6061 vs. 6063 Aluminium: gleiche Steifigkeit, bis zu 1,9× die Streckgrenze

Wenn Sie zwischen Aluminium 6061 und 6063 wählen, verbirgt das Datenblatt gerade die nützlichste Tatsache. Die meisten Vergleiche hören bei „6061 ist fester, 6063 sieht besser aus“ auf. Das stimmt, und genau so zahlen Einkäufer am Ende für 6061, um eine Stange zu reparieren, die sich durchbiegt — ein Problem, das 6061 nicht lösen kann. Die beiden Legierungen haben nahezu dieselbe Steifigkeit, die Wahl entscheidet sich also an Biegung, Beulfestigkeit, Oberfläche und Kosten und nicht an einer einzelnen Festigkeitszahl. Dieser Leitfaden liefert Ihnen die Chemie, eine Eigenschaftstabelle mit Quellen, die Durchbiegungsrechnung und eine Entscheidungstabelle für Rohr- und Stangenprogramme.

Die kurze Antwort: 6061 vs. 6063 Aluminium in einem Absatz

6061-T6 ist die festere Legierung — etwa 270 MPa Streckgrenze gegenüber 140 MPa bei 6063-T5 —, während sich 6063 zu dünneren Wandstärken strangpressen lässt, eine sauberere eloxierte Oberfläche annimmt und in der Herstellung meist weniger kostet. Beide haben einen Elastizitätsmodul von rund 68–69 GPa, ein Rohr aus 6061 und eines aus 6063 mit gleichem Durchmesser und gleicher Wandstärke biegen sich unter gleicher Last also nahezu exakt gleich stark. Der Unterschied zeigt sich erst, wenn die Last hoch genug ist, um eine bleibende Biegung oder eine Delle zu hinterlassen. Daraus ergibt sich eine einfache Regel. Wenn Ihr Bauteil durch dauerhaftem Verbiegen, Beulen oder Reißen an einem Verbindungselement versagt, ist 6061 die Antwort. Wenn Ihr Teil dadurch versagt, dass es sich zu weich anfühltversagt, behebt das keine der beiden Legierungen — das tut die Rohrgeometrie. Und wenn das Teil über sein Aussehen verkauft wird, besonders in einer eloxierten Sonderfarbe, ist 6063 die sicherere Spezifikation. Die meisten Aluminium-Teleskopstangen, Poolstangen und Architekturrohre bestehen genau deshalb aus 6063: Sie sind auf Steifigkeit und Optik ausgelegt, und bei diesen Wandstärken trägt 6063 die Arbeitslast bereits. 6061 verdient seinen höheren Preis bei Konsolen, bearbeiteten Beschlägen, tragenden Rahmen und langen Stangen nahe ihrer Grenzlast.

Chemie: Warum sich 6061 und 6063 unterschiedlich verhalten

6061 enthält etwa das 1,5-Fache an Magnesium und Silizium von 6063 (Vergleich der Bereichsmittelwerte) plus gezielte Kupfer- und Chromzusätze; dieser höhere Legierungsanteil bringt Festigkeit und kostet Strangpressbarkeit und Oberfläche. Beide sind Legierungen der 6xxx-Serie, verfestigt durch Magnesiumsilizid (Mg₂Si)-Ausscheidungen, weshalb sie auf dieselben Zustände T5 und T6 ansprechen. Die registrierten Zusammensetzungsgrenzen stammen aus den International Alloy Designations and Chemical Composition Limits — die „Teal Sheets“, auf die auch ISO 209 verweist. Die für diesen Vergleich relevanten Zeilen stehen unten.

Quelle: Teal Sheets der Aluminum Association. Die Bereiche sind Registrierungsgrenzen, nicht die Analyse einer einzelnen Charge. Lesen Sie die Zeilen zu Kupfer und Eisen als die Geschichte der Oberfläche. Die Kupfer-Obergrenze von 6061 ist viermal so hoch wie die von 6063 (0,40 vs. 0,10 %), die Eisen-Obergrenze doppelt so hoch (0,7 vs. 0,35 %). Beim Eloxieren wird die Metalloberfläche in Oxid umgewandelt, und diese Elemente wandeln sich nicht sauber um, sie zeigen sich also als etwas dunklerer, gräulicher oder wärmerer Ton. Die Folge für den Einkäufer ist eine Schwankung von Charge zu Charge. Zwei Chargen 6061 können beide innerhalb der Registrierungsgrenzen liegen und dennoch sichtbar unterschiedlich eloxieren, weil die zulässige Spanne breit ist. Das ist ein optisches, kein strukturelles Risiko — und genau deshalb zählt es bei einer Stange im Handelsregal mehr als bei einer verdeckten Konsole.

Mechanische Eigenschaften nebeneinander: 6063-T5, 6063-T6 und 6061-T6

6061-T6 führt bei jedem Festigkeits- und Härtewert, 6063 führt bei der Leitfähigkeit, und beim Elastizitätsmodul steht es praktisch gleich. Die drei Zustände unten sind die, die auf Rohr- und Stangenzeichnungen auftauchen; 6063-T6 liegt zwischen den anderen beiden und ist einen Blick wert, bevor Sie zu 6061 springen.

Quelle: typische Werte aus dem MakeItFrom-Werkstoffvergleich 6061-T6 vs. 6063-T6 und aus dessen Datenblatt zu 6063-T5. Typische Werte sind Mittelwerte, keine garantierten Mindestwerte — eine Beschaffungsspezifikation sollte die Mindestwerte der maßgeblichen Norm für die Produktform nennen, etwa ASTM B221 für stranggepresstes Rohr. Drei Zeilen verdienen einen zweiten Blick. Streckgrenze ist die Last, ab der das Metall nicht mehr zurückfedert, und sie ist die Zeile, die entscheidet, ob eine Stange es übersteht, wenn sich jemand auf sie stützt. Härte steht für die Beulfestigkeit und dafür, wie gut ein geschnittenes Gewinde hält. Elastizitätsmodul ist die Zeile, die niemand liest und die darüber entscheidet, wie stark sich ein Rohr durchbiegt — und sie bewegt sich kaum. Die Dichte ist identisch, ein Legierungswechsel verändert das Gewicht eines Rohrs also nicht. Wenn ein Lieferant Ihnen sagt, 6061 ergebe bei gleicher Baugröße eine leichtere Stange, ist diese Aussage falsch; leichter wird es nur durch eine dünnere Wand, die die Festigkeit von 6061 manchmal erlaubt.

Die Steifigkeit ist gleich: Warum ein Wechsel auf 6061 ein Rohr nicht weniger federn lässt

Wie weit sich ein Rohr unter Arbeitslast durchbiegt, hängt von seinem Elastizitätsmodul und seinem Querschnitt ab, und 6061 und 6063 unterscheiden sich im Modul um etwa 1,5 %. Tauschen Sie die Legierung und behalten Sie die Rohrmaße, bleibt die Durchbiegung, die Ihr Nutzer spürt, unverändert. Das ist eines der häufigsten — und teuersten — Missverständnisse bei der Legierungswahl. Die Rechnung ist kurz. Für ein einseitig eingespanntes Rohr mit Last an der Spitze beträgt die Durchbiegung δ = F·L³ / (3·E·I), und das Flächenträgheitsmoment des Rohrs ist I = π·(D⁴ − d⁴) / 64, wobei D der Außen- und d der Innendurchmesser ist. Die Legierung geht nur über E ein. Der Durchmesser geht in der vierten Potenz ein. Die folgende Tabelle ist für einen Kragarm von 1,5 m berechnet — ungefähr ein voll ausgezogenes oberes Segment, am Verschluss gehalten — mit den obigen Formeln.

Berechnet, nicht gemessen. Eingangswerte: L = 1.500 mm; E = 68.000 MPa (6063) und 69.000 MPa (6061); Streckgrenze aus der Eigenschaftstabelle; Dichte 2,70 g/cm³. Last bei erstem Fließen = Streckgrenze × I ÷ (D/2) ÷ L. Das Modell vernachlässigt lokales Beulen dünner Wände, die Klemmspannung des Verschlusses und Dellen, die alle die reale Tragfähigkeit senken. Vergleichen Sie die Zeilen. Der Wechsel von 6063-T5 zu 6061-T6 bei 32 × 1,2 mm verringert die Durchbiegung um weniger als 2 %. Der Wechsel auf 35 mm AD in der günstigeren Legierung senkt sie um 24 % bei 10 % mehr Metall. Die Wandstärke auf 1,5 mm zu erhöhen senkt sie um 17 %, bringt aber 24 % mehr Gewicht — der Durchmesser ist der wirksamere Hebel. Die Ausfallgrenze: Wenn eine Stange, eine Schiene oder ein Rohr die Festigkeitsprüfung besteht, Nutzer sie aber „schwabbelig“ nennen, kalkulieren Sie sie nicht in 6061 neu. Erhöhen Sie zuerst den Außendurchmesser, fügen Sie zweitens ein Segment hinzu, um die freie Länge zu verkürzen, und behandeln Sie die Legierung als letzten Hebel. Unser Leitfaden zur Berechnung der Traglast von Teleskopstangen geht dieselben Formeln für mehrsegmentige Stangen durch.

Wo 6061 seinen Preis verdient: bleibende Verbiegungen, Beulen und Lasten an Verbindungselementen

6061-T6 lohnt sich, wenn das Teil nahe der Streckgrenze belastet, angeschlagen, geklemmt oder mit Gewinde versehen wird — Situationen, in denen 6063 dadurch versagt, dass es verformt bleibt, und nicht dadurch, dass es federt. Im berechneten Beispiel oben trägt das 6061-Rohr an der Spitze 155 N, bevor es bleibend verformt wird, gegenüber 80 N bei 6063-T5: dieselbe Durchbiegung, aber etwa die 1,9-fache Reserve bis zum bleibenden Schaden. Diese Reserve zählt an vier Stellen. Große Reichweite mit schweren Werkzeugen, bei der ein Nutzer die Stange gegen eine Dachrinnenkante oder eine Wand hebelt. Tragende Bauteile wie Rahmen, Poller und Schildpfosten, bei denen Bemessungsnormen von der Streckgrenze ausgehen. Zerspante Merkmale — Gewindebohrungen, Querstifte und Madenschraubensitze —, wo eine Brinellhärte von 93 ein Gewinde hält, das bei 60 Brinell eher ausreißt oder oval wird. Und verschraubte oder geklemmte Verbindungen, wo weiches Metall unter der Klemme kriecht und die Verbindung sich lockert. 6061 ist außerdem der Standard für die meisten bearbeiteten Beschläge und für Stangenmaterial, weshalb viele Baugruppen beides mischen: 6063 für das stranggepresste Rohr, 6061 für den bearbeiteten Endbeschlag. Diese Kombination ist normal, solange die Zeichnung die Legierung für jedes Teil einzeln benennt. Zwei Bedingungen mindern den Vorteil von 6061, und Sie sollten beide prüfen, bevor Sie dafür zahlen:

• Dünne Wandstärken können beulen, bevor sie sich biegend verformen. Bei einem dünnwandigen Rohr setzt örtliches Beulen durch einen Sturz oder eine Klemmung oft die Grenze, noch bevor es die Biegerechnung tut, und eine größere Wandstärke oder ein größerer AD hilft mehr als härteres Metall.
• Schweißen löscht den Zustand. Die Wärmeeinflusszone neben einer Naht verliert bei beiden Legierungen den größten Teil der T6-Festigkeit, eine geschweißte 6061-Verbindung ist also keine 270-MPa-Verbindung. Mehr dazu im Abschnitt zum Zustand weiter unten.

Der stärkste Beleg dafür, dass die Geometrie zuerst kommt, ist ein Falltest. Als ein US-Baumarkt verlangte, dass eine blanke 6-ft-Poolstange neun Stürze ohne bleibende Verformung übersteht, lag die Lösung in unserer Fertigung in der Rohrwandstärke und im Auslagerungsprozess — das Programm blieb bei 6063-T5 (Private-Label-Fallstudie Home Depot).

Wo 6063 gewinnt: dünne Wandstärken, Oberflächengüte und Eloxalfarbe

6063 ist die bessere Wahl, wann immer ein Teil über sein Aussehen verkauft wird, ein dünnes oder komplexes Hohlprofil braucht oder in hoher Stückzahl produziert wird, wo die Pressgeschwindigkeit die Kosten bestimmt. Sie wird aus diesem Grund oft die Architekturlegierung genannt: Fensterrahmen, Zierprofile und die meisten Konsumentenstangen sind 6063. Der Strangpressvorteil ergibt sich aus der Chemietabelle. Weniger Magnesium und Silizium bedeuten eine geringere Fließspannung, der Bolzen wird also mit weniger Kraft, höherer Geschwindigkeit und glatterer Oberfläche durch das Werkzeug gedrückt. In der Praxis heißt das: dünnere erreichbare Wände auf derselben Presse, filigranere Hohlformen und weniger Werkzeugverschleiß über eine lange Serie — weshalb die meisten Architektur- und Konsumprofile standardmäßig aus 6063 sind. Der Oberflächenvorteil kommt von den Kupfer- und Eisengrenzen. Ein Klareloxal auf 6063 wirkt hell und gleichmäßig; auf 6061 kann dasselbe Verfahren etwas grauer ausfallen, und bei gefärbten Tönen ist die Verschiebung leichter zu sehen. Bei einem einzelnen Teil bemerkt das niemand. Bei einem Handelsprogramm, in dem Segmente aus verschiedenen Produktionschargen nebeneinander im Regal liegen, ist es genau die Art von Unterschied, die Retouren erzeugt. Das gilt für 6063 in jedem Programm mit Sonderfarben. Die Stangen eines deutschen Poolausrüstungs-Händlers — Sonderfarben Blau, Silber und Gunmetal-Grau, alle 6063-T5 — sind das Muster: Der Wert für den Händler ist eine Farbe, die von Nachbestellung zu Nachbestellung passt, und das beginnt bei der Legierung (Fallstudie: Poolstange in Sonderfarbe (Deutschland)). Die Ausfallgrenze: spezifizieren Sie 6061 nicht für ein dünnwandiges, farblich abgestimmtes eloxiertes Produkt, sofern der Lastfall es nicht wirklich verlangt, und wenn doch, geben Sie die Farbe an Mustern aus Serienchargen frei statt an einem Laborblech. Mehr dazu, wie die Oxidschicht entsteht, unter was eloxiertes Aluminium ist.

T5 vs. T6: die Zustandsfrage, die in der Legierungsfrage steckt

Der Zustand verändert die Streckgrenze von 6063 um 50 % (140 auf 210 MPa), deshalb ist „6063“ auf einer Zeichnung ohne Zustandsangabe eine unvollständige Spezifikation — und 6063-T6 schließt einen großen Teil des Abstands zu 6061-T6. Bevor Sie ein Programm auf 6061 umstellen, fragen Sie, ob 6063-T6 die Last bereits erfüllt. Die Buchstaben beschreiben die Wärmebehandlung. Laut dem Leitfaden zu Legierung und Zustand, T5 bedeutet von erhöhter Presstemperatur abgekühlt und anschließend warmausgelagert; T6 bedeutet lösungsgeglüht und anschließend warmausgelagert. Bei 6063 wird T5 typischerweise mit der Abschreckung am Pressenauslauf erreicht, was es wirtschaftlich hält. T6 erfordert eine schnellere, stärker kontrollierte Abschreckung, damit mehr Legierungselemente vor dem Auslagern in Lösung bleiben. 6061 wird für tragende Anwendungen fast immer als T6 geliefert, weil sein Wert die Festigkeit ist und T5 einen Großteil davon verschenken würde. Auf Zeichnungen finden Sie auch 6061-T4 und 6061-O für Teile, die zuerst gebogen oder umgeformt und danach wärmebehandelt werden müssen. Beim Schweißen geht der Zustand am häufigsten verloren. Lichtbogenschweißen erhitzt das Metall neben der Naht über seine Auslagerungstemperatur, und diese Zone fällt bei beiden Legierungen auf einen Bruchteil ihrer T6-Festigkeit ab. Zusatzwerkstoffe wie 4043 und 5356 sind für 6xxx-Schweißungen üblich, doch kein Zusatzwerkstoff stellt den Zustand des Grundwerkstoffs wieder her — das tut nur eine vollständige erneute Wärmebehandlung nach dem Schweißen. Die Ausfallgrenze: setzen Sie niemals eine Schweißnaht an die höchstbelastete Stelle eines T6-Rohrs und legen Sie dann auf die T6-Streckgrenze aus. Verlegen Sie die Naht an eine gering belastete Stelle, legen Sie auf die Festigkeit der Schweißzone aus oder verwenden Sie eine mechanische Verbindung. Unser Leitfaden zum Aluminiumschweißen für Teleskopwerkzeuge behandelt die Lage der Verbindung ausführlicher.

Die Wahl zwischen 6061 und 6063 nach Anwendung

Passen Sie die Legierung an die Art an, wie das Teil im Einsatz versagt: Durchbiegung und Aussehen sprechen für 6063, Streckgrenze, Härte und Lasten an Verbindungselementen sprechen für 6061. Die Tabelle unten wendet diese Regel auf die Programme an, die wir am häufigsten kalkulieren; nehmen Sie sie als Ausgangspunkt für die Zeichnung, nicht als Ersatz für eine Lastprüfung.

Zwei Muster in dieser Tabelle sollte man ausdrücklich benennen. Erstens sind die meisten Ausfälle, die Einkäufer der Legierung anlasten, Geometrie- oder Zustandsprobleme; die Reihenfolge der Fragen lautet also: AD und Wandstärke, dann Zustand, dann Legierung. Zweitens sind Baugruppen aus gemischten Legierungen normal, doch jedes sichtbare Teil muss farblich auf der Legierung freigegeben werden, aus der es tatsächlich besteht. Für Rohrmaterial in beiden Legierungen bietet unsere 6061-Aluminiumrohr Seite listet die Durchmesser, Wandstärken und Oberflächen auf, die wir in 6061 strangpressen, und die 6063-Aluminiumrohr Seite tut dasselbe für 6063. Wenn Ihre Entscheidung stattdessen zwischen 6061 und einer 7xxx-Legierung liegt, ist das eine andere Abwägung, behandelt in 6061 vs. 7075 für Strangpressprofile.

Wie Sie 6061 oder 6063 in einer OEM-Spezifikation für Rohre oder Stangen aufrufen

Eine Zeichnung, auf der nur „Aluminium“ oder „6000er Serie“ steht, lädt zur billigsten Auslegung ein; nennen Sie Legierung, Zustand, maßgebliche Norm und Oberfläche für jedes stranggepresste und zerspante Teil. Angebote auf Basis einer unvollständigen Legierungsangabe sind nicht vergleichbar, und die Lücke zeigt sich meist bei der ersten Produktionscharge. Eine Spezifikation, die in Serie trägt, legt für jedes Teil sechs Dinge fest:

• Legierung und Zustand — zum Beispiel Rohr aus 6063-T5, Endbeschlag aus 6061-T6.
• Maßgebliche Norm für Mindesteigenschaften und Toleranzen, etwa ASTM B221 für stranggepresste Rohre.
• AD, Wandstärke und Geradheit je Segment, nicht nur über die Gesamtlänge.
• Oberfläche — Eloxalklasse und Farbreferenz oder Pulverbeschichtungssystem.
• Regel zur Farbfreigabe — Muster aus der Serienfertigung, und welche Teile zueinander passen müssen.
• Prüfung bei der Freigabe — die Last-, Fall- oder Durchbiegungsprüfung, die das Teil bestehen muss.

Xingyong presst beide Legierungen auf unserer eigenen 2000-Tonnen-Presse in Huai'an, eloxiert im eigenen Haus und spritzt die Kunststoffverschlüsse und Endkappen in unserer eigenen Spritzerei, sodass Rohr, Oberfläche und Montage von einem Lieferanten an einer Zeichnung gehalten werden. Wir sind seit 2010 Direkthersteller, keine Handelsgesellschaft, mit bestehenden ISO-9001-Audits. Senden Sie eine Zeichnung oder ein Muster, und wir bieten innerhalb von 24 Stunden an; Muster gehen in 7–15 Tagen raus. Wenn Sie sich bei der eloxierten Oberfläche selbst noch nicht entschieden haben, bietet unsere Eloxieren und Oberflächen Seite behandelt die Optionen nach Legierung.

Häufige Fragen

Weiterlesen. Diese Leitfäden setzen dort an, wo der Vergleich 6061 vs. 6063 endet; beginnen Sie mit dem, der zu Ihrer anstehenden Entscheidung passt.

• Beste Aluminiumlegierung für Teleskopstangen — wie Legierung, Wandstärke und Verschluss zusammenwirken, sobald Sie eine konkrete mehrsegmentige Stange auslegen.
• Wofür 6063-Aluminium verwendet wird — kommerzielle Anwendungen der Architekturlegierung im Detail.
• Aluminium-Legierungssorten erklärt — die vollständige Übersicht der Serien 1000–7000, falls Sie noch eine Familie auswählen.
• 6061 vs. 7075 — wann eine 7xxx-Legierung ihre Nachteile beim Strangpressen und beim Finish wert ist.

Wenn nichts davon passt, ist der schnellste Weg eine Zeichnung: eine Durchsicht von Lastfall, Oberfläche und Menge klärt die Legierungsfrage meist in einem einzigen Angebot.