Aluminium

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.

Bei allen qualitativ hochwertigeren Fahrrädern werden Kurbeln, Kettenblätter, Felgen, Lenker, Vorbauten, Bremsen- und Schaltwerkteile aus Aluminium gefertigt. 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 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.

Die erste Ziffer teilt mit, zu welcher Familie die Legierung gehört:

1. 1xxx Industrielles Aluminium (mehr als 99% Al)
2. 2xxx Kupfer
3. 3xxx Mangan
4. 4xxx Silizium
5. 5xxx Magnesium
6. 6xxx Magnesium und Silizium
7. 7xxx Zink
8. 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).

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.

Schlüssel für die Wärmebehandlung

Zustand	Bedeutung
F	Herstellungszustand (keine Grenzwerte für mech. Eigenschaften festgelegt)
0	Weichgeglüht
W	Lösungsgeglüht (instabiler Zustand)
T1	Abgeschreckt aus der Warmumformungstemperatur und kaltausgelagert
T2	Abgeschreckt aus der Warmumformungstemperatur, kaltumgeformt und kaltausgelagert
T3	Lösungsgeglüht, kaltumgeformt und kaltausgelagert
T4	Lösungsgeglügt und kaltausgelagert
T5	Abgeschreckt aus der Warmumformungstemperatur und warmausgelagert
T6	Lösungsgeglüht und warmausgelagert
T7	Lösungsgeglüht und überhärtet (warmausgelagert)
T8	Lösungsgeglüht, kaltumgeformt und warmausgelagert
T9	Lösungsgeglüht, warmausgelagert und kaltumgeformt

Die unterschiedlichen Legierungen 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.

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).

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.

Siehe auch

• Rahmenmaterialien für den Tourenradfahrer
• Aluminum von Scott Nicol auf der Velo-News Tech Site (englisch)

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Quellen

Dieser Artikel basiert auf dem Glossar von der Website Sheldon Browns. Der Originalautor des Artikels ist Sheldon Brown.