AUS DER PRAXIS
Bild 3: Fahrwerksträger
der Boeing 727 (links) und 300 MN-Presse
(rechts)
WERKSTOFFENTWICKLUNG
FÜR GROßSCHMIEDETEILE
Die Integralbauweise
mit Aluminiumwerkstoffen
ist jedoch
nur mit geeigneten
Legierungen
möglich.
Da die Legierungen
der 2xxx- und 7xxx-Familien
ihre
Festigkeit
durch Aushärtung
nach dem Abschrecken
aus dem Lösungsglühen
erzielen,
ist
die Abkühlgeschwindigkeit
und damit
der Bauteilquerschnitt
entscheidend
für das Festigkeitsniveau.
Bild 5 stellt den Abfall
der Festigkeit
in Abhängigkeit
von der
Dicke
für mehrere
hochfeste
Legierungen
dar.
Bei Querschnitten
unter
5 Millimetern
(diese
sind typisch
für
Profile
und Bleche)
befinden
sich nach dem Abschrecken
von
Lösungsglühtemperatur
noch alle
Legierungselemente
in
Lösung,
sodass
bei der anschließenden
Aushärtung
die festigkeitssteigernden
Phasen
sehr fein ausgeschieden
werden.
Mit abnehmender
Abkühlgeschwindigkeit
bilden
sich gröbere
Phasen,
die nicht mehr festigkeitssteigernd
wirken
und die
gleichzeitig
die Menge
der noch nicht ausgeschiedenen
Legierungselemente
(das heißt die festigkeitssteigernden
Phasen)
reduzieren.
Bei weiterer
Erhöhung
der Dicke
sinkt die Festigkeit
auf ein technisch
unbrauchbares
Niveau
ab. Gängige
Spezifikationen
Bild 4: Historische
Entwicklung
der Großpressen
beschränken
daher
den Anwendungsbereich
auf
Querschnitte,
bei denen
mindestens
90 Prozent
der maximal
erzielbaren
Festigkeit
erreicht
werden
können
4.
Neben
der Abschreckgeschwindigkeit
hat die chemische
Zusammensetzung
einen
wesentlichen
Einfluss
auf die technisch
erzielbare
Festigkeit
5: Das Maß des Festigkeitsabfalls
einer
Legierung
in Abhängigkeit
der Abschreckgeschwindigkeit
beziehungsweise
der Bauteildicke
wird Abschreckempfindlichkeit
genannt.
Neben
der hohen
Festigkeit
zielt
die Entwicklung
von Al-Legierungen
deshalb
auf eine
geringe
Abschreckempfindlichkeit,
um dicke
Bauteile
mit guten
Festigkeiten
auszustatten.
Die Integralbauweise
hat diese
Entwicklung
seit den 1960er-Jahren
gefördert.
Nach der ersten
Generation
der 2000er-Legierungen
erschloss
die Legierung
7075
bis zu einer
Dicke
von zirka
100 Millimetern
neue Festigkeitsklassen
für den Flugzeugbau.
Die weniger
abschreckempfindlichen
Legierungen
7010 und 7050 konnten
dieses
Maß auf
200 Millimeter
ausweiten.
Bild 6 zeigt die historische
Entwicklung
der im Flugzeugbau
verwendeten
Standard
Aluminiumlegierungen.
Bild 5: Abschreckempfindlichkeit
von 7xxx-Legierungen
Bild 6: Festigkeitspotenzial
von Luftfahrtlegierungen
42 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2019