Das Verständnis des Unterschieds zwischen Streckgrenze und Zugfestigkeit kann Sie vor katastrophalen Ausfällen von Aluminiumkonstruktionen bewahren. Diese beiden Eigenschaften bestimmen, ob sich Ihr Aluminiumteil verbiegt, bricht oder Belastungen perfekt standhält – dennoch verwechseln viele Ingenieure sie oder verwenden sie synonym.
Die Streckgrenze gibt an, wann sich Aluminium dauerhaft zu verformen beginnt, während die Zugfestigkeit angibt, wann es vollständig bricht. Eine falsche Unterscheidung kann den Unterschied zwischen einer leicht verbogenen Halterung und einer eingestürzten Struktur, zwischen einem verzogenen und einem zerbrochenen Motorteil ausmachen.
Die Streckgrenze ist die maximale Belastung, die eine Aluminiumlegierung aushalten kann, bevor sie sich dauerhaft verformt. Wenn Sie Aluminium einer Kraft unterhalb seiner Streckgrenze aussetzen, kehrt es nach dem Nachlassen des Drucks in seine ursprüngliche Form zurück. Wird es jedoch über diesen Punkt hinaus belastet, wird das Metall dauerhaft verbogen oder gedehnt.
Stellen Sie sich das wie das Biegen einer Büroklammer vor. Es gibt einen Punkt, an dem Sie sie leicht biegen können, und sie kehrt in ihre ursprüngliche Form zurück. Drücken Sie stärker, und sie bleibt für immer gebogen. Dieser Übergangspunkt ist die Streckgrenze.
Die Zugfestigkeit ist die maximale Spannung, der eine Aluminiumlegierung standhalten kann, bevor sie vollständig bricht oder zerbricht. Sie ist immer höher als die Streckgrenze, da das Material auch nach Beginn der dauerhaften Verformung noch belastbar ist.
Wenn Sie während des Tests an einer Aluminiumprobe ziehen, erreicht diese zunächst die Streckgrenze und beginnt sich dauerhaft zu dehnen. Ziehen Sie weiter, und die Probe reißt irgendwann – dieser Bruchpunkt ist die Zugfestigkeit.
| Legierung (Serie) | Temperament/Zustand | Streckgrenze (MPa) | Zugfestigkeit (MPa) |
|---|---|---|---|
| 1100 (1xxx – ~99 % Al) | O (geglüht) | ≥ 20 MPa | ≥ 75–105 MPa |
| 2024 (2xxx – Al-Cu) | T3 (lösungsgeglüht und kaltverformt) | ≥ 290 MPa | ≥ 395 MPa |
| 5052 (5xxx – Al-Mg) | H112 (kaltverfestigt)† | ≥ 70 MPa | ≥ 170 MPa |
| 5083 (5xxx – Al-Mg) | H112 (kaltverfestigt)† | ≥ 125 MPa | ≥ 270 MPa |
| 6061 (6xxx – Al-Mg-Si) | T6 (lösungsbehandelt und gealtert) | ≥ 240 MPa | ≥ 260 MPa |
| 6082 (6xxx – Al-Mg-Si) | T6 (lösungsbehandelt und gealtert) | ≥ 250 MPa | ≥ 290 MPa |
| 7075 (7xxx – Al-Zn-Mg) | T6 (lösungsbehandelt und gealtert) | ≥ 460 MPa | ≥ 530 MPa |
Die meisten Aluminiumlegierungen haben eine Streckgrenze zwischen 0.6 und 0.9. Wärmebehandelte Legierungen wie 7075-T6 tendieren eher zum oberen Ende (ca. 0.9), während geglühte Legierungen eher bei 0.6 liegen.
Ja, Wärmebehandlung und Kaltbearbeitung können beide Eigenschaften gemeinsam verbessern. Allerdings verringert sich dadurch in der Regel die Duktilität, wodurch das Aluminium spröder und schwerer zu formen wird.
Verwenden Sie für Sicherheitsberechnungen immer die Streckgrenze, es sei denn, Sie planen gezielt für einen kontrollierten Ausfall. Die meisten technischen Vorschriften verlangen, dass die Streckgrenze im Normalbetrieb deutlich unterschritten wird.
Sowohl die Streckgrenze als auch die Zugfestigkeit nehmen mit steigender Temperatur ab. Bei 200 °C verlieren Aluminiumlegierungen typischerweise 20–50 % ihrer Festigkeit bei Raumtemperatur, wobei die Streckgrenze schneller sinkt als die Zugfestigkeit.
Die Dehngrenze (oft 0.2 % Dehngrenze) wird verwendet, wenn die Streckgrenze nicht klar definiert ist. Es handelt sich um die Spannung, die eine bleibende Dehnung von 0.2 % verursacht und als praktischer Ersatz für die Streckgrenze in Aluminiumlegierungen dient.
