Was ist der Unterschied zwischen 6061 Aluminium und 3003 Aluminium?

Was ist Aluminium?

Aluminium ist das häufigste Metall auf der Erde und bietet Materialwissenschaftlern viele Möglichkeiten, damit im Legierungsprozess zu experimentieren.

Legierungen sind Metalle mit verbesserten Materialeigenschaften (Festigkeit, Widerstand, Verformbarkeit usw.), die durch das Hinzufügen metallischer Elemente zu einem Grundmetall hergestellt werden. Aluminiumlegierungen gibt es in vielen verschiedenen Formen, basierend auf ihren Legierungskomponenten, und die Aluminiumvereinigung Inc. hat diese Legierungen in Serien eingeteilt, basierend auf diesen Legierungselementen. Diese Serien werden mit vierstelligen Namen bezeichnet, und dieser Artikel konzentriert sich auf die Serien 3xxx und 6xxx.

Die beiden in Frage stehenden Legierungen – 6061 und 3003 Aluminium – gehören zu den beliebtesten Aluminiumoptionen und erscheinen auf den ersten Blick austauschbar. Dieser Artikel möchte diese beiden Legierungen anhand eines Vergleichs ihrer Materialeigenschaften unterscheiden, mit Fokus auf ihre Vor- und Nachteile. Durch diese Diskussion wird dieser Artikel die Anwendungen definieren, die am besten für beide Legierungen geeignet sind, um Designern bei der fundierten Materialwahl für ihre Projekte zu helfen.

6061 Aluminiumlegierung

6061 Aluminium ist bekannt für seine hohe Festigkeit, gute Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit sowie seine gute Korrosionsbeständigkeit. Es ist besonders nützlich in Konstruktionsmaterialien, da die Festigkeit von 6061 Aluminium hilft, hohe Gebäude vor Umfallen zu bewahren. Wie die anderen 6xxx-Legierungen enthält 6061 Aluminium Magnesium und Silizium als seine Hauptlegierungselemente, die für seine günstigen Festigkeitseigenschaften verantwortlich sind. Die Zusammensetzung der Legierungselemente in 6061 Aluminium ist wie folgt: 0,6% Si, 1,0%Mg, 0,2% Cr, 0,28TP3T Cu und 97,9% Al, und seine Dichte ist ungefähr die gleiche wie die von reinem Aluminium (2,7 g/cm3, 0,0975 lb/in3). 6061 Aluminium erzielt noch größere Festigkeitssteigerungen durch das Wärmebehandlungsverfahren und ist häufig in T6- und T4-Temperaturen zu finden. Seine Vorteile haben es ermöglicht, 6061 Aluminium in vielen Situationen einzusetzen, was es zu einer großartigen Allzwecklegierung macht. Es ist in den meisten Werkstätten zu finden und eine Top-Wahl für geschweißte Baugruppen, Rahmen oder jede Struktur, die ein stabilen Rahmen benötigt. Für weitere Informationen zu diesem Metall können Sie gerne unseren Artikel über 6061 Aluminiumlegierung lesen.

3003 Aluminiumlegierung

3003 Aluminium Legierung ist eine der am weitesten verbreiteten Arten von Aluminium auf dem Markt heute und das aus gutem Grund. Es lässt sich gut verarbeiten, hat eine ausgezeichnete Formbarkeit, schweißt sich gut, hat moderate Festigkeit und widersteht Korrosion. Diese Eigenschaften ermöglichen es diesem Metall, in einer Vielzahl von Anwendungen erfolgreich zu sein, und deshalb gilt es als die beliebteste Allzweck-Aluminiumlegierung. 3003 Aluminium gehört zur Serie 3xxx, was bedeutet, dass sein Hauptlegierungselement Mangan ist, und seine chemische Zusammensetzung ist 0,12% Cu, 1,2% Mn und 98,6% Al (beachten Sie, dass diese Zahlen je nach Faktoren variieren können und nur eine allgemeine Aufschlüsselung darstellen). Die Dichte von 3003 Aluminium beträgt 2,73 g/cm3 (0,0986 lb/in3), was ungefähr dem von reinem Aluminium entspricht, und es reagiert nicht auf das Wärmebehandlungsverfahren. Stattdessen kann diese Legierung durch Kaltverformung gehärtet werden, um ihre Festigkeit zu erhöhen, und kommt meist in den Tempern 3003-H18 und 3003-H22 vor. Obwohl es nicht besonders stark ist, hat 3003 Aluminium viele Anwendungen in den Lebensmittel- und Chemiebranchen und ist nützlich als hochverformbares, aber widerstandsfähiges Material. Für weitere Informationen zu dieser Legierung lesen Sie bitte unseren Artikel über 3003 Aluminiumlegierung.

Vergleich von 6061- & 3003-Aluminiumlegierungen

Die Wahl zwischen diesen beiden Aluminiumlegierungen ist oft schwierig, da beide für die meisten Projekte großartige Optionen sind und ähnliche Eigenschaften aufweisen. Dieser Artikel vergleicht einige wichtige mechanische Werte, um diese beiden Metalle zu unterscheiden, und diese Vergleiche helfen dabei, zu bestimmen, welche Legierung für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist. Die in Tabelle 1 gefundenen Werte wurden von 6061-T6- und 3003-H18-behandeltem Aluminium übernommen, aber beachten Sie, dass diese Zahlen je nach gewähltem Temper variieren. Diese Werte sind in der untenstehenden Tabelle zusammengefasst, und eine Diskussion ihrer Vergleiche folgt in Kürze.

Vergleich der Materialeigenschaften zwischen 6061- & 3003-Aluminiumlegierungen

Der Hauptgrund, warum man sich für Aluminium 6061 gegenüber Aluminium 3003 entscheidet, ist seine überlegene Festigkeit. Dies zeigt sich beim Vergleich ihrer Streckgrenzen, die die minimale Belastung darstellen, die diese Materialien dauerhaft verformen wird. Die Streckgrenze ist eine nützliche Messgröße für Bauteile, da jede dauerhafte Verformung Instabilität (und oft auch Versagen) in einem Bauwerk verursacht. Die erhöhte Festigkeit von Aluminium 6061 ist eine Folge seiner Legierungselemente (Magnesium/Silizium) sowie seiner Fähigkeit, wärmebehandelt zu werden. Wenn Festigkeit eine wichtige Rolle spielt, ist Aluminium 6061 die beste Wahl; es ist eine starke, widerstandsfähigere Alternative zu unlegierten Stählen und deutlich stärker als Aluminium 3003.

Ähnlich 6061 Aluminium ist stärker, wenn es durch Schrauben und Bolzen verbunden wird, was sich durch seine erhöhte Tragfähigkeitsstreckgrenze (386 MPa vs. 262 MPa) zeigt. Die Tragfähigkeitsstreckgrenze beschreibt die minimale Belastung, die eine Verbindung verformen lässt, beispielsweise wenn zwei Platten durch eine Schraube durch beide Löcher verbunden sind. Diese Verbindungen können sich dehnen oder reißen, wenn zu große Kräfte auf die Metallteile wirken, und die Tragfähigkeitsfestigkeit ist eine nützliche Messgröße, um zu bestimmen, wie ein Material bei Verbindung reagiert. Die Tragfähigkeitsstreckgrenze von Aluminium 6061 ist deutlich höher als die von Aluminium 3003, was nicht nur intuitiv Sinn macht, sondern auch erklärt, warum Aluminium 6061 häufig in Gerüsten und Gebäuderahmen verwendet wird. Wenn viele Teile genietet oder durch Lochverbindungen zusammengehalten werden, kann Aluminium 3003 noch standhalten, aber Aluminium 6061 hält länger.

Festigkeit ist nicht immer erwünscht, und die Scherfestigkeit dieser Materialien ist ein gutes Beispiel für dieses Konzept. Die Scherfestigkeit ist ein Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Scherspannungen, wie Schneiden, Stanzen oder jede Anordnung, bei der zwei entgegengesetzte Kräfte an einer Querschnittsfläche aufeinandertreffen. Eine einfache Visualisierung ist eine Schere, die Papier schneidet, wobei die beiden Scherblätter das Papier durch seine dünnste Dimension scheren oder „schneiden“. Die niedrigere Scherfestigkeit von Aluminium 3003 ist tatsächlich ein Vorteil, da es einfacher ist, es aus Blech zu schneiden als Aluminium 6061 aufgrund seiner niedrigeren Scherfestigkeit (207 MPa vs. 110 MPa). Zusammen mit seiner guten Formbarkeit machen diese Eigenschaften Aluminium 3003 besonders vielseitig bei Umformungsanwendungen und sind oft ein Grund, es anderen Legierungen vorzuziehen.

Härte ist ein Maß dafür, wie die Oberfläche eines Materials auf lokale Eindrücke wie Kratzen, Polieren und Penetration reagiert, und beschreibt, wie äußere Kräfte das Material beeinflussen. Ingenieure haben verschiedene Härteskalen entwickelt, die beschreiben, wie Materialien auf Eindrücke durch Eindringmaschinen reagieren. Die Brinell-Härteskala ist ein häufig verwendetes Messsystem, bei dem ein Material wie Glas eine Brinell-Härte von etwa 1550 aufweist, während ein weiches Metall wie Kupfer bei etwa 10 liegt. Diese Legierungen sind ziemlich hart, wobei Aluminium 6061 härter ist als Aluminium 3003 (95 vs. 55), was seine Bearbeitbarkeit erhöht, aber seine Oberflächenqualität verringert. Während es leichter eindrückbar ist, kann Aluminium 3003 eine Chromoberfläche erhalten, die ästhetisch ansprechend ist und leicht zu reinigen ist. Aluminium 3003 wird daher häufig in Foodtrucks verwendet, da die reflektierenden Oberflächen schnell zu reinigen sind und keinen Schmutz anziehen. Aluminium 6061 sollte gegenüber Aluminium 3003 bevorzugt werden, wenn Kratzfestigkeit eine Rolle spielt, aber bei Oberflächenfinish und Polieren ist Aluminium 3003 überlegen.

Aluminium 6061 ist in fast jeder Werkstatt zu finden, da es eines der besten Bearbeitungslegierungen ist. Bearbeitbarkeit ist ein Maß dafür, wie gut ein Metall aus Rohmaterial bearbeitet werden kann, und dieser Artikel verwendet eine qualitative Bewertung (ausgezeichnet/gut/zufriedenstellend/schlecht), um dem Leser eine Vorstellung davon zu geben, welche Legierungen üblicherweise bearbeitet werden. Es gibt Skalen, die die Bearbeitbarkeit quantifizieren, aber sie betreffen meist nur die Werkzeugwahl für die jeweiligen Aufgaben und sind für den durchschnittlichen Konstrukteur wenig nützlich. Aluminium 6061 ist eine erstklassige Wahl für die Bearbeitung, da es gut bearbeitet werden kann und Oberflächen gut annimmt, während Aluminium 3003 meist für Blechumformung reserviert ist. Aluminium 3003 kann ebenfalls bearbeitet werden, aber 6061 ist insgesamt die bessere Wahl aufgrund seiner weiteren vorteilhaften Eigenschaften.

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