Metalle im Fokus

Unterschiede, Eigenschaften und Tipps für die Laserbearbeitung

In der modernen Metallverarbeitung ist es entscheidend, die Eigenschaften verschiedener Metalle zu kennen – insbesondere, wenn präzise und wirtschaftliche Fertigungsmethoden wie das Laserschneiden zum Einsatz kommen. Ob Stahl, Edelstahl oder Aluminium: Jedes dieser Metalle bringt eigene Stärken, Herausforderungen und Bearbeitungsanforderungen mit sich.

Stahl: Der robuste Klassiker für Konstruktion und Maschinenbau

Zusammensetzung und Eigenschaften:
Stahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff (0,02–2,1 %) – häufig ergänzt durch Mangan, Nickel oder Chrom zur Optimierung von Härte, Festigkeit oder Zähigkeit. Typische Handelsbezeichnungen wie S235 oder C45 geben Auskunft über Streckgrenzen und Materialeigenschaften.

• Oberflächenoptik: Typischerweise erscheint Stahl in seiner Rohform matt und grau, manchmal mit einem bläulichen oder leicht grünlichen Schimmer. Unbehandelter Stahl neigt dazu, ohne Schutzbeschichtung zu rosten, was an rötlichen oder bräunlichen Rostflecken sichtbar wird.
• Magnetismus: Die meisten Stahlsorten sind magnetisch, was häufig als einfacher Identifikationstest dient.
• Gewicht & Dichte: Mit einer Dichte von etwa 7,85 g/cm³ ist Stahl schwerer als Leichtmetalle wie Aluminium.
• Oberflächenstruktur: Sichtbare Bearbeitungsspuren, Schweißnähte oder mechanische Bearbeitung (z. B. Nieten und Schweißpunkte) können vorhanden sein.

Handelsübliche Bezeichnungen:

• Konstruktionsstahl: Oft bezeichnet mit Normen wie S235, S355 (die Zahlen geben die Mindeststreckgrenze in N/mm² an).
• Werkzeugstahl: Kennzeichnungen wie C45, H13 etc.
• Vergütungs- oder Einsatzstähle: Mit spezifischen Bezeichnungen, die auf die Legierung und Wärmebehandlung hinweisen.

Typische Eigenschaften & Anwendungen:

• Hohe Festigkeit und Belastbarkeit
• Gute Schweißbarkeit (abhängig von der Sorte)
• Weit verbreitet im Maschinenbau, Bauwesen, Automobilindustrie, Schiffbau und allgemeinen Konstruktionen

Laserschneiden von Stahl:
Stahl lässt sich effizient mit Laser schneiden. Sauerstoff als Schneidgas sorgt für schnelle, oxidierende Schnitte, während Stickstoff saubere, oxidfreie Kanten liefert. Bei dickeren Blechen sollte die Wärmeeinwirkung sorgfältig beachtet werden, um Verzug zu vermeiden.

Edelstahl: Korrosionsbeständig, hygienisch und langlebig

Zusammensetzung und Eigenschaften:
Edelstahl ist durch einen Chromanteil ab 10,5 % definiert. Varianten wie V2A (1.4301) und V4A (1.4401/1.4571) enthalten oft zusätzlich Nickel und Molybdän – ideal für aggressive oder feuchte Umgebungen.

Erkennungsmerkmale:

• Oberflächenoptik: Edelstahl zeichnet sich durch eine glänzende, oft spiegelnde Oberfläche aus, die sehr homogen und ästhetisch ansprechend wirkt. Selbst nach längerem Gebrauch zeigt Edelstahl in der Regel keine Rostflecken oder Verfärbungen, da die Chromoxidschicht vor Korrosion schützt.
• Magnetismus: Je nach Legierung (z. B. austenitische Edelstahltypen wie 1.4301) kann Edelstahl unmagnetisch sein. Andere Sorten, wie ferritische oder martensitische Edelstähle, sind magnetisch.
• Gewicht & Dichte: Die Dichte liegt ähnlich wie bei Baustahl (ca. 7,8–8,0 g/cm³), vermittelt aber durch die hochwertigen Legierungselemente oftmals einen edleren Eindruck.
• Reaktionsverhalten: Edelstahl reagiert kaum mit Umwelteinflüssen, was ihn ideal für hygienische und korrosive Umgebungen macht.

Handelsübliche Bezeichnungen:

• V2A (1.4301): Häufig verwendet in Küchen, in der Lebensmittelindustrie und im Innenausbau.
• V4A (1.4401/1.4571): Enthält zusätzlich Molybdän und wird in maritimen Anwendungen sowie in aggressiven Umgebungen eingesetzt.
• Formate: Bleche, Stangen, Rohre und Profile in diversen Fertigungszuständen.

Typische Eigenschaften & Anwendungen:

• Hervorragende Korrosionsbeständigkeit, auch unter feuchten oder chemisch aggressiven Bedingungen
• Gute Hygiene- und Reinigungseigenschaften
• Verwendung in Architektur, Chemieanlagenbau, Medizintechnik, Fahrzeugbau und dekorativen Anwendungen

Laserschneiden von Edelstahl:
Hohe Präzision und brillante Schnittkanten sind beim Laserschneiden von Edelstahl Standard – vorausgesetzt, es wird Stickstoff als Schneidgas verwendet. Die geringere Wärmeleitfähigkeit sorgt für saubere Schnitte, erfordert aber präzise Laserparameter.

Aluminium: Leicht, vielseitig und technisch anspruchsvoll

Zusammensetzung und Eigenschaften:
Aluminium ist mit 2,7 g/cm³ deutlich leichter als Stahl oder Edelstahl. Die natürlichen Oxidschichten bieten guten Korrosionsschutz. Reinaluminium (z. B. EN AW-1050) und Legierungen (z. B. EN AW-6061) sind weit verbreitet.

• Oberflächenoptik: Aluminium erscheint in seiner Naturform silbrig-weiß und glänzend. Dank der natürlichen Oxidschicht wirkt die Oberfläche oft gleichmäßig und kann zusätzlich eloxiert werden, um verschiedene Farben zu erzielen.
• Magnetismus: Aluminium ist nicht magnetisch, was ein klares Unterscheidungsmerkmal gegenüber Stahl und manchen Edelstählen darstellt.
• Gewicht & Dichte: Deutlich leichter als Stahl und Edelstahl, was besonders bei Leichtbaukonstruktionen auffällt.
• Verformbarkeit & Reflexion: Aufgrund seiner Leichtigkeit und Flexibilität ist Aluminium in vielen Anwendungsbereichen bevorzugt. Seine Oberfläche reflektiert Licht und Laserstrahlen stark, was beim Bearbeiten zu beachten ist.

Handelsübliche Bezeichnungen:

• Reinaluminium: Beispielsweise EN AW-1050 (über 99 % Aluminiumgehalt).
• Aluminiumlegierungen: Kennzeichnungen wie EN AW-6061, EN AW-6082, etc., die spezifische Legierungseigenschaften widerspiegeln.
• Formate: Bleche, Profile, Rohre und Gussteile.

Typische Eigenschaften & Anwendungen:

• Sehr leicht und dennoch relativ fest, besonders in legierter Form
• Hervorragende Wärme- und elektrische Leitfähigkeit
• Breiter Einsatz in der Luft- und Raumfahrt, im Fahrzeugbau, im Bauwesen, in Verpackungen und der Elektroindustrie

Laserschneiden von Aluminium:
Aufgrund der hohen Reflexion ist Aluminium eine Herausforderung in der Lasermaterialbearbeitung. Es bedarf leistungsstarker Faserlaser und spezieller Sicherheitsmaßnahmen. Stickstoff verhindert Oxidation an den Kanten – jedoch sind Nachbearbeitungen aufgrund möglicher Grate häufig erforderlich.

Fazit: Metall ist nicht gleich Metall – und das ist entscheidend für Ihre Bearbeitung

Für Metallverarbeiter ist die Kenntnis über Materialeigenschaften mehr als nur Theorie – sie entscheidet über Effizienz, Qualität und Wirtschaftlichkeit in der Produktion. Moderne Lasermaschinen ermöglichen hochpräzise Schnitte bei Stahl, Edelstahl und Aluminium – doch nur mit dem richtigen Know-how lassen sich optimale Ergebnisse erzielen.

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