LEGHE IN ALLUMINIO
Premesse
Le leghe di alluminio sono ottenute dalla combinazione di alcuni metalli che, in presenza e percentuali definite costituiscono una serie di prodotti denominati “leghe leggere”.
I metalli che vengono aggiunti sono: rame, zinco, silicio, manganese e silicio.
Caratteristiche principali
Peso specifico ridotto: grazie alla bassa densità il peso specifico di attesta a 2.70 g/
cm3, quasi il 70% in meno rispetto all’ acciaio.
Temperatura di fusione ridotta: con un punto di fusione di circa 650/670° rende il metallo economicamente lavorabile per deformazione a caldo, ma ne limita l’utilizzo a causa di temperature d’esercizio ridotte rispetto ad altre leghe metalliche
Elevata duttilità: la struttura cristallina detta a facce centrate permette una buona deformazione a freddo e rende possibile l’utilizzo di queste leghe con spessori sottilissimi (sia sottoforma di lamiere in foglio, sia sottoforma di tubi estrusi o trafilati)
Elevata conduttività termica ed elettrica: alcune leghe in alluminio, specie con aggiunta di rame, raggiungono un elevato tasso di conduttività che rende idoneo alla produzione di materiali elettrici, pentolame, radiatori per riscaldamento
Scarsa resistenza a corrosione: queste leghe risentono di scarsa resistenza alla corrosione galvanica ma buona resistenza atmosferica. Per questo motivo vengono utilizzati trattamenti estetici di cataforesi, verniciatura, anodizzazione a prodotto lavorato
CLASSIFICAZIONE DELLE LEGHE
GRUPPO 1000 (Alluminio puro)
Questa lega è composta da alluminio puro al 99%.
Resistenza a corrosione: eccellente Conducibilità elettrica: alta
Conducibilità termica: alta Lavorabilità: buona
Saldabilità: buona
Caratteristiche meccaniche: scarse
Trattamenti termici: incrudimento per incremento di resistenza \ durezza
Campi applicativi: industria chimica (impianti di produzione e trasporto), industria termica (scambiatori di calore), industria elettrotecnica (condensatori elettrici), arredamento (applicazioni decorative)
GRUPPO 2000 (Avional)
Questa lega è composta da alluminio e rame.
Resistenza a corrosione: media Conducibilità elettrica: scarsa Conducibilità termica: scarsa
Lavorabilità: eccellente per torneria Saldabilità: scarsa
Caratteristiche meccaniche: eccellenti dopo trattamenti termici
Trattamenti termici: solubilizzazione, tempra e invecchiamento per aumentare durezza Campi applicativi: componenti torniti auto motive, aeronautica, mezzi di trasporto speciali GRUPPO 3000 (Manganese)
Questa lega è composta da alluminio e manganese.
Resistenza a corrosione: alta Conducibilità elettrica: scarsa Conducibilità termica: scarsa Lavorabilità: buona
Saldabilità: buona
Caratteristiche meccaniche: media
Trattamenti termici: generalmente non utilizzati
Campi applicativi: utensili da cucina, recipienti, tubazioni in pressione, stampaggio
GRUPPO 4000 (Silicio)
Questa lega è composta da alluminio e silicio.
Resistenza a corrosione: scarsa Conducibilità elettrica: buona Conducibilità termica: buona Lavorabilità: buona
Saldabilità: discreta
Caratteristiche meccaniche: alta
Trattamenti termici: generalmente non utilizzati
Campi applicativi: pistoni automobilistici, forme complesse
GRUPPO 5000 (Peraluman)
Questa lega è composta da alluminio e magnesio.
Resistenza a corrosione: molto buona Conducibilità elettrica: scarsa
Conducibilità termica: scarsa Lavorabilità: buona
Saldabilità: buona
Caratteristiche meccaniche: buone
Trattamenti termici: generalmente non utilizzati
Caratteristiche: aumenta la sua durezza con deformazione a freddo
Campi applicativi: stampi per materie morbide, modelli per fonderia, componenti meccanici stampati come serbatoi e componenti esposti a corrosione
GRUPPO 6000 (Anticorodal)
Questa lega è composta da alluminio, magnesio e silicio.
Resistenza a corrosione: buona Conducibilità elettrica: scarsa Conducibilità termica: scarsa Lavorabilità: eccellente
Caratteristiche meccaniche: ottime Saldabilità: buona
Trattamenti termici: indurimento
Campi applicativi: infissi, serramenti, tubolari estrusi, navale e ferroviario
CLASSIFICAZIONE DELLE LEGHE
GRUPPO 7000 (Ergal)
Questa lega è composta da alluminio, magnesio e zinco.
Resistenza a corrosione: eccellente Conducibilità elettrica: discreta Conducibilità termica: discreta Lavorabilità: eccellente
Caratteristiche meccaniche: eccellente Saldabilità: solo leghe senza rame Trattamenti termici: indurimento
Campi applicativi: aerospaziale, automobilistico strutturale e altoresistenziale
L’alluminio, nelle sue leghe presenta cari stati fisici e di finitura in base ai trattamenti termici ed al suo incrudimento a seguito di deformazioni a freddo.
Le leghe da trattamento termico acquisiscono resistenza meccanica, mediante lo scioglimento delle strutture cristalline presenti nella determinata lega.
Le leghe da incrudimento acquisiscono resistenza meccanica mediante deformazione plastica a freddo (stampaggio, pressatura, trafilatura, estrusione) e aumentano notevolmente il carico di rottura.
T1 Tempra in aria e invecchiamento naturale T2 Tempra in aria, incrudimento ed invecchiamento T3 Tempra, incrudimento e invecchiamento naturale T4 Tempra e invecchiamento naturale
T5 Tempra in aria e invecchiamento artificiale T6 Tempra e invecchiamento artificiale T7 Tempra e stabilizzazione
T8 Tempra, incrudimento e invecchiamento artificiale T9 Tempra. Invecchiamento artificiale e incrudimento T10 Tempra in aria, incrudimento e invecchiamento artificiale F Grezzo di fabbricazione
0 Ricotto
LEGHE DA TRATTAMENTO TERMICO (2000/6000/7000)
LEGHE DA TRATTAMENTO TERMICO (1000/3000/4000/5000)
0 Ricotto
F Grezzo di fabbricazione H111 Ricotto e spianato
H112 Ricotto e spianato con intervallo H0 H111 H12 H22 H32 1/4 crudo
H14 H24 H34 1/2 crudo H16 H26 H36 3/4 crudo H18 H28 H38 Crudo
H19 Extra crudo
IL TUBO DI ALLUMINIO
Il tubo in lega di alluminio è di vasto utilizzo che dividiamo in 2 macro categorie:
TUBO TRAFILATO: consiste nel tirare a trazione il tubo attraverso uno o più fori calibrati (detti trafile o filiere) di massima precisione, allungandolo fino a raggiungere forma o sezione desiderata, riducendo le tolleranze ed incrudendo il metallo ad ogni passaggio.
Vantaggi: maggior precisione, meno formazione di ossidi, possibilità di produrre tubi capillari con diametri >=2 mm
Svantaggi: costi produttivi decisamente maggiori
TUBO ESTRUSO: consiste nel comprimere il materiale di partenza in forma cilindrica della billetta, opportunamente riscaldato a temperatura tra 450 e 500° C a stato pastoso attraverso una sagoma, detta matrice, riproducendone la forma che si vuole ottenere.
Vantaggi: costi produttivi decisamente inferiori
Svantaggi: Presenza di ossidi, finitura superficiale, criccature interne, diametro minimo di produzione 8 mm
TOLLERANZE GENERALI TUBO ESTRUSO TONDO (EN 755-9)
Sono regolamentate dalla normativa EN 755-9 che stabilisce le tolleranze massimali con la metodologia dell’
estrusione da billetta.
TOLLERANZA DIAMETRI ESTERNI (misure in mm) DA 8 A 18: +-0.60
DA 18 A 30: +-0.70 DA 30 A 50: +-0.90 DA 50 A 80: +-1.10 DA 80 A 120: +-1.4
TOLLERANZA SPESSORI (misure in mm o %) MENO DI 2.5—+-0.25
PIU DI 2.5 +- 10%
TOLLERANZE TUBO TRAFILATO
Il tubo trafilato presenta tolleranze non standardizzate che devono essere valutate in base ad una serie di fattori come: tipologie di lega, diametro, spessore, stato fisico, lunghezza barre.
Generalmente le tolleranze raggiungibili sono:
DA 2 A 10: +- 0.08 DA 10 A 20: +-0.10 DA 20 A 30: +-0.20
TOLLERANZA SPESSORI:
MENO DI 1.5: +-0.05 PIU’ DI 1.5: +-0.10
Per avere una chiara situazione globale, i 10 maggiori produttori di Alluminio, con rispettivi tonnellaggi espressi in milioni di tonnellate, stima del 2021, sono:
CINA - 39 M RUSSIA - 4 M INDIA - 4 M CANADA - 3.5 M EMIRATI ARABI - 2.8 M AUSTRALIA - 1.7 M BAHREIN - 1.5 M NORVEGIA - 1.5 M USA - 1.1 M ISLANDA - 0.9 M
MACRO PROGETTI DI SVILUPPO PER L’ALLUMINIO
E’ un materiale oggetto di numerosi studi scientifici per sviluppo futuro, tra i quali si segnala:
- Impiego dell’ alluminio in sostituzione del litio per produzione di batterie, coadiuvato da materiale nano tecnologici organici.
- Studio per aumento della resistenza meccanica e delle criccature, mediante continue sollecitazioni meccaniche atte a modificare la struttura delle particelle fini, con
meccanismo di aumento della resistenza a trazione del metallo.
- Alluminio carbon free: Rio Tinto e Alcoa, due tra i maggiori produttori mondiali di alluminio, hanno sviluppato una teoria per un processo di fusione del metallo che non emetterà più CO2 nell’ aria, ma bensì ossigeno.
