Aluminium 2024 ist eine wärmebehandelbare Al-Cu-Mg-Legierung, die eine relativ hohe Festigkeit, gute Ermüdungseigenschaften und ein geringes Gewicht vereint. Sie findet breite Anwendung in Konstruktionen für die Luft- und Raumfahrt, in Transportmitteln, in Hydrauliksystemen und bei präzisen mechanischen Bauteilen.
In diesem Leitfaden zum 2024er-Aluminium wird erläutert, warum die Angabe von lediglich “2024er-Aluminium” in einer Zeichnung beim Einkauf von Sonderanfertigungen nicht ausreicht. Der Härtungszustand, die Produktform, die Walzrichtung, der Oberflächenschutz und die Prüfnorm beeinflussen die Leistungsfähigkeit des Bauteils, die Bearbeitungsstabilität, die Lieferzeit und die Kosten.
Was ist 2024-Aluminium?
2024 ist eine Aluminium-Knetlegierung der 2xxx-Reihe. Kupfer und Magnesium sind die wichtigsten Verstärkungselemente, während Mangan zur Steuerung der Mikrostruktur und des Rekristallisationsverhaltens beiträgt.
| Element | AA 2024 Massenanteil |
| Kupfer (Cu) | 3.8%–4.9% |
| Magnesium (Mg) | 1.2%–1.8% |
| Mangan (Mn) | 0.30%–0.90% |
| Silizium (Si) | ≤0,50% |
| Eisen (Fe) | ≤0,50% |
| Zink (Zn) | ≤0,25% |
| Chrom (Cr) | ≤0,10% |
| Titan (Ti) | ≤0,15% |
| Aluminium (Al) | Rest |
Der relativ hohe Kupfergehalt erhöht zwar die Festigkeit, verringert jedoch gleichzeitig die allgemeine Korrosionsbeständigkeit. Aus diesem Grund müssen Bauteile aus der Sorte 2024 in der Regel je nach Einsatzumgebung eloxiert, chemisch konvertiert, lackiert oder mit einem Alclad-Schutz versehen werden.
Die Sorte 2024 und die chinesische Sorte 2A12 weisen ähnliche Legierungssysteme auf, entsprechen jedoch nicht genau denselben Werkstoffnormen, Zusammensetzungsbereichen oder Leistungsanforderungen. Sie dürfen ohne technische Bestätigung nicht gegenseitig ersetzt werden.
Eigenschaften von 2024-O-Aluminium
2024-O ist Aluminium der Sorte 2024 im geglühten Zustand. Dieser Zustand weist eine geringere Festigkeit und Härte auf, dafür aber eine bessere Duktilität und Formbarkeit, wodurch er sich zum Biegen, Stanzen, Tiefziehen und für nachfolgende Wärmebehandlungen eignet.
Im Folgenden sind typische Referenzwerte für 2024-O aufgeführt:
| Eigentum | Typischer Wert für 2024-O | Bedeutung für die Teilebeschaffung |
| Dichte | ca. 2,78 g/cm³ | Geeignet für Leichtbaukonstruktionen |
| Elastizitätsmodul | ca. 73,1 GPa | Gibt die Beständigkeit des Werkstoffs gegen elastische Verformung an |
| Höchste Zugfestigkeit | ca. 186 MPa | Typische Festigkeit vor dem Zugbruch |
| Streckgrenze | ca. 76 MPa | Oberhalb dieser Spannung kann es zu einer bleibenden Verformung kommen |
| Bruchdehnung | ca. 22% | Geeignet für starke plastische Verformung und komplexe Umformung |
| Brinell-Härte | ca. 47 HB | Das Material ist relativ weich, daher müssen Klemmspuren vermieden werden |
| Scherfestigkeit | ca. 124 MPa | Dient zur Bewertung von schubbeanspruchten Bereichen und Verbindungskonstruktionen |
| Schermodul | ca. 28 GPa | Gibt die Beständigkeit des Werkstoffs gegen Scherbeanspruchung an |
| Poisson-Zahl | ca. 0,33 | Wird bei statischen Berechnungen und der Finite-Elemente-Analyse verwendet |
| Bezug: Ermüdungsfestigkeit | ca. 90 MPa | Basierend auf 5 × 10⁸ vollständigen Spannungs-Dehnungs-Zyklen |
Diese Werte sind typische Messdaten, die unter bestimmten Probenbedingungen ermittelt wurden, und stellen keine garantierten Zulassungswerte für jedes 2024-O-Produkt dar. Die endgültigen Anforderungen müssen sich nach der Produktform, der Dicke, der Probenahmerichtung, der geltenden Norm und dem Materialzertifikat richten.
Elastizitätsmodul von Aluminium 2024
Der Elastizitätsmodul von 2024-O-Aluminium beträgt etwa 73,1 GPa bzw. 10,6 Msi.
Der Elastizitätsmodul gibt die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs gegen Zug- oder Druckverformung im elastischen Bereich an und spiegelt in erster Linie dessen Steifigkeit wider. Er ist kein Ersatz für die Zugfestigkeit oder die Streckgrenze.
Die Werte für den Elastizitätsmodul von 2024-O, T351 und T851 sind zwar ähnlich, doch unterscheiden sich diese Zustände hinsichtlich Festigkeit, Härte, Dehnung und Restspannung erheblich. Daher bedeuten ähnliche Werte für den Elastizitätsmodul nicht, dass diese Zustände austauschbar sind.
Warum muss der Härtegrad von Aluminium aus dem Jahr 2024 angegeben werden?
Der Härtegrad bestimmt die Festigkeit, die Duktilität, die Restspannung und das Bearbeitungsverhalten des Bauteils. Wenn der Härtegrad in der Zeichnung nicht angegeben ist, können verschiedene Lieferanten völlig unterschiedliche Rohstoffe verwenden.
| Temperament | Hauptmerkmale | Gängige Produkte und Anwendungsbereiche |
| 2024-O | Geringe Festigkeit bei guter Duktilität und Formbarkeit | Tiefgezogene Teile, Biegeteile, komplex geformte Teile und Rohlinge für die anschließende Wärmebehandlung |
| 2024-T3 | Lösungsglühend, kaltverformt und natürlich gealtert | Bleche, Flugzeugaußenhaut und Strukturbauteile, die zyklischen Belastungen ausgesetzt sind |
| 2024-T4 | Lösung: wärmebehandelt und natürlich gereift | Teile, die eine gewisse Duktilität erfordern und anschließend weiterverarbeitet werden müssen |
| 2024-T351 | Durch Dehnen entspannt und auf natürliche Weise gereift | CNC-gefräste Blechteile, Halterungen, Verbindungselemente und Präzisionsbauteile |
| 2024-T3511 | Durch Dehnen spannungsfrei gemacht, natürlich gealtert und soweit zulässig gerichtet | Stangen, Rohre, Strangpressprofile und lange, wellenförmige Teile |
| 2024-T851 | Durch Dehnen entlastet und künstlich gealtert | Bauteile mit hoher Streckgrenze und nachgewiesenen Belastungsanforderungen |
2024-O eignet sich für die Umformung, sollte jedoch nicht als Standard-Endzustand für stark beanspruchte Bauteile angesehen werden. Sind nach der Umformung eine Lösungsglühung und eine Alterung erforderlich, müssen Wärmeverformungen, Maßtoleranzen und die anschließende Endbearbeitung im Voraus berücksichtigt werden.
Wie sollten verschiedene Produktformen ausgewählt werden?
Aluminium 2024 ist als Blech, Platte, Stange, Rohr, Strangpressprofil und Schmiedeteil erhältlich. Die Produktform beeinflusst die Materialeigenschaften, die Kornrichtung, die Bearbeitungszugabe und die Beschaffungsvorlaufzeit.
- Blatt: Geeignet für Verkleidungen, Abdeckungen, gebogene Teile und leichte Gehäuse.
- Tafel: Geeignet für CNC-gefräste Halterungen, Sockel, Verbinder und tragende Konstruktionen.
- Bar: Geeignet für Wellen, Hülsen, Kolben und rotierende Teile.
- Röhre: Geeignet für den Einsatz in der Hydraulik, der Luft- und Raumfahrt sowie für leichte Hohlkonstruktionen.
- Extrusionen: Geeignet für lange Rahmen, Führungsschienen und Bauteile mit konstantem Querschnitt.
- Schmiedestücke: Geeignet für stark beanspruchte Bauteile, bei denen eine kontrollierte Kornorientierung erforderlich ist.
Die Legierungssorte, der Härtezustand, die Produktform und die Werkstoffnorm sollten alle in den Beschaffungsanforderungen angegeben werden. So können beispielsweise 2024-T351-Bleche und 2024-T3511-Strangpressstangen allein aufgrund der Legierungsbezeichnung nicht als identischer Werkstoff betrachtet werden.
Wie sollten die Werkstoffe 2024, 6061 und 7075 ausgewählt werden?
| Vergleich Artikel | 2024 Aluminium | 6061 | 7075 |
| Primäres Legierungssystem | Al-Cu-Mg | Al-Mg-Si | Al-Zn-Mg-Cu |
| Kraftstufe | Relativ hoch | Mittel | Sehr hoch |
| Ermüdungsverhalten | Geeignet für zyklisch belastete Bauwerke | Geeignet für allgemeine industrielle Lasten | Hängt vom Temperament und der Einsatzumgebung ab |
| Korrosionsbeständigkeit | Relativ niedrig | Gut | Relativ niedrig |
| Schweißbarkeit bei herkömmlichen Fusionsschweißverfahren | Schlecht | Gut | Schlecht |
| CNC-Bearbeitbarkeit | Gut | Gut | Gut |
| Typische Anwendungen | Flugzeug- und Raumfahrtkonstruktionen, Getriebe und Hydraulikkomponenten | Automatisierungstechnik, Gehäuse und allgemeine Konstruktionen | Stark beanspruchte Konstruktionen, Vorrichtungen und Bauteile für die Luft- und Raumfahrt |
6061 eignet sich für Schweißkonstruktionen, allgemeine mechanische Belastungen und korrosive Umgebungen. 7075 eignet sich für gewichtssensible Konstruktionen, die hohen statischen Belastungen ausgesetzt sind. 2024 eignet sich für Bauteile, bei denen Ermüdungsfestigkeit und Gewichtsreduzierung eine wichtige Rolle spielen.
Die Materialauswahl darf sich nicht allein auf die Zugfestigkeit stützen. Auch die Art der Belastung, die Einsatzbedingungen, die Fügeverfahren, der Oberflächenschutz und die Prüfanforderungen müssen berücksichtigt werden.
CNC-Bearbeitungseigenschaften von Aluminium der Sorte 2024-O
2024-O weist eine relativ geringe Härte auf, sodass vergleichsweise geringe Schnittkräfte erforderlich sind. Allerdings neigt das weichere Material eher zu Werkzeuganhaftungen, Aufbauschneiden, Graten und Verformungen durch die Spannvorrichtung.
Bei der Bearbeitung sollten folgende Punkte beachtet werden:
- Verwenden Sie scharfe Schneidwerkzeuge, die für Aluminiumlegierungen ausgelegt sind.
- Sorgen Sie für eine effektive Spanabfuhr, um zu verhindern, dass die Späne die Oberfläche erneut zerkratzen.
- Reduzieren Sie den Spanndruck bei dünnwandigen und weichen Werkstücken.
- Lassen Sie nach der Grobbearbeitung eine gleichmäßige Aufmaßzugabe stehen.
- Unterstützung für Bohrungen, dünne Wände und lange auskragende Elemente hinzufügen.
- Die Anforderungen an die Entgrätung sind in die Bearbeitungs- und Prüfprozesse einzubeziehen.
2024-O bietet nicht unbedingt stabilere Abmessungen als T351. Bei präzisen CNC-Teilen, bei denen ein erheblicher Materialabtrag erforderlich ist, bietet T351 im Allgemeinen eine besser geeignete Kombination aus Festigkeit und Spannungszustand.
How Can Machining Distortion in 2024 Parts Be Controlled?
After extensive one-sided machining of 2024 plate, redistribution of internal stress may cause bowing, twisting, or changes in flatness. Thin walls, deep cavities, and asymmetrical structures carry a higher risk.
Zu den gängigen Bekämpfungsmethoden gehören:
- Select an appropriate material temper and blank thickness according to the part geometry.
- Use symmetrical, layered, and alternating rough-machining toolpaths.
- Allow an interval for stress redistribution after rough machining.
- Leave a uniform finishing allowance on critical dimensions.
- Use low-distortion fixtures and appropriate support positions.
- Reinspect flatness, parallelism, and profile in the free state.
Stress-relieved tempers such as T351 can reduce the risk of distortion, but they cannot guarantee that a part will remain completely distortion-free. Toolpaths, part geometry, workholding, and material batch must still be controlled together.
Why Is Rolling Direction Important?
Rolled plate has longitudinal, transverse, and short-transverse directions. Strength, elongation, and fracture behavior may differ between these directions.
For load-bearing structures and thin-walled parts, the drawing or purchasing document should specify:
- The principal load direction of the part;
- The material rolling direction;
- The sampling direction shown in the material certificate;
- Whether changing the part nesting direction is permitted;
- Whether short-transverse properties are required.
Specifying only the alloy and temper does not fully define a structural part with directional property requirements.
Common Custom 2024 Aluminum Parts
2024 aluminum is suitable for lightweight load-bearing and precision connection components, including:
- Luft- und Raumfahrt structural brackets and connectors;
- Fuselage frames and internal reinforcements;
- Zahnräder, worm gears, and couplings;
- Schächte, bushings, and sleeves;
- Hydraulic valve bodies and cylinder components;
- Pistons and motion-system components;
- High-strength bolts, nuts, and fasteners;
- Precision fixtures and inspection tooling.
The material temper should be selected separately according to the part load, forming method, machining route, and service environment. Not every part should use the same temper.
Surface Treatments for 2024 Aluminum
Because 2024 has a relatively high copper content, surface protection is usually an important purchasing requirement.
- Eloxieren: Improves corrosion resistance and surface wear resistance. The copper content may affect color consistency, so appearance parts should be confirmed with a sample first.
- Hard anodizing: Suitable for wear surfaces. Holes, threads, and mating surfaces require coating-thickness compensation or masking.
- Chemical conversion coating: Produces a thin protective layer and can serve as a paint base or be used where electrical contact is required.
- Gemälde: Suitable for parts requiring color, environmental isolation, and additional protection.
- Electroless nickel plating: Can improve surface hardness and wear resistance, but pretreatment, adhesion, and dimensional buildup must be validated.
- Alclad sheet: Uses an aluminum cladding layer to improve corrosion resistance. Exposed core material at machined or drilled locations still requires a protection assessment.
Alclad should be translated as “aluminum-clad” or “aluminum-alloy clad sheet”; it must not be interpreted as galvanizing.
Common Inspection Items
Inspection of custom 2024 aluminum parts should be based on drawing requirements.
- Material certificate: Confirms the alloy, temper, heat or lot number, and applicable specification.
- Dimensional inspection: Checks critical dimensions, tolerances, hole locations, and fit relationships.
- Geometric tolerance inspection: Confirms flatness, parallelism, perpendicularity, and profile.
- Oberflächenrauheit: Verifies the machined quality of sealing, sliding, and mating surfaces.
- Coating inspection: Checks coating thickness, coverage, color, and masked areas.
- First article inspection: Confirms process and drawing compliance before batch production.
- Batch traceability: Links raw material, production batch, and inspection records.
Inspection items should be defined before quotation. Adding reports after batch production has been completed usually increases cost and extends the lead time.
How Can a Reliable 2024 Aluminum Machining Partner Be Selected?
A reliable supplier must do more than perform milling or turning. It should also understand how the material temper and product form affect part performance.
The following points can be reviewed when evaluating a supplier:
- Whether it can purchase the correct 2024 temper and product form according to the drawing;
- Whether it can provide traceable material certificates;
- Whether it has experience controlling distortion in thin-walled, deep-cavity, and high-material-removal parts;
- Whether it can coordinate heat treatment, surface treatment, and final dimensional reinspection;
- Whether it can provide dimensional or first article inspection reports in the agreed format;
- Whether it identifies tolerance, workholding, or surface-treatment risks before production.
Weldo Machining can evaluate the machining route based on the drawing, material temper, critical tolerances, and quantity. Buyers can review the processing capabilities on the CNC machining service page or submit drawings for engineering review through the file upload page.
Why Is Lead Time Important for Custom 2024 Parts?
Not every 2024 temper and size is readily available. Special thicknesses, Alclad sheet, aerospace material specifications, or materials requiring complete traceability documentation may require additional procurement time.
The complete lead time usually includes:
- Raw-material procurement and certificate verification;
- Process review and fixture preparation;
- Rough and finish machining;
- Heat treatment or stress control;
- Surface treatment;
- Final inspection and documentation preparation.
For projects with assembly deadlines, the target delivery date should be stated during the quotation stage, and material availability should be confirmed. Comparing machining time alone does not accurately indicate the final delivery date.
How Can the Machining Cost of 2024 Aluminum Parts Be Controlled?
Effective cost control starts with the drawing and purchasing requirements.
- Prioritize standard sizes: Special thicknesses and nonstandard tempers increase material cost and procurement time.
- Separate critical tolerances: Apply tight requirements only to mating, sealing, and locating dimensions.
- Reduce deep cavities and thin walls: This lowers costs associated with tool overhang, distortion control, and repeated setups.
- Standardize hole diameters and threads: This reduces the number of tools and tool changes.
- Combine similar batches: This spreads programming, fixture, and first article inspection costs.
- Define the inspection scope: Request only the reports and certificates that the project actually requires.
- Determine surface treatment in advance: This prevents post-machining changes to dimensional compensation and masking plans.
Cost reduction must not rely on unauthorized temper substitutions, removal of critical inspections, or relaxation of functional dimensions.
What Information Is Required When Requesting a Quote for 2024 Aluminum Parts?
A complete request for quotation should include:
- 2D-Zeichnungen und 3D-Modelle;
- The complete material designation and temper;
- Product form or applicable material standard;
- Critical dimensions, tolerances, and GD&T requirements;
- Surface roughness and appearance requirements;
- Heat-treatment und surface-treatment specifications;
- Prototype, initial-batch, and annual demand quantities;
- Material certificate and inspection report requirements;
- Packaging, traceability, and target delivery date.
The more complete this information is, the easier it is for the supplier to provide an accurate process plan, price, and delivery schedule.
FAQ of 2024 aluminum guide
What Is the Young’s Modulus of 2024 Aluminum?
The Young’s modulus of 2024-O is approximately 73.1 GPa. Young’s modulus indicates stiffness, not ultimate tensile strength or yield strength.
Is 2024-O Suitable for Manufacturing Highly Loaded Parts Directly?
2024-O has relatively low strength and is primarily used for forming and subsequent heat treatment. T3, T351, T851, or another verified temper should be selected according to the load requirements of highly loaded parts.
Is 2024 Aluminum Stronger Than 6061?
In commonly used strengthened tempers, 2024 generally provides higher strength and better fatigue performance, but its corrosion resistance and weldability are generally lower than those of 6061.
Can 2024 Aluminum Be Welded?
2024 is not suitable for conventional fusion welding. Structural designs generally use bolted, riveted, or other verified joining methods.
Is 2024 Aluminum Corrosion Resistant?
2024 has relatively low general corrosion resistance. Surface protection and galvanic corrosion isolation should be planned for humid, salt-spray, or dissimilar-metal contact environments.
Are 2024-O and 2024-T351 Interchangeable?
They are not directly interchangeable. Their strength, hardness, ductility, and residual stress conditions differ, so the design and material specification must be reviewed before substitution.
