A5052 Entsprechung: JIS-Aluminium und EN AW-Sorten
Auf einer japanischen Zeichnung steht im Werkstofffeld des Schriftfelds (japanisch zaishitsu, 材質 im Original) die Angabe A5052P-H34. Im Angebot Ihres Lieferanten taucht A6061P-T651 als Platte auf. Das sind JIS-Bezeichnungen (Japanese Industrial Standards) für Aluminium-Knetlegierungen, und sie lassen sich weitgehend auf das europäische System übertragen: A5052P-H34 entspricht Blech oder Platte aus EN AW-5052 [AlMg2,5] im Zustand H34, das Sie in Europa üblicherweise nach EN 485-2 bestellen würden.
Die Legierungsnummer lässt sich direkt übernehmen, die Erzeugnisnorm und die Mindestwerte sind dagegen JIS-eigen. Dieser Leitfaden zeigt, wie Sie eine JIS-Aluminiumbezeichnung zerlegen, und enthält eine Übersicht mit den EN-AW-Entsprechungen. Außerdem vergleicht er A5052, A6061 und A7075 und endet mit einer Checkliste, was Sie mit der japanischen Seite klären sollten, bevor Sie lokales Material einsetzen.
Inhalt
- JIS-Aluminiumbezeichnung lesen: A5052P-H32 zerlegt
- Übersicht: JIS-Aluminiumlegierungen und ihre nächsten EN-Entsprechungen
- Serien 1000 bis 7000: aushärtbare und nicht aushärtbare Legierungen
- A5052, A6061 und A7075 im Vergleich
- Zustandsbezeichnungen: Wie H32 und T6 den Werkstoff verändern
- Auswahl nach Festigkeit, Gewicht und Steifigkeit
- Auswahl nach Schweißeignung
- Auswahl nach Oberfläche, Zerspanbarkeit und Erzeugnisform
- Entscheidungsablauf: Von welcher Legierung Sie ausgehen
- Vor dem Austausch klären: Checkliste
- Grenzen dieses Leitfadens
- Zusammenfassung
- FAQ
- Quellen
JIS-Aluminiumbezeichnung lesen: A5052P-H32 zerlegt
In japanischen Betrieben heißt die vierstellige Legierungsnummer Bante. JIS baut die vollständige Erzeugnisbezeichnung darum herum auf: Das führende „A“ steht für Aluminium, die Buchstaben hinter der Nummer geben die Erzeugnisform an, und der Code hinter dem Bindestrich ist der Werkstoffzustand (japanisch Shitsubetsu), vergleichbar mit der Zustandsbezeichnung nach EN 515.
Die vier Ziffern sind eine international registrierte Legierungsnummer. Laut Japan Aluminium Association (JAA) ist die chemische Zusammensetzung exakt gleich, wenn JIS A5052 und EN AW-5052 dieselben vier Ziffern tragen. Die europäische Bezeichnung nach EN 573-1 verwendet dasselbe vierstellige System, JIS A5052 ist also EN AW-5052 mit JIS-Präfix. Dieselbe Lesart gilt für japanische Zeichnungen und für Prüfbescheinigungen aus anderen Ländern.
Von links nach rechts steht dort: Aluminium, Legierungsserie, Erzeugnisform und wie die Festigkeit erzeugt wurde.
Quellen: Japan Aluminium Association, „About Aluminum“; JIS H 0001. Die vier Ziffern (5052) sind die international registrierte Legierungsnummer, die auch in Normen außerhalb Japans verwendet wird.
Die vier Ziffern: Serie, Abwandlung und Legierungskennung
Die erste Ziffer ist die wichtigste. Eine 1 steht für Reinaluminium, die Ziffern 2 bis 8 kennzeichnen das Hauptlegierungselement, die erste Ziffer verrät also den Grundcharakter der Legierung. Eine 5 steht für eine Aluminium-Magnesium-Legierung, eine 6 für eine Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierung.
Die zweite Ziffer zeigt, ob es sich um eine Abwandlung handelt. Eine 0 ist die Ursprungslegierung, 1 bis 9 sind abgewandelte Varianten in der Reihenfolge der Registrierung. Abwandlungen von 2024 heißen zum Beispiel 2124, 2224 und 2324.
Bei Legierungen sind die letzten beiden Ziffern eine reine Kennung ohne feste Bedeutung. Reinaluminium (1000er-Serie) ist die Ausnahme: Hier geben die letzten beiden Ziffern die Nachkommastellen der Reinheit an, 1050 bedeutet also mindestens 99,50 % Aluminium und 1070 mindestens 99,70 %.
In Japan entwickelte Legierungen tragen ein „N“ in der Nummer. 6N01, das unter anderem in Schienenfahrzeugen verwendet wird, wurde später international als 6005C registriert. Sehen Sie auf einer japanischen Zeichnung eine N-Legierung wie 6N01 oder 7N01, handelt es sich um eine japanische Sonderbezeichnung.
Die Buchstaben hinter der Nummer: Erzeugnisform
Die ein bis drei Buchstaben hinter der Legierungsnummer geben die Erzeugnisform an, die auch das Herstellverfahren widerspiegelt. Die gebräuchlichsten sind:
- P: Blech, Band, Platte oder Ronde (PS ist eine Sonderklasse)
- BE: stranggepresste Stange; BD: gezogene Stange
- S: Strangpressprofil (Formen mit Querschnitt wie bei Fensterrahmen oder Rahmenprofilen)
- W: gezogener Draht; TE / TD: stranggepresstes / gezogenes nahtloses Rohr
- FD: Gesenkschmiedestück; H: Folie
Ein angehängtes „S“ (wie bei BES oder BDS) kennzeichnet eine Sonderklasse mit engeren Maßtoleranzen. Dieselbe Legierungsnummer mit anderem Formbuchstaben ist ein anderes Normerzeugnis, das unter eine andere JIS fällt:
- Blech, Band und Platte: JIS H 4000
- Stangen und Draht: JIS H 4040
- Strangpressprofile: JIS H 4100
Auch die europäischen Normen sind nach Erzeugnisform getrennt. Der Formbuchstabe zeigt Ihnen daher, mit welcher EN-Norm Sie vergleichen müssen.
Übersicht: JIS-Aluminiumlegierungen und ihre nächsten EN-Entsprechungen
Bei den gängigen Knetlegierungen genügt es, das „A“ wegzulassen und „EN AW-“ voranzustellen. Die folgende Tabelle ergänzt die Bezeichnung mit chemischen Symbolen nach EN 573-3. Das „AW“ steht für Aluminium, Knetwerkstoff (wrought).
| JIS-Legierung | EN AW (numerisch) | EN AW (chemische Symbole) | Typ |
|---|---|---|---|
| A5052 | EN AW-5052 | AlMg2,5 | nicht aushärtbar |
| A5083 | EN AW-5083 | AlMg4,5Mn0,7 | nicht aushärtbar |
| A6061 | EN AW-6061 | AlMg1SiCu | aushärtbar |
| A6063 | EN AW-6063 | AlMg0,7Si | aushärtbar |
| A7075 | EN AW-7075 | AlZn5,5MgCu | aushärtbar |
| 6N01 (japanischen Ursprungs) | 6005C (spätere internationale Registrierung) | bitte klären | aushärtbar |
Erzeugnisnormen: Welche JIS entspricht welcher EN?
Die Legierungsnummer verrät nicht, nach welcher Norm das Material hergestellt wurde. Für die drei wichtigsten JIS-Erzeugnisnormen sind die nach Anwendungsbereich nächstliegenden EN-Normen:
| Erzeugnisform | JIS-Norm (Formbuchstaben) | Nächstliegende EN-Normen |
|---|---|---|
| Blech, Band und Platte | JIS H 4000, Aluminium und Aluminiumlegierungen: Bleche, Bänder und Platten (P) | EN 485-2 (mechanische Eigenschaften), EN 485-4 (Maß- und Formtoleranzen kaltgewalzter Erzeugnisse); chemische Zusammensetzung nach EN 573-3 |
| Stangen und Draht | JIS H 4040, Aluminium und Aluminiumlegierungen: Stangen und Drähte (BE, BD, W) | EN 755-2 für stranggepresste Stangen, EN 754-2 für gezogene Stangen |
| Strangpressprofile | JIS H 4100, Aluminium und Aluminiumlegierungen: Strangpressprofile (S) | EN 755-2 (mechanische Eigenschaften), EN 755-9 (Profiltoleranzen) |
Aus Legierung, Form und Zustand zusammen ergeben sich typische japanische Bezeichnungen, die Sie wie folgt lesen können:
| Auf der japanischen Zeichnung | Zu lesen als | Nächstliegende EN-Norm |
|---|---|---|
| A5052P-H32 | EN AW-5052 H32, Blech oder Platte | EN 485-2 |
| A5052P-H34 | EN AW-5052 H34, Blech oder Platte | EN 485-2 |
| A6061P-T6 / A6061P-T651 | EN AW-6061 T6 / T651, Blech oder Platte | EN 485-2 |
| A6061BE-T6 | EN AW-6061 T6, stranggepresste Stange | EN 755-2 |
| A6061BD-T6 | EN AW-6061 T6, gezogene Stange | EN 754-2 |
| A7075P-T651 | EN AW-7075 T651, Platte | EN 485-2 |
| A6063S (Zustand nach Angabe) | EN AW-6063, Strangpressprofil | EN 755-2 |
A5052-H32 und EN AW-5052 H32: nah beieinander, aber nicht identisch
Die Chemie stimmt überein, aber jede Norm legt eigene Grenzwerte für die mechanischen Eigenschaften und eigene Dickenbereiche fest. Die Unterschiede sind klein, werden aber gerade deshalb leicht übersehen. Zur Orientierung hier die Werte aus JIS H 4000 (Tabelle 3); die Mindestwerte nach EN 485-2 entnehmen Sie bitte der aktuellen Ausgabe für Ihre Blechdicke.
| Werkstoff und Zustand | Dickenbereich (JIS H 4000) | Zugfestigkeit Rm | 0,2-%-Dehngrenze Rp0,2 |
|---|---|---|---|
| A5052P-H32 | über 1,3 bis 2,9 mm | 215–265 MPa | mind. 155 MPa, nur auf Verlangen des Bestellers |
| A5052P-H34 | nach Dickenbereich | 235–285 MPa | – |
| A6061P-T6 | über 0,5 bis 6,5 mm | mind. 295 MPa | mind. 245 MPa |
| A7075P-T6 | über 1,5 bis 3,0 mm | mind. 540 MPa | mind. 470 MPa |
Daraus folgen zwei Punkte. Erstens belegt eine Bescheinigung nur nach EN 485-2 nicht automatisch, dass das Material die JIS-Mindestwerte erfüllt. Zweitens gilt die JIS-Anforderung an die Dehngrenze bei A5052P nur, wenn der Besteller sie verlangt. Wenn die Dehngrenze für Ihre Konstruktion zählt, vereinbaren Sie mit der japanischen Seite, ob sie vorgeschrieben und in der Prüfbescheinigung des Herstellwerks (in Japan „mill sheet“ genannt, Mirushito) ausgewiesen werden muss.
Serien 1000 bis 7000: aushärtbare und nicht aushärtbare Legierungen
Die Legierungen bilden zwei Gruppen, je nachdem, wie sie ihre Festigkeit erhalten.
Quelle: Japan Aluminium Association, „About Aluminum“. Die 8000er-Serie umfasst „sonstige Legierungen“, die nicht zu den Serien 1 bis 7 gehören.
Die JAA teilt Aluminiumlegierungen in Knetlegierungen, die durch Walzen oder Strangpressen geformt werden, und Gusslegierungen, die geschmolzen und in Formen gegossen werden. Nur Knetlegierungen tragen die vierstelligen Nummern.
Knetlegierungen teilen sich weiter in nicht aushärtbare Legierungen, die durch Kaltverfestigung fester werden, und aushärtbare Legierungen, die durch Wärmebehandlung fester werden. Diese Unterscheidung bestimmt, welche Zustandscodes Sie sehen und wie viel Festigkeit eine Schweißung kostet.
Nicht aushärtbare Legierungen (Serien 1000, 3000, 4000 und 5000)
Diese Legierungen gewinnen ihre Festigkeit durch Kaltverfestigung, etwa beim Walzen, und werden durch Wärme wieder weicher. Dank guter Korrosionsbeständigkeit und Schweißeignung gibt es in der 5000er-Serie viele Varianten mit breitem Anwendungsspektrum.
Die Festigkeit der 5000er-Serie steigt mit dem Magnesiumgehalt. 5052 mit mittlerem Gehalt wird für Blechteile und Fahrzeuge verwendet. 5083 mit etwa 4,5–5 % Magnesium ist die festeste der nicht aushärtbaren Legierungen und kommt in Schweißkonstruktionen wie Schiffen und LNG-Tanks zum Einsatz.
Aushärtbare Legierungen (Serien 2000, 6000 und 7000)
Bei diesen Legierungen werden die Legierungselemente bei hoher Temperatur in Lösung gebracht, abgeschreckt und anschließend ausgelagert, sodass sich feine Ausscheidungen bilden und die Festigkeit steigt. Die Duralumin-Legierungen der 2000er-Serie erreichen Festigkeiten im Bereich von Stahl, sind wegen ihres hohen Kupfergehalts aber weniger korrosionsbeständig und brauchen in rauer Umgebung Korrosionsschutz.
Die 6000er-Serie verbindet Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Typische Vertreter sind 6063, das in großen Mengen für Aluminium-Fensterrahmen verwendet wird, und 6061, dessen Dehngrenze mit der von Baustahl vergleichbar ist. Die 7000er-Serie umfasst kupferhaltige Legierungen wie 7075, eine der festesten Aluminiumlegierungen, und kupferfreie Legierungen für Schweißkonstruktionen wie 7N01.
Guss- und Druckgusslegierungen: ein eigenes System
Druckgussteile, die oft bei Motorkomponenten und Gehäusen vorkommen, tragen andere Bezeichnungen wie ADC12. Für Gusslegierungen gibt es kein internationales Registrierungssystem wie für Knetlegierungen, die Bezeichnungen unterscheiden sich von Land zu Land. ADC12 (JIS H 5302) wird in Vergleichstabellen häufig neben EN AC-46000 [AlSi9Cu3(Fe)] oder die US-Legierung 383 gestellt, die Tabellen sind sich aber nicht einig und die Grenzwerte der Zusammensetzung unterscheiden sich. Klären Sie die Entsprechung deshalb mit der japanischen Seite und dem Gießer. Ein Teil aus Blech oder Stange und ein gegossenes Teil gehören zu völlig verschiedenen Werkstoffsystemen.
A5052, A6061 und A7075 im Vergleich
A5052, A6061 und A7075 sind die Legierungen, die Ihnen bei Maschinenteilen, Anlagenrahmen und Vorrichtungen am häufigsten begegnen. Sie gehören zu verschiedenen Serien und erhalten ihre Festigkeit auf unterschiedliche Weise, deshalb zunächst der Überblick.
Je höher die Festigkeit, desto stärker sind Schweißeignung und Korrosionsbeständigkeit eingeschränkt.
nicht aushärtbar
aushärtbar
aushärtbar
Zusammensetzungsbereiche nach JIS H 4000. Eigenschaften nach Japan Aluminium Association, „About Aluminum“, sowie den Hinweisen zu Eigenschaften und Anwendungen in JIS H 4000 und H 4040.
Die folgende Tabelle beschränkt den Vergleich auf Festigkeit, Schweißen und die Frage, wann Sie welche Legierung wählen.
| A5052 | A6061 | A7075 | |
|---|---|---|---|
| Serie | 5000 (Al-Mg) | 6000 (Al-Mg-Si) | 7000 (Al-Zn-Mg-Cu) |
| Wie die Festigkeit entsteht | Kaltverfestigung (H32, H34) | Wärmebehandlung (T6) | Wärmebehandlung (T6) |
| Zugfestigkeit Blech (JIS) | 215–265 MPa (H32) | mind. 295 MPa (T6) | mind. 540 MPa (T6) |
| Korrosionsbeständigkeit | gut, auch in Meerwasser | gut | geringer |
| Schweißen | gut geeignet | möglich, aber die Schweißzone verliert Festigkeit | neigt beim Lichtbogenschweißen zu Rissen |
| Wählen Sie sie für | Blechteile und Schweißteile | geschraubte Tragwerke und Maschinenteile | Bereiche mit höchstem Festigkeitsbedarf |
Die JAA bezeichnet A5052 als ihre „repräsentativste Legierung“. Es ist eine Legierung mittlerer Festigkeit, deren Schwingfestigkeit im Verhältnis zur statischen Festigkeit hoch ist und die Meerwasser gut verträgt, sie ist die übliche erste Wahl, wenn nichts dagegen spricht.
A6061 ist eine aushärtbare Legierung mit geringem Kupferzusatz; die T6-Behandlung liefert eine recht hohe Dehngrenze. A7075 wurde in Japan entwickelt und ist dort als Chō-chō-jurarumin („Extra-Super-Duralumin“) bekannt. Sie gehört zu den festesten Aluminiumlegierungen, ist von den dreien aber bei Korrosionsbeständigkeit und Schweißeignung am stärksten eingeschränkt.
JIS garantiert für A7075-T6-Blech mehr als die doppelte Zugfestigkeit von A5052-H32.
Werte aus JIS H 4000 (Bleche, Bänder und Platten), Tabelle 3, abhängig vom Dickenbereich. Der Dehngrenzenwert für A5052P gilt nur, wenn der Besteller ihn verlangt. Die tatsächlichen Werte entnehmen Sie der Prüfbescheinigung.
Wenn Sie Zahlen vergleichen, achten Sie immer darauf, dass Zustand und Dickenbereich übereinstimmen. Weichgeglühtes A5052 (Zustand O) und A5052-H34 unterscheiden sich stark in der Festigkeit, und selbst innerhalb eines Zustands ändern sich die festgelegten Werte von Dickenbereich zu Dickenbereich.
Zustandsbezeichnungen: Wie H32 und T6 den Werkstoff verändern
Der Zustandscode zeigt, durch welchen Prozess der Zustand des gefertigten Materials eingestellt wurde.
Quelle: JIS H 0001 (Zustandsbezeichnungen). JIS definiert außerdem W, einen instabilen Zustand, in dem die Legierung nach dem Lösungsglühen natürlich auslagert.
Die Legierungsnummer sagt, woraus der Werkstoff besteht. Der Zustandscode hinter dem Bindestrich sagt, in welchem Zustand er geliefert wird. JIS H 0001 definiert fünf Grundcodes: F, O, H, W und T. Die Norm wurde auf Grundlage von ISO 2107 erstellt und verweist auch auf ANSI H35.1, den US-Standard für Zustandsbezeichnungen. Gängige Codes wie H32, T6 und T651 werden in der Zustandsbezeichnung nach EN 515 gleich geschrieben; bei selteneren Codes fragen Sie die japanische Seite.
H-Zustände: Festigkeit durch Kaltverfestigung
H-Zustände gelten für nicht aushärtbare Legierungen. Die erste Ziffer zeigt, wie das Material fertiggestellt wurde:
- H1: nur kaltverfestigt
- H2: kaltverfestigt, dann teilweise rückgeglüht
- H3: kaltverfestigt, dann stabilisiert
Die zweite Ziffer ist die Härtestufe: 2 ist viertelhart, 4 halbhart und 8 hart. A5052-H32 und H34, beide im Blechbereich üblich, sind derselbe stabilisierte Werkstoff in den Stufen viertelhart und halbhart. H34 ist fester, lässt sich aber schlechter biegen.
A5052-H32 oder H34: Welcher Zustand wann?
H32 oder H34 ist eine häufige Frage bei Blechzeichnungen und Angeboten. Beide sind kaltverfestigt und stabilisiert und unterscheiden sich nur in der Härtestufe.
JIS H 4000 legt die Zugfestigkeit von H32 auf 215–265 MPa und von H34 auf 235–285 MPa fest, der Bereich von H34 liegt also etwa 20 MPa höher. Die genauen Werte hängen vom Dickenbereich ab.
- Blechteile mit vielen Biegungen oder engen Biegeradien: H32, das mehr Dehnungsreserve hat, reißt seltener
- Abdeckungen und Paneele, die flach und mit wenigen Biegungen verwendet werden: H34, wenn Sie etwas mehr Festigkeit und Beulsteifigkeit wünschen
- Verfügbarkeit: Die gelagerten Zustände unterscheiden sich je nach Händler. Ein Beispiel ist dünnes Blech überwiegend in H34 und Platten über etwa 6 mm Dicke überwiegend in warmgewalztem H112 (warmumgeformt oder leicht kaltverfestigt, mit festgelegten mechanischen Eigenschaften)
Steht auf einer Zeichnung nur „A5052P“ ohne Zustand, entscheidet der Lieferant, was Sie bekommen. Bei Teilen mit Biege- oder Festigkeitsanforderungen geben Sie den Zustand an und machen im Zweifel einen Probebiegeversuch, um Rissbildung auszuschließen. Erhalten Sie eine solche Zeichnung aus Japan, fragen Sie nach, welchen Zustand der Konstrukteur gemeint hat.
T-Zustände: Festigkeit durch Wärmebehandlung
T-Zustände gelten für aushärtbare Legierungen. T4 ist lösungsgeglüht (erwärmt, bis sich die Legierungselemente lösen, dann abgeschreckt) und bei Raumtemperatur kaltausgelagert. T6 ist lösungsgeglüht und anschließend durch Erwärmen warmausgelagert. T6 ist der übliche Zustand für A6061 und A7075.
Dieser Prozess funktioniert anders als das Härten und Anlassen von Stahl. Beim Härten wird das Gefüge des Stahls selbst hart, während aushärtbare Aluminiumlegierungen ihre Festigkeit erhalten, weil sich die beim Abschrecken gelösten Elemente später als feine Teilchen ausscheiden.
T651, häufig bei dicken Platten und Stangen, wird nach dem Lösungsglühen gereckt, um Eigenspannungen abzubauen, und dann warmausgelagert. Bei Präzisionsteilen, bei denen Sie den Verzug nach der Zerspanung begrenzen wollen, wirkt sich dieser Unterschied auf die Bearbeitungsgenauigkeit aus.
Gleiche Legierung, anderer Zustand, anderer Werkstoff
Ein häufiges Missverständnis in Angeboten und Bestellungen ist, nur „A6061“ ohne Zustand anzugeben. 6061 im Zustand O ist im weichsten Zustand gefertigt und ein anderer Werkstoff als T6, das auf maximale Festigkeit behandelt ist.
Betrachten Sie das Werkstofffeld als eine Spezifikation aus Legierung, Erzeugnisform und Zustand. Wenn Sie japanische Zeichnungen noch nicht gewohnt sind, zerlegen Sie jede Werkstoffbezeichnung in ihre Teile und prüfen Sie sie einzeln. Diese Gewohnheit verhindert Bestellfehler.
Auswahl nach Festigkeit, Gewicht und Steifigkeit
Der wichtigste Grund für Aluminium ist das geringe Gewicht. Laut JAA beträgt die Dichte von Aluminium 2,7 g/cm³ und damit etwa ein Drittel der von Eisen (7,8). Die Gewichtseinsparung zahlt sich am meisten bei bewegten Teilen von Fördertechnik, handgeführten Vorrichtungen und Fahrzeugteilen aus.
Bei gleichem Querschnitt verformt sich Aluminium jedoch stärker als Stahl. Die JAA nennt für Reinaluminium einen Elastizitätsmodul von 68,3 GPa.
Der Elastizitätsmodul variiert zwischen Legierungen und Zuständen nur wenig, mit einer festeren Legierung wird ein Bauteil also nicht spürbar steifer. Das wird leicht übersehen. Wo Steifigkeit das Problem ist, hilft meist mehr Wanddicke oder eine Verrippung mehr als der Wechsel auf 7075.
In der Praxis stützen Sie die Festigkeitsprüfung auf die Dehngrenze Rp0,2 als praktischen Anhaltspunkt dafür, wo bleibende Verformung beginnt, und nicht auf die Zugfestigkeit; die Durchbiegung prüfen Sie getrennt.
- Mittlere Festigkeit genügt, und das Teil wird umgeformt oder geschweißt: A5052
- Dehngrenze nahe an Stahl wird benötigt, und das Teil wird verschraubt: A6061-T6
- Höchste Festigkeit bei engen Gewichts- und Maßgrenzen wird benötigt: A7075-T6
Auswahl nach Schweißeignung
Beim Schweißen unterscheiden sich die drei Legierungen am deutlichsten. Entscheiden Sie bei der Werkstoffauswahl früh, ob das Teil geschweißt wird.
Je mehr eine Legierung auf Wärmebehandlung angewiesen ist, desto mehr Festigkeit verliert sie durch die Schweißwärme.
Quellen: Japan Aluminium Association, „About Aluminum“; JIS H 4000 / H 4040; Japan Welding Engineering Society, Welding Information Center, Q&A; Nature Communications (2019).
Weil A5052 und A5083 nicht aushärtbar sind, kostet die Schweißwärme relativ wenig Festigkeit, und sie eignen sich für Schweißkonstruktionen. Deshalb verwenden große Schweißkonstruktionen wie Schiffe und Tanks so oft die 5000er-Serie. A6061-T6 lässt sich dagegen zwar schweißen, die Wärme hebt aber die Wirkung der Aushärtung auf.
Ein technisches Q&A der Japan Welding Engineering Society nennt als Beispiel eine Stumpfnaht an 6061-T6 mit 3,2 mm Dicke. Der Grundwerkstoff erweichte bis etwa 20 mm von der Nahtmitte, und innerhalb von etwa 10 mm von der Mitte fiel die Festigkeit auf rund 60–70 % des Werts vor dem Schweißen.
Lässt sich das Teil nach dem Schweißen erneut auf T6 wärmebehandeln, verschwindet dieser Verlust laut derselben Quelle fast vollständig.
A7075 ist für Rissbildung beim Lichtbogenschweißen bekannt. Eine Studie in Nature Communications von 2019 weist im Zusammenhang mit hochfesten Legierungen wie 7075 darauf hin, dass Schweißrisse ihren breiteren Einsatz verhindert haben. Konstruktionen in 7075 gehen deshalb üblicherweise von Schraub- oder Nietverbindungen aus.
Bei geschweißten tragenden Aluminiumkonstruktionen gelten in Europa zusätzlich die Ausführungsnorm EN 1090-3 und die Bemessung nach Eurocode 9 (EN 1999). Ob eine japanische Schweißkonstruktion diese Anforderungen erfüllt, ist eine eigene Prüfung und nicht aus der Legierungsbezeichnung abzulesen.
Auswahl nach Oberfläche, Zerspanbarkeit und Erzeugnisform
Nach Festigkeit und Schweißen sind die nächsten Faktoren die Oberflächenbehandlung, die Zerspanbarkeit und die Frage, ob der Werkstoff in der benötigten Form erhältlich ist.
Anodisieren
Anodisieren, in Japan Arumaito genannt, ist eine gängige Oberflächenbehandlung für Aluminium. Dabei wächst an der Oberfläche eine harte, dicke Oxidschicht, die Korrosions- und Verschleißbeständigkeit verbessert. Anders als bei Überzügen auf Stahlteilen, bei denen von außen Metall aufgebracht wird, wandelt das Anodisieren den Grundwerkstoff selbst in die Schicht um.
In Europa spezifiziert man anodische Oxidschichten üblicherweise nach EN ISO 7599 und Hartanodisierschichten nach EN ISO 10074; wie sich die Angaben auf japanischen Zeichnungen (JIS H 8601) dazu verhalten, klären Sie mit dem Anodisierbetrieb.
Der Farbton der Schicht hängt von der Zusammensetzung der Legierung ab. Nach JAA-Daten ist A5056 eine Legierung, die sich gut anodisieren und einfärben lässt.
Ein Oberflächenbehandlungsbetrieb in Japan berichtet, dass A2017 und A7075 mit ihrem hohen Kupfer- bzw. Zinkgehalt selbst beim farblosen Anodisieren einen Farbton annehmen. Bei Sichtteilen legen Sie Werkstoff und Behandlungsbedingungen gemeinsam fest.
Zerspanbarkeit
Auch die Zerspanbarkeit unterscheidet sich je nach Legierung. Die Eigenschaftshinweise in JIS H 4040 stufen 2017 als gut zerspanbar und die Automatenlegierung 2011 als sehr gut zerspanbar ein. Beide werden für Maschinenteile und Schrauben verwendet.
Zerspante Teile nutzen diese 2000er-Legierungen manchmal wegen ihrer Zerspanbarkeit, beide enthalten aber viel Kupfer und sind weniger korrosionsbeständig. Die Entscheidung lautet also: Ist leichte Zerspanbarkeit oder Korrosionsbeständigkeit wichtiger? Die tatsächliche Zerspanbarkeit hängt auch von Werkzeugen und Schnittbedingungen ab, entscheiden Sie deshalb gemeinsam mit dem Zerspanbetrieb.
Erzeugnisform und Verfügbarkeit
Prüfen Sie, ob die Legierung in der benötigten Form angeboten wird. Bei Blech ist A5052 die typische Wahl, bei dicken Platten und Stangen sind A6061, A2017 und A7075 üblich.
Für Strangpressprofile mit komplexem Querschnitt, etwa Fensterrahmen und Rahmenprofile, ist A6063 die übliche Legierung. Sie ist weniger fest als 6061, lässt sich aber leicht pressen und hat gute Korrosionsbeständigkeit und gute Eignung für Oberflächenbehandlungen.
Konstruieren Sie mit Profilen, ist es praktikabel, aus Presslegierungen wie 6063 oder 6N01 (6005C) zu wählen. 6061 und 7075 lassen sich schlechter pressen als 6063 und eignen sich daher weniger für Profile mit komplexem Querschnitt.
Entscheidungsablauf: Von welcher Legierung Sie ausgehen
Arbeiten Sie von oben nach unten und gehen Sie von der Option aus, bei der Sie zum ersten Mal mit Ja antworten.
Das ist eine Faustregel. Bei der tatsächlichen Auswahl berücksichtigen Sie auch Lasten, Einsatzumgebung, Oberflächenbehandlung, Kosten und den Lagerbestand des Lieferanten.
Zuerst klären Sie zwei Fragen: ob das Teil geschweißt wird und welche Form es hat. Diese beiden Antworten grenzen die Kandidaten deutlich ein, und danach gehen Sie nur so weit zu einer festeren Legierung, wie die geforderte Festigkeit es verlangt.
Wo A5052 passt
A5052 eignet sich vor allem für Blechteile, die gebogen oder geschweißt werden, etwa Abdeckungen, Paneele, Konsolen und Gehäuse. Gute Korrosionsbeständigkeit und relativ hohe Schwingfestigkeit machen sie auch für Fahrzeugteile unter Schwingungen sowie für Teile im Außenbereich oder in Nassbereichen geeignet. Für Blechteile ist A5052 der Standard-Ausgangspunkt.
Wo A6061 passt
A6061 eignet sich für verschraubte Strukturteile wie Anlagenrahmen, Grundplatten, Vorrichtungen und Maschinenteile. Die Eigenschaftshinweise in JIS beschreiben sie vor allem als Konstruktionswerkstoff für Schraub- und Nietverbindungen, und sie wird häufig aus dicken Platten oder Rundstangen zerspant.
Wo A7075 passt
A7075 eignet sich für Teile, bei denen Gewicht und Festigkeit an die Grenze getrieben werden, etwa Flugzeugkomponenten, Sportartikel, Roboterarme und hochbelastete Vorrichtungen. Weil sie weniger korrosionsbeständig ist, beim Anodisieren leicht einen Farbton annimmt und sich nicht für Lichtbogenschweißen eignet, setzen Sie sie nur dort ein, wo diese Festigkeit wirklich nötig ist.
Wann Sie über die drei hinausschauen sollten
Je nach Anwendung kommen weitere Kandidaten infrage:
- 1000er-Serie für Stromschienen und Kühlkörper, die hohe elektrische oder thermische Leitfähigkeit brauchen
- 3000er-Serie für dünne Umformteile wie Getränkedosen und Dacheindeckungen
- 5083 für große Schweißkonstruktionen, die Meerwasser ausgesetzt sind
Bei komplexen Teilen in Serie lohnt sich auch der Vergleich mit Druckguss wie ADC12 gegenüber Knetwerkstoff.
Vor dem Austausch klären: Checkliste
Wenn eine japanische Zeichnung oder ein Angebot eine JIS-Aluminiumbezeichnung vorgibt und Sie lokal beschaffen oder eine EN-AW-Entsprechung akzeptieren wollen, klären Sie die folgenden Punkte schriftlich mit Ihrem japanischen Kunden, Konstrukteur oder Lieferanten, bevor Sie bestellen.
- Ist die Bezeichnung vollständig? Legierung, Erzeugnisform und Zustand sollten alle angegeben sein. Steht nur „A5052P“ oder „A6061“ auf der Zeichnung, fragen Sie nach, welchen Zustand der Konstrukteur gemeint hat.
- Welche JIS-Erzeugnisnorm gilt? H 4000 (Blech und Platte), H 4040 (Stangen und Draht) oder H 4100 (Strangpressprofile) zeigt, ob Sie mit EN 485-2, EN 754-2 oder EN 755-2 vergleichen.
- Ist eine EN-Entsprechung akzeptabel? Wenn ja: Muss das Material zusätzlich die JIS-Mindestwerte erfüllen (zum Beispiel 295 MPa Zugfestigkeit für A6061P-T6 im Bereich 0,5–6,5 mm) oder nur die Ersatznorm?
- Ist ein anderer Zustand akzeptabel? Zum Beispiel H32 statt H34, wenn das vorrätig ist, T651 statt T6 oder H112 bei dicken Platten.
- Welche Eigenschaften müssen bescheinigt werden? Bei A5052P wendet JIS die Anforderung an die Dehngrenze nur auf Verlangen an. Klären Sie, ob die Dehngrenze vorgeschrieben und ausgewiesen werden muss.
- Wird das Teil geschweißt, aus optischen Gründen anodisiert oder stark zerspant? Davon hängt ab, ob eine andere Legierung, etwa 2017 oder 7075 anstelle von 6061, akzeptabel ist.
- Ist die Legierung japanspezifisch? Bei N-Legierungen wie 7N01 oder Gusslegierungen wie ADC12 fragen Sie den Konstrukteur, welche Entsprechung er akzeptiert.
- Welche Dokumente müssen Sie vorlegen? Meist eine Prüfbescheinigung des Herstellwerks, die die Norm nennt und die tatsächliche Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften ausweist. Ob sie dem Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204 entspricht, hängt von Inhalt und Aussteller ab und ergibt sich nicht aus dem Namen „mill sheet“.
Grenzen dieses Leitfadens
- Die Zuordnung der Legierungsnummern folgt dem internationalen Registrierungssystem. Erzeugnisnormen, Toleranzen und Grenzwerte unterscheiden sich zwischen JIS und EN weiterhin, und Vergleichstabellen sind sich nicht immer einig.
- Die Werte sind Mindestwerte oder Bereiche aus den unten genannten Quellen. Normen werden überarbeitet (JIS H 4000 wurde 2022 überarbeitet), prüfen Sie deshalb die aktuellen Ausgaben von JIS und EN, bevor Sie sich auf eine Zahl verlassen.
- Luftfahrt, Druckgeräte (Richtlinie 2014/68/EU), tragende Aluminiumkonstruktionen (EN 1090-3, EN 1999) und andere regulierte Anwendungen können eine bestimmte Spezifikation verlangen. Ob ein Ersatz zulässig ist, entscheiden Besteller, verantwortlicher Konstrukteur oder die zuständige Stelle.
- Rohre, Schmiedestücke, Folien und Gussteile fallen unter andere Normen und sind hier nicht zugeordnet.
- Der Entscheidungsablauf und die Hinweise „wo sie passt“ sind Faustregeln und ersetzen keine Konstruktionsprüfung von Lasten und Einsatzbedingungen.
Zusammenfassung
- Eine JIS-Bezeichnung wie A5052P-H34 bedeutet: Legierung 5052, Form P (Blech oder Platte), Zustand H34. Lassen Sie das „A“ weg und setzen „EN AW-“ davor, erhalten Sie die EN-Legierungsnummer.
- Gleiche vier Ziffern bedeuten gleiche chemische Zusammensetzung, aber die Erzeugnisnorm unterscheidet sich: JIS H 4000 für Blech und Platte entspricht nach Anwendungsbereich am ehesten EN 485-2.
- Mindestwerte und Dickenbereiche sind zwischen JIS und EN nicht identisch, klären Sie deshalb, nach welcher Norm das Material geliefert werden muss.
- Die erste Ziffer gibt die Serie an: 5 ist Al-Mg, 6 ist Al-Mg-Si, 7 ist Al-Zn-Mg. Die Serien 1000, 3000, 4000 und 5000 gewinnen Festigkeit durch Kaltverfestigung, die Serien 2000, 6000 und 7000 durch Wärmebehandlung.
- Der Zustand verändert die Festigkeit erheblich. Legierung, Erzeugnisform und Zustand zusammen bilden eine Spezifikation.
- Als Ausgangspunkt: A5052 für geschweißte Teile, A6061-T6 für geschraubte Tragwerke und A7075-T6 für höchste Festigkeit.
FAQ
Ist A5052 dasselbe wie EN AW-5052?
Die Legierung ist dieselbe. JIS A5052 verwendet die international registrierte Legierungsnummer 5052, und die Japan Aluminium Association gibt an, dass gleiche vier Ziffern genau dieselbe chemische Zusammensetzung bedeuten. Die Erzeugnisnormen unterscheiden sich aber, sodass Grenzwerte der mechanischen Eigenschaften und Toleranzen zwischen JIS H 4000 und EN 485-2 leicht abweichen können.
Welche EN-Bezeichnung entspricht A5052P-H34?
Am nächsten kommt EN AW-5052 H34 als Blech oder Platte nach EN 485-2. Das „P“ steht in JIS H 4000 für Blech, Band oder Platte, und H34 bedeutet kaltverfestigt, stabilisiert und halbhart.
A6061 und EN AW-6061: Gibt es einen Unterschied?
Die Chemie ist gleich, die Mindestwerte hängen jedoch von der Norm ab. Für T6-Blech legt JIS H 4000 im Dickenbereich über 0,5 bis 6,5 mm mindestens 295 MPa Zugfestigkeit und 245 MPa Dehngrenze fest. Die Werte nach EN 485-2 entnehmen Sie der aktuellen Ausgabe für Ihre Dicke. Klären Sie vor dem Austausch, welche Norm gilt.
Welche EN-Norm entspricht JIS H 4000?
Am nächsten liegt EN 485-2 für die mechanischen Eigenschaften, zusammen mit EN 485-4 für die Toleranzen und EN 573-3 für die chemische Zusammensetzung. Für Stangen nach JIS H 4040 vergleichen Sie EN 755-2 (stranggepresst) oder EN 754-2 (gezogen), für Strangpressprofile nach JIS H 4100 EN 755-2. Keine der beiden Seiten erklärt die Normen formell für gleichwertig.
Was ist der Unterschied zwischen H32 und H34?
Beide sind kaltverfestigt und stabilisiert. H32 ist viertelhart, H34 halbhart. Für A5052-Blech legt JIS H 4000 die Zugfestigkeit bei H32 auf 215–265 MPa und bei H34 auf 235–285 MPa fest, H34 ist also fester, verzeiht aber enge Biegungen weniger.
Quellen
- Legierungsserien, Bezeichnungsregeln, Legierungseigenschaften und Dichte: Japan Aluminium Association, „About Aluminum“ (PDF, japanisch)
- Internationales Legierungsregister: The Aluminum Association, „Teal Sheets“
- Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften von Blech: JIS H 4000, Aluminium und Aluminiumlegierungen: Bleche, Bänder und Platten (japanisch)
- Bezeichnungen und Eigenschaften von Stangen: JIS H 4040, Aluminium und Aluminiumlegierungen: Stangen und Drähte (japanisch)
- Strangpressprofile: JIS H 4100, Aluminium und Aluminiumlegierungen: Strangpressprofile (japanisch)
- Aktuelle JIS-Ausgaben und englische Titel: JIS H 4000:2022, JIS H 4040:2023, JIS H 4100:2022 (Vorschauen der Japanese Standards Association)
- Zustandsbezeichnungen: JIS H 0001, Aluminium, Magnesium und deren Legierungen – Zustandsbezeichnungen (japanisch)
- Europäische Normen (Titel und Zuordnung nach Anwendungsbereich; jeweils aktuelle Ausgabe beim Normenverlag prüfen): EN 573-1, EN 573-3, EN 485-2, EN 485-4, EN 754-2, EN 755-2, EN 755-9, EN 515, EN 10204
- Festigkeitsverlust an 6061-T6-Schweißnähten: Japan Welding Engineering Society, Welding Information Center, Q&A Q-01-05-03 (japanisch)
- Schweißrisse in 7075: Sokoluk et al., „Nanoparticle-enabled phase control for arc welding of unweldable aluminum alloy 7075“, Nature Communications (2019)
- Farbton beim farblosen Anodisieren nach Legierung: Koike Techno, „Farbton beim farblosen Anodisieren nach Aluminiumwerkstoff“ (japanisch)
Originalartikel auf JapanischDieser Leitfaden beruht auf einem MONOSCOPE-Artikel für Leser in Japan: アルミ合金の種類と番手の見方｜A5052（H32・H34）・A6061・A7075の違いと選び方
Über die Redaktion
MONOSCOPE-RedaktionFOUNDER & EDITORRund zehn Jahre bei einem Anlagenhersteller und einem Anlagenbauunternehmen in Angebot, Konstruktion und Inbetriebnahme von Anlagen tätig, danach Wechsel ins Online-Marketing. Berät heute B2B-Hersteller zu ihren Websites und hilft ihnen, Produkte und Technik verständlich zu erklären. Besitzt die japanischen staatlichen Lizenzen als Energy Manager und als Elektro-Chefingenieur der dritten Klasse.
Betreibt seit 2017 einen Technik-Blog (über 500 Artikel) und einen japanischsprachigen YouTube-Kanal mit rund 20.000 Abonnenten. Jeder Leitfaden entsteht aus der Perspektive der japanischen Werkshalle und wird mit den zitierten Normen abgeglichen.
