern eine präzise Steuerung.

Aluminiumlegierungen werden durch Zugabe anderer Elemente hergestellt. In der Serie 6000 sind Magnesium und Silizium unverzichtbar. Andere Elemente verändern jedoch die Eigenschaften des Aluminiums:

• Kupfer – verbessert Festigkeit und Härte, wird in der Luft- und Raumfahrt verwendet.
• Zink – hinzugefügt in Legierungen der Serie 7000 für hochleistungsfähige strukturelle Anwendungen.
• Chrom / Mangan – Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit.
• Eisen / Titan – wird manchmal zur Kornkontrolle oder zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit hinzugefügt.

Diese Additive helfen bei anspruchsvollen Anwendungen – zum Beispiel bei Lkw-Fahrgestellen, Kühlkörpern oder militärischen Extrusionen. Aber es gibt einen Kompromiss:

• Schwieriger zu extrudieren – Metall fließt nicht so leicht.
• Mehr Verschleiß der Matrize – Schleifelemente verursachen einen schnelleren Werkzeugverschleiß.
• Strengere Prozessgrenzen – erfordert enge Temperatur- und Druckbereiche.
• Geringere Oberflächenqualität – rauere Oberflächen, sofern nicht optimiert.

Auch bei modifizierten Legierungen spielt die Formgestaltung eine größere Rolle. Geringfügige Änderungen des Formwinkels oder der Lagerdicke können Fließprobleme lösen oder verschlimmern. Die Bediener müssen die Geschwindigkeit, die Temperatur der Knüppel und den Behälterdruck sorgfältiger einstellen.

Dennoch sind diese Legierungen wertvoll. Sie ermöglichen es, Teile stärker, leichter und korrosionsbeständiger zu machen – wenn sie richtig hergestellt werden.

Schlussfolgerung

Die Aluminium-Strangpressung beginnt mit dem richtigen Rohmaterial. Die Legierungsart, die Reinheit der Knüppel und der Anteil an recyceltem Material spielen alle eine Rolle für die Qualität des Endprodukts. Legierungen wie 6063 und 6061 bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen Verarbeitbarkeit und Festigkeit. Saubere Barren sorgen für einen reibungslosen Fluss und zuverlässige Eigenschaften. Recyceltes Aluminium hilft, Kosten und Emissionen zu senken, aber nur, wenn es sorgfältig raffiniert wird. Und wenn eine hohe Leistungsfähigkeit erforderlich ist, ermöglichen Additive eine Feinabstimmung der Eigenschaften – erschweren jedoch den Prozess. Treffen Sie eine kluge Wahl, und Ihre Extrusionen werden stabil, gleichmäßig und leistungsfähig sein.