T4, T5 und T6 auf einer Bearbeitungszeichnung für Aluminium: Wozu sich der Lieferant mit dem Wärmebehandlungszustand tatsächlich verpflichtet

Der Wärmebehandlungszustand ist eine eigene Position, kein Teil des Legierungsnamens

Eine Zeichnung, die nur "6061" nennt, hat das Bauteil nicht spezifiziert. Behandlungen wie T6, T651 und T7351 verändern die mechanischen Eigenschaften der gewählten Basislegierung erheblich, und der Wärmebehandlungszustand ändert Festigkeit, Korrosionsverhalten, Ebenheit und Bearbeitungsverhalten²³²⁴.

Deshalb führt der RFQ-Leitfaden den Zustand als eigenes Feld neben Legierung, Halbzeugform und Werkstoffnorm: Die Norm verhindert spätere Vertauschungen und Zertifikatsstreitigkeiten²⁴. Dieselbe Anleitung behandelt die Halbzeugform als eigenes Feld, weil Platte, Stange, Strangpressprofil, Schmiedeteil und Gusspanel sich unterschiedlich verhalten können, selbst wenn die nominelle Legierungsfamilie ähnlich aussieht²⁴.

Zustandsangabe und Halbzeugform sind also zwei Entscheidungen, nicht eine. Seltene Legierungen und Abmessungen müssen möglicherweise Sonderbestellt werden, was Zeit kostet, bevor die Bearbeitung überhaupt beginnt²⁶.

Praktisch sollte der Einkäufer den Zustand als eigene Position kalkulieren: auf der Zeichnung angeben, in der RFQ (Angebotsanfrage) angeben und erwarten, dass das Werkstoffzeugnis ihn nennt.

Ist die T6-Angabe begründet, oder reicht T5?

T6 bedeutet, dass das Aluminium lösungsgeglüht und anschließend künstlich ausgehärtet wurde — ein zweistufiger Wärmebehandlungsprozess, der den festigkeitsmäßig höchsten genormten Zustand für aushärtbare Legierungen erzeugt und im Konstruktionsbau der am häufigsten spezifizierte Zustand ist²⁷. T5 wird als kostengünstiger und für viele Anwendungen ausreichend beschrieben, insbesondere für architektonische Strangpressprofile²⁷.

Keines von beiden ist universell besser; die Quelle rahmt die Wahl als abhängig von den konstruktiven Anforderungen des jeweiligen Projekts²⁷. Was die Quellen nicht liefern, ist die Größe der Lücke.

Für 6061-T6 berichten sie rund 276 MPa Streckgrenze und 310 MPa Zugfestigkeit, für 7075-T6 rund 503 MPa Streckgrenze und 572 MPa Zugfestigkeit¹⁵¹⁶¹⁷. Keine Quelle dieses Satzes nennt T4- oder T5-Werte für eine der beiden Legierungen, daher lässt sich der Festigkeitsunterschied zwischen T4, T5 und T6 für eine genannte Legierung hier nicht belegen¹⁵¹⁶¹⁷.

Eine Falle verdient Erwähnung: T-Zustände gelten für aushärtbare Legierungen (2000er-, 6000er- und 7000er-Serie), H-Zustände dagegen für nicht aushärtbare Legierungen wie 5052²⁷. Eine T6-Angabe auf einem 5052-Bauteil ist keine enge Spezifikation, sondern eine falsche²⁷.

Platte, die präzisionsbearbeitet wird: T6 gegenüber T651

T6 und T651 sind beide lösungsgeglüht und künstlich ausgehärtet. T651 fügt einen kontrollierten Reckungsschritt hinzu, eine bleibende Dehnung von 1 bis 3%, die nach dem Abschrecken und vor dem Auslagern erfolgt²⁷.

Diese Reckung baut Eigenspannungen ab und verbessert die Maßstabilität, was die Quelle als wichtig für Plattenhalbzeug bezeichnet, das präzisionsbearbeitet wird²⁷. Das ist die klarste Zustandsentscheidung, die die Evidenz trägt.

Wird das Bauteil aus Platte gefertigt und kommt es auf Maßstabilität an, dann ist der Zustand, der als eigenspannungsabbauend beschrieben wird, T651, nicht das einfache T6²⁷. Der Wert von 1 bis 3% ist die Beschreibung eines Lieferantenquellenwerts für die Reckung, keine Norm, also als Mechanismus zu behandeln, nicht als auszulegende Toleranz²⁷.

Bevor das Angebot fixiert wird, sollte der Einkäufer bestätigen, in welchem Zustand die Platte tatsächlich beschafft wird, denn das Zertifikat wird ihn nennen und die Bearbeitungsfolge hängt davon ab.

Der Zustand verändert das Schneidverhalten, deshalb muss der Prozessweg angegeben werden

Wärmebehandlung ist nicht nur eine Eigenschaftsänderung. Sie verändert Gefüge, Härte und Eigenspannungen, was Schneidkräfte, Werkzeugverschleiß und Spannachbearbeitung beeinflusst³.

Derselben Quelle zufolge kann sich ein Material nach dem Weichglühen zwar leicht spanen, bei der Nachbearbeitung aber schmieren oder ziehen, weil innere Spannungen umverteilt wurden³. Höhere Härte erhöht die Schneidkräfte und beschleunigt den Werkzeugverschleiß, während Weichglühen beides reduziert³.

Das Verzugsrisiko gehört in dieselbe Kette. Eigenspannungen im Halbzeug, Verzug nach dem Schruppen und Schneidwärme werden als werkstoffliche Faktoren gelistet, die die erreichbare Toleranz beeinflussen, und dünne Aluminiumteile können sich verziehen, wenn zu viel Material ungleichmäßig entfernt wird²⁰.

Spanverhalten, Oberflächengüte, Verschleißbilder und Spannungsarmutungsanforderungen sollen sich zwischen 7075, 7050 und 6061 auf denselben Maschinen deutlich unterscheiden²². Ein stabiler Weg kann lauten: schruppen, dann spannungsarm glühen, dann fertigen — oder weich bearbeiten, dann wärmebehandeln, dann Funktionsflächen schleifen; der Lieferant sollte den Weg benennen, bevor er eine Fähigkeit anbietet²⁹.

Keine Quelle dieses Satzes quantifiziert Verzug oder Eigenspannungen speziell für T4, T5 oder T6, und keine nennt eine zustandsspezifische Spannungsarmutungspraxis, daher ist der Weg eine Frage an den Lieferanten, keine anzunehmende Regel³²⁰²⁹.

Bestätigen Sie, dass der Lieferant den Zustand fertigen und zertifizieren kann

Die Evidenzkette für eine Zustandsaussage besteht aus Werkstoff- und Funktionsprüfergebnissen plus Rückverfolgbarkeitsdokumentation, nicht aus einer mündlichen Zusicherung. PPAP-Dokumentation umfasst Werkstoff- und Funktionsprüfergebnisse, Maßberichte, erste Prozessstudien und Labordokumentation, die bestätigt, dass das Prüflabor den branchenüblichen regulatorischen Normen entspricht¹⁴.

In Luft- und Raumfahrtprogrammen verlangt AS9100 Rev D vollständige Materialrückverfolgung mit 100%iger Dokumentenaufbewahrung vom Rohmaterial bis zum fertigen Teil über mindestens 10 Jahre, und Zertifikate sollten aktuell und von einer IAQG-anerkannten Zertifizierungsstelle ausgestellt sein²⁸.

Keine Quelle dieses Satzes nennt einen Härte- oder Zugprüfnorm für die Verifizierung von T4, T5 oder T6 an Aluminium, daher geht es bei den folgenden Prüfungen um eingeforderte Evidenz, nicht um eine vorgeschriebene Prüfmethodik¹⁴²⁸³¹.

Rechtfertigt die Funktion den Aufpreis für Legierung und Zustand?

Zustand und Legierung fließen beide in die Kosten ein, aber die Quellen liefern sie mit unterschiedlicher Auflösung. T5 wird als günstiger als T6 angegeben²⁷.

Auf Legierungsebene trägt 7075-T6 einen typischen Preisaufschlag von +30-40% gegenüber 6061¹⁶. Menge wirkt auf Stückpreis und Lieferzeit gegenläufig.

Für ein großes, einfaches, mechanisch bearbeitetes Aluminiumteil reichen die zitierten Werte von £1,209.60 bei 8 Tagen für ein Einzelstück bis zu £662.40 bei 60 Tagen ab 1000 Stück¹². Der Einkäufer sollte das als Trade-off lesen, nicht als Rabatt: Der Stückpreis sinkt, während die Lieferzeit steigt¹².

Was fehlt, ist die zustandsspezifische Zahl. Keine Quelle nennt eine T4/T5/T6-Preisdifferenz, Mindestbestellmenge oder Lieferzeit für dieselbe Legierung und dasselbe Teil, daher muss der Aufpreis für den Wechsel von T5 auf T6 im Angebot genannt werden, statt sich schätzen zu lassen^12162627.

Oberflächenbehandlung: In der RFQ kennzeichnen, der Zustand schließt sie aber nicht aus

Aluminium lässt sich mit einem breiten Spektrum an Oberflächenbehandlungen kombinieren, darunter Eloxieren, Harteloxierung und Pulverbeschichtung²³. Die RFQ-Leitfaden listet Eloxieren, Konversionsschicht, Strahlen, Polieren, Lackieren oder mechanisch bearbeitet als Optionen, die Legierungswahl, Abklebung, Maße und Aussehen beeinflussen²⁴.

Wichtiger als der Zustand ist hier die Reihenfolge: Eloxieren bringt eine messbare Schichtdicke auf das Bauteil, die berücksichtigt werden muss, wenn das Design enge Toleranzen hat²³. Das ist eine Bemessungsentscheidung und gehört in die RFQ (Angebotsanfrage), damit Abklebung und Dickenaufmaß im Angebot landen und nicht erst bei der Prüfung auffallen²³²⁴.

Was die Quellen nicht leisten, ist die Verknüpfung eines bestimmten Zustands mit einem bestimmten Oberflächenergebnis. Keine Quelle dieses Satzes sagt, ob sich T4, T5 oder T6 beim Eloxieren, Lackieren oder in anderer Verträglichkeit unterscheiden, daher schließt die Oberflächenwahl einen Zustand für sich genommen weder ein noch aus²³²⁴.

Wo die Quellen bei Zustandswerten widersprechen oder schweigen

Die folgende Tabelle trennt Belegtes von Fehlendem. Die T6-Festigkeitswerte werden durchgängig von drei Publishern berichtet, was sie verwendbar macht; die Spalten für T4 und T5 bleiben leer, weil keine Quelle dieses Satzes sie füllt.

Was die Quellen nicht belegen

• Keine Quelle nennt Streckgrenzen- oder Zugfestigkeitswerte für T4 oder T5 für eine bestimmte Legierung, daher fehlt der Festigkeitsunterschied T4 vs. T5 vs. T6 für eine Legierung.
• Keine Zerspanbarkeitsbewertung und keine Schnittgeschwindigkeitsempfehlung je Zustand für Aluminium.
• Keine quantifizierten Verzugs- oder Eigenspannungsdaten je Zustand und kein zustandsspezifisches Spannungsarmutungsrezept.
• Keine Aussage dazu, welche Zustände mit Eloxieren, Lackieren oder anderen Oberflächenbehandlungen verträglich oder unverträglich sind.
• Keine T4/T5/T6-spezifischen Kosten-, Mindestbestellmengen- oder Lieferzeitdaten.
• Kein Beleg für die Eigenwärmebehandlung eines Lieferanten oder eine zertifizierte Subunternehmerfähigkeit für einen bestimmten Zustand.
• Keine benannte Prüf- oder Testmethode beziehungsweise Norm zur Verifizierung des T4/T5/T6-Zustands, etwa eine Härte- oder Zugprüfnorm.
• Keine Anwendungsempfehlung speziell für T4; T4 wird in der Frage genannt, aber von keiner Quelle abgedeckt.
• Keine Quelle behandelt T4/T5/T6 für eine genannte Legierung wie 6061 oder 7075 in einer einzigen Vergleichstabelle.