Magnesium-Legierungen: Leichtbaulösungen für den modernen Maschinenbau

Einführung

Die moderne Technik sucht stets nach leichten und dennoch stabilen Materialien. Leichtere Materialien tragen dazu bei, den Energieverbrauch in Fahrzeugen und anderen beweglichen Systemen zu senken. Die Ingenieure legen heute besonderes Augenmerk auf Legierungen, die ein Gleichgewicht zwischen Leichtigkeit und Haltbarkeit bieten. Magnesiumlegierungen erfüllen diese Anforderungen sehr gut. Sie bieten eine leichte Lösung, ohne dass die mechanische Leistung zu stark beeinträchtigt wird.

Magnesiumlegierungen werden in vielen Bereichen eingesetzt. Sie werden in Teilen von Automobilen, Flugzeugen und sogar in Sportgeräten verwendet. Ihre steigende Beliebtheit ist auf die kontinuierliche Verbesserung der Legierungsverfahren zurückzuführen. Einfache Zusätze wie Aluminium, Zink, Mangan und Seltene Erden tragen zur Verbesserung ihrer Leistung und Verarbeitbarkeit bei.

Arten von Magnesiumlegierungen

Es gibt mehrere Serien von Magnesiumlegierungen, die heute verwendet werden. Jede Legierungsart hat ihre eigenen Eigenschaften und Anwendungen. Im Folgenden konzentrieren wir uns auf drei Haupttypen.

1. die AZ-Serie (Aluminium-Zink-Basis)

Diese Legierung wird mit Aluminium und Zink gemischt. Die AZ-Serie bietet im Vergleich zu reinem Magnesium eine höhere Festigkeit. Ingenieure wählen sie für Teile, die hohen Belastungen ausgesetzt sind. Der Zusatz von Aluminium verbessert die Korrosionsbeständigkeit, während Zink zur Verbesserung der Duktilität beiträgt. Teile aus der AZ-Serie weisen häufig Zugfestigkeiten im Bereich von 240 bis 350 Megapascal auf. Sie werden in Bauteilen verwendet, bei denen eine hohe Festigkeit erforderlich ist. Häufige Beispiele sind Zahnräder und strukturelle Halterungen in Leichtbaumaschinen.

2. die AM-Serie (Aluminium-Mangan-Basis)

Diese Serie ist mit Aluminium und Mangan legiert. Die AM-Serie bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Verformbarkeit. Mangan trägt zur Stabilisierung der Struktur gegen Korrosion bei. Sie kann kontinuierlich mäßige Belastungen aushalten. Zu den Eigenschaften der AM-Serie gehören oft Streckgrenzen von 150 bis 250 Megapascal. Diese Legierungen werden häufig in Autoteilen und kleineren Komponenten verwendet. Sie ermöglichen einfachere Umformverfahren. Ihre leichte Verarbeitbarkeit macht sie zu einem beliebten Werkstoff für Anwendungen, bei denen komplizierte Formen erforderlich sind.

3. die WE-Serie (auf Basis von Seltenen Erden)

Die WE-Reihe enthält Seltenerd-Elemente. Diese Elemente erhöhen die Festigkeit der Legierung und ihre Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen. Die WE-Serie kann in Umgebungen eingesetzt werden, in denen andere Legierungen an Festigkeit verlieren können. Sie wird häufig für Teile verwendet, die bei wechselnden Temperaturen eine gute Leistung beibehalten müssen. Die Zugfestigkeit kann höher sein als bei den anderen Serien und erreicht manchmal mehr als 300 Megapascal. Die Kosten spielen hier eine Rolle, aber bei Hochleistungsanwendungen überwiegen die Vorteile die Kosten. Die verbesserte Hochtemperaturfestigkeit macht die WE-Serie zu einem erstklassigen Kandidaten für Teile, die unter rauen Bedingungen arbeiten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die AZ-Serie gewählt wird, wenn Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind. Die AM-Serie ist geeignet, wenn Duktilität und einfache Verarbeitung gefragt sind. Die WE-Serie eignet sich am besten für höhere Festigkeit und Temperaturbeständigkeit.

Anwendungen von Magnesiumlegierungen in der modernen Technik

1. im Automobilbau: Reduzierung des Fahrzeuggewichts für mehr Kraftstoffeffizienz

In der Automobilbranche zählt jedes Kilogramm. Ein leichteres Fahrzeug hat eine bessere Leistung und verbraucht weniger Kraftstoff. Die Hersteller verwenden Magnesiumlegierungen, um das Gewicht von Motorkomponenten, Rädern und Getriebeteilen zu verringern. So kann beispielsweise das Gewicht eines typischen Automobilgetriebes um bis zu 30 Prozent gesenkt werden, wenn es aus einer Magnesiumlegierung anstelle von Stahl hergestellt wird.

2) Luft- und Raumfahrt: Strukturkomponenten und Innenteile

In der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die Gewichtsreduzierung eine ständige Priorität. Die Verwendung von Magnesiumlegierungen trägt zur Verringerung der Gesamtmasse bei. Sie werden für Innenverkleidungen, Sitzrahmen und sogar für einige Strukturteile verwendet. In der zivilen Luft- und Raumfahrt kann jedes Pfund, das bei einem Bauteil eingespart wird, zu erheblichen Treibstoffeinsparungen während der gesamten Lebensdauer eines Flugzeugs führen. Die Verwendung dieser Legierungen hat in der Luft- und Raumfahrt eine lange Tradition.

3. elektronik: Leichte Gehäuse und tragbare Geräte

Die Elektronik erfordert leichte und gleichzeitig robuste Werkstoffe. Magnesiumlegierungen eignen sich gut für Gehäuse, Chassis und Stützstrukturen in tragbaren Geräten. Smartphones, Laptop-Gehäuse und Kameragehäuse können davon profitieren, dass sie leichter sind und dennoch Schutz bieten. Viele tragbare Geräte verwenden heute einen Rahmen aus einer Magnesiumlegierung.

4) Sportgeräte: Fahrräder, Golfschläger und Schutzausrüstung

Auch die Sportausrüstung profitiert von Magnesiumlegierungen. Für die Rahmenteile von Fahrrädern werden häufig diese Legierungen verwendet, um ein Gleichgewicht zwischen Stärke und Leichtigkeit zu erreichen. Golfschlägerschäfte aus Magnesiumlegierungen verbessern die Schwunggeschwindigkeit und die Kontrolle über den Ball. In Schutzausrüstungen, wie z. B. Helmen, werden Magnesiumkomponenten verwendet, um das Gewicht zu verringern und gleichzeitig einen soliden Schutz zu gewährleisten.

Lesen Sie weiter: Die vier wichtigsten Anwendungen von Magnesiumlegierungen

Fazit

Magnesiumlegierungen bieten eine intelligente Lösung für den modernen Bedarf an leichteren Materialien. Sie kombinieren eine geringe Dichte mit einer ausreichenden Festigkeit, um viele anspruchsvolle Anwendungen zu bewältigen. Die Serien AZ, AM und WE decken ein breites Spektrum an Leistungsanforderungen ab. Sie eignen sich gut für den Einsatz im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt, in der Elektronik und in Sportgeräten. Für Ingenieure bedeutet die Verwendung dieser Legierungen sowohl Effizienz als auch Haltbarkeit.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Hauptvorteil von Magnesiumlegierungen?
F: Sie reduzieren das Gewicht bei gleichbleibender Festigkeit, was zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz und Leistung in verschiedenen Anwendungen führt.

F: Welche Serie von Magnesiumlegierungen bietet die beste Hochtemperaturbeständigkeit?
F: Die auf Seltenen Erden basierende Serie wird wegen ihrer hohen Festigkeit und Temperaturbeständigkeit bevorzugt.

F: Warum werden Magnesiumlegierungen in tragbaren elektronischen Geräten verwendet?
F: Sie bieten ein starkes, leichtes Gehäuse, das die Geräte schützt und sie gleichzeitig leicht transportierbar macht.