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Aluminium: Unterschied zwischen den Versionen

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Aluminium ist ein Metall, das für viele Fahrradteile eingesetzt wird. Es ist leicht und rostet nicht. Bei gleichem Gewicht ist es nicht so haltbar wie Stahl aber bei gleichem Volumen wiegt es ungefähr nur 1/3 des Gewichts von Stahl. Aluminium ist eines der am besten geeigneten Materialen für Rahmen.  
Aluminium ist ein Leichtmetall, das für viele Fahrradteile eingesetzt wird. Das spezifische Gewicht beträgt mit 2,7 g/cm³ etwa ein Drittel des von[[ Stahl]]s (7,85 g/cm³). Die Festigkeit ist stark legierungsabhängig, im Allgemeinen jedoch niedriger als die von Stahl, so dass Aluminiumteile im Vergleich zu Stahlteilen größer dimensioniert werden müssen. Auch die Steifigkeit beträgt mit einem E-Modul von 70 000 MPa nur ein Drittel der von Stahl (210 000 MPa).


Bei allen qualitativ hochwertigeren Fahrrädern werden Kurbeln, Kettenblätter, Felgen, Lenker, Vorbauten, Bremsen- und Schaltwerkteile aus Aluminium gefertigt.
Bei allen qualitativ hochwertigeren Fahrrädern werden Kurbeln, Kettenblätter, Felgen, Lenker, Vorbauten, Bremsen- und Schaltwerkteile aus Aluminium gefertigt. Aluminium ist aufgrund seiner geringen Festigkeit nicht für Speichen, Züge oder unter hohem Druck stehende Gewinde geeignet.
Aluminium ist nicht für Speichen, Kabel oder unter hohen Druck stehenden Gewinde geeignet.


In Nordamerika wird gerne eine Silbe ''weg gelassen'' und man spricht dort von ''Aluminum''.
Verschiedene Aluminiumlegierungen und -aufbereitungen werden mit einem numerischen Code versehen - dies wird genauer im Artikel [[Aluminium/Details]] erklärt.
 
Verschiedene Aluminiumlegierungen und -aufbereitungen werden mit einem numerischen Code versehen - dies wird genauer im Artikel [[Schmieden, Gießen und CNC-Fräsen]] erklärt.


Dieser Code gibt Auskunft darüber, welches andere Metall mit Aluminium gemischt wurde. Reines Aluminium ist nicht besonders fest. Wenn man Silizium, Magnesium, Zink, Kupfer oder anderes hinzufügt, wird das Ergebnis wesentlich härter.
Dieser Code gibt Auskunft darüber, welches andere Metall mit Aluminium gemischt wurde. Reines Aluminium ist nicht besonders fest. Wenn man Silizium, Magnesium, Zink, Kupfer oder anderes hinzufügt, wird das Ergebnis wesentlich härter.


Die erste Ziffer teilt mit, zu welcher ''Familie'' die Legierung gehört:
Die erste Ziffer teilt mit, zu welcher ''Familie'' die Legierung gehört (nach DIN EN 573-3 und 573-4):
#        1xxx Industrielles Aluminium (mehr als 99% Al)
#        1xxx Industrielles Aluminium (mehr als 99% Al)
#        2xxx Kupfer
#        2xxx Kupfer
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#      8xxx Andere
#      8xxx Andere


Die 3 nächsten Ziffern können in einer Tabelle nachgeschaut werden und geben Auskunft über die Menge und wie gut das Ergebnis ist. Dabei gibt die Zahl keine Auskunft über die eigentliche Menge der Inhaltsstoffe, die benutzt werden. Das ist anders als bei Stahl, wo die Zahlen Auskunft über den Carbonanteil geben (1020, 4130 oder 4340).
Die 3 nächsten Ziffern können in einer Tabelle nachgeschaut werden und geben Auskunft über die Menge und wie gut das Ergebnis ist. Dabei gibt die Zahl keine Auskunft über die eigentliche Menge der Inhaltsstoffe, die benutzt werden. Das ist anders als bei Stahl, wo die Zahlen Auskunft über den Carbonanteil geben (1020, 4130 oder 4340 (ASTM Norm)).


Falls dem Code noch eine Folge wie ''-T6'' folgt, wird damit über die Wärmebehandlung Rechenschaft abgelegt. Die richtige Durchführung der Wärmebehandlung ist kritisch für die Festigkeit des Rahmens. Bei den meisten Aluminiumrahmen wird dieser Prozess nach dem Schweißen des Rahmens durchgeführt, da die Hitze des Schweißens das Material schwächt. Wärmebehandlung läuft normalerweise wie folgt ab: Zuerst wird der Rahmen nahe an den Schmelzpunkt erhitzt (480-540 Grad Celsius, Schmelzpunkt liegt bei rund 600 Grad Celsius), die Hitze wird eine halbe bis zwei Stunden lang beibehalten, dann wird der Rahmen blitzartig abgekühlt (z.B. in Wasser getaucht) dann wird der Rahmen nochmal bei rund 180 Grad Celsius 8 Stunden lang gebacken.
Falls dem Code noch eine Folge wie ''-T6'' folgt, wird damit über die Wärmebehandlung Rechenschaft abgelegt. Die richtige Durchführung der Wärmebehandlung ist entscheidend für die Festigkeit des Rahmens. Bei den meisten Aluminiumrahmen wird dieser Prozess nach dem Schweißen des Rahmens erneut durchgeführt, da die Hitze des Schweißens das Material schwächt. Wärmebehandlung läuft normalerweise wie folgt ab: zuerst wird der Rahmen nahe an den Schmelzpunkt erhitzt (480-540 Grad Celsius, Schmelzpunkt liegt bei rund 600 Grad Celsius), die Hitze wird eine halbe bis zwei Stunden lang beibehalten, dann wird der Rahmen blitzartig abgekühlt (z.B. in Wasser getaucht). Dieser Vorgang wird als Lösungsglühen bezeichnet. Dann wird der Rahmen nochmal zwischen 125°C und 175°C 4-70 Stunden lang ausgelagert.


;Schlüssel für die Wärmebehandlung
;Schlüssel für die Wärmebehandlung (nach DIN EN 515)
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!Zustand
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Die unterschiedlichen [[Legierung]]en unterscheiden sich in Ihrer Zugbelastbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Schweißkompatibilität, Biegsamkeit und Verarbeitbarkeit. Die Dichte der Legierungen unterscheidet sich dabei höchstens um fünf Prozent. Dabei bleibt die Festigkeit unverändert.
Die unterschiedlichen [[Legierung]]en unterscheiden sich in Ihrer Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Schweißeignung, Biegsamkeit und Verarbeitbarkeit. Die Dichte der Legierungen unterscheidet sich dabei höchstens um fünf Prozent. Dabei bleibt die Steifigkeit unverändert.


Jede der Aluminiumlegierungen hat ihre Vor- und Nachteile. Ob eine Eigenschaft gut oder schlecht ist, ist von Anwendungsfall zu Anwendungsfall unterschiedlich.  Einige sehr harte Legierungen können nicht geschweißt werden und sind somit nicht für den Rahmenbau geeignet dafür sind sie perfekt für Kettenblätter geeignet. Manche sind nicht so hart aber dafür flexibler und brechen nicht so leicht. Eine Legierung mag teurer in der Herstellung sein, dafür ist der Wärmebehandlungsprozess günstiger. Beim Zusammenschrauben oder Kleben kann man die Legierungen mischen. Beim Schweißen wäre das nicht möglich, da das gleiche Schweißzusatzwerkstoff benötigt wird und der gleiche Wärmebehandlungsprozess von Nöten ist (z.B kann man nicht 6061 und 7005 in einem Rahmen gleichzeitig verbauen).
Jede der Aluminiumlegierungen hat ihre Vor- und Nachteile. Ob eine Eigenschaft gut oder schlecht ist, ist von Anwendungsfall zu Anwendungsfall unterschiedlich.  Einige sehr harte Legierungen können nicht geschweißt werden und sind somit nicht für den Rahmenbau geeignet, dafür sind sie perfekt für Kettenblätter geeignet. Manche sind nicht so hart, aber dafür flexibler und brechen nicht so leicht. Eine Legierung mag teurer in der Herstellung sein, dafür ist der Wärmebehandlungsprozess günstiger. Beim Zusammenschrauben oder Kleben kann man die Legierungen mischen. Beim Schweißen ist das nicht immer möglich. Doch kann man in der Wärmebehandlung ähnliche Legierung durch die Wahl eines geeigneten Schweißzusatzwerkstoffes verschweißen. Und die beim Schweißen entstandenen Festigkeitseinbußen durch anschließende erneute Wärmebehandlung wieder herstellen.
        
        
{{Ergänzung|Ergänzung|Du kannst 7005 mit 6060 verschweißen duch Wahl des richtigen Schweißzusatzwerkstoffes. Nur musst du mit Festigkeitseinbußen im bereich der Wärmeeinflußzone rechnen.
Normalerweise verwent man einen Legierungstyp z.B. 6060 verschweißt ihn mit einem passenden Schweißzusatzwerkstoff (hier AlMg5 oder AlSi5) macht die 1. Wärmebehandlung (Lösungsglühen) und richtet den Rahmen, denn Aluminium neigt zu hohem Verzug beim Schweißen. Danach folgt die 2. Wärmebehandlung (Auslagern zum Auscheidungshärten), was der T6 Wärmebehandlung entspricht.}}
Es ist die Aufgabe des Planers die richtige Variante auszuwählen. Wenn richtigh gewählt wurde, kann auch ein nicht sonderlich exotisches Material perfekt sein. Bei falscher Wahl kann auch eine besondere exotische Legierung brechen.


Es ist die Aufgabe des Konstrukteurs, die richtige Legierung auszuwählen. Wenn richtig gewählt wurde, kann auch ein nicht sonderlich exotisches Material perfekt sein. Bei falscher Wahl kann auch eine besonders exotische Legierung brechen.


==Siehe auch==
==Siehe auch==
*[[Rahmenmaterialien für den Tourenradfahrer]]
*[[Rahmenmaterialien für den Reiseradfahrer]]
*[http://www.greatoutdoors.com/velonews/tech/archive/metallurgy/aluminum.htm Aluminum von Scott Nicol auf der Velo-News Tech Site (englisch)]
*[[Schmieden, Gießen und CNC-Fräsen]]
*[[Aluminium/Details]] - Detaillierte Informationen über Aluminium
*[http://www.greatoutdoors.com/velonews/tech/archive/metallurgy/aluminum.htm Aluminium von Scott Nicol auf der Velo-News Tech Site (englisch)]




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