Gradi di lega di alluminio
Le leghe di alluminio sono classificazioni standardizzate in base alla composizione chimica e al processo di lavorazione, come ad esempio le leghe fuse o lavorate. Diverse serie di leghe di alluminio sono progettate per specifiche proprietà, che possono includere resistenza meccanica, resistenza alla corrosione, formabilità, saldabilità e persino resistenza elettrica.
Le diverse qualità di alluminio sono principalmente il risultato della composizione e del processo di produzione della particolare lega. Non bisogna confonderle con l'alluminio trattato termicamente, che sono diverse tipologie di alluminio della stessa particolare qualità, come O/T6/T651, ecc., che in realtà rappresentano stati di tempra e non diverse qualità.
Quali sono i gradi di alluminio e perché sono importanti?
Panoramica della serie in lega di alluminio
L'alluminio e le leghe di alluminio si presentano in diverse qualità a seconda della loro composizione chimica e delle proprietà meccaniche. Le diverse classi indicano che ciascuna classe eccelle in aspetti differenti, come le proprietà meccaniche, la resistenza alla corrosione e la lavorabilità.
Diversi tipi di alluminio, come l'alluminio 3003 e l'alluminio 6061, vengono utilizzati per diverse applicazioni. Ciò significa che una specifica lega di alluminio è adatta a una funzione specifica. Ad esempio, la serie 6xxx, che include l'alluminio 6061, viene utilizzata per applicazioni strutturali, mentre la serie 1xxx, che include l'alluminio 1100, viene utilizzata per scopi elettrici.
Questa classificazione contribuisce a standardizzare l'alluminio nel settore, aiutandoti così a scegliere quello più adatto alle tue esigenze. Il tipo di lega di alluminio dipende dalle specifiche richieste, come saldabilità, formabilità e resistenza.
Alluminio puro contro leghe di alluminio
Leghe contro alluminio puro
L'alluminio puro possiede un'eccellente resistenza alla corrosione e conduttività elettrica, ma, a causa della sua purezza, non ha la resistenza meccanica richiesta dalla maggior parte delle applicazioni. Le leghe di alluminio risolvono i problemi che l'alluminio puro presenta. Queste leghe possiedono migliori proprietà meccaniche. Il processo di produzione di tali leghe prevede l'aggiunta di specifiche quantità di elementi leganti per ottenere la lega desiderata.
Le leghe di alluminio presentano una migliore stabilità termica e resistenza grazie agli elementi di lega che ne modificano le proprietà. Ciò significa anche che queste leghe sono più comunemente utilizzate nelle applicazioni industriali rispetto all'alluminio standard.
Ruolo degli elementi di lega nelle diverse qualità delle leghe di alluminio
Polvere di alluminio
Gli elementi di lega aggiunti all'alluminio ne modificano la microstruttura. Ciò significa che ne cambiano anche le proprietà meccaniche e fisiche. Alcuni degli elementi di lega più comuni sono elencati di seguito:
- Rame (Cu): Il rame aumenta la resistenza e la durezza del materiale. Ciò rende la lega più durevole, ma ne riduce anche la resistenza alla corrosione.
- Magnesio (Mg): L'aggiunta di magnesio migliora la resistenza, la resistenza alla corrosione e la saldabilità della lega.
- Silicio (Si): L'aggiunta di silicio facilita la fusione della lega e ne abbassa la temperatura.
- Zinco (Zn): Lo zinco, dopo il trattamento termico, acquisisce un'elevata resistenza.
- Manganese (Mn): Il manganese migliora la resistenza e contribuisce a controllare la struttura dei grani; è comunemente utilizzato per migliorare la formabilità in alcuni gruppi di leghe.
- Cromo (Cr): Migliora la resistenza alla corrosione e affina la grana della grana.
- Ferro (Fe): Il ferro è generalmente considerato un'impurità, ma aumenta la resistenza a scapito della duttilità.
Diversi tipi di leghe di alluminio
Le leghe di alluminio utilizzano un sistema a quattro cifre per classificare l'alluminio lavorato. Questo sistema fornisce in modo efficiente le informazioni necessarie per identificare una lega. La cifra iniziale della lega definisce la serie e indica l'elemento di lega principale presente nella lega.
Serie 1xxx Alluminio
Cavo di alimentazione in alluminio intrecciato
La serie 1xxx è composta da alluminio puro al 99%. Ciò significa che è più morbida e più facile da modellare. L'elevata purezza si traduce anche in una maggiore conduttività, rendendola ideale per applicazioni che richiedono elevata conduttività. Lo svantaggio di una serie di questo tipo è che non è in grado di gestire applicazioni portanti e si deforma facilmente.
La serie 1xxx è costituita da alluminio commercialmente puro e comprende leghe di alluminio ad alta purezza ampiamente utilizzate in applicazioni che richiedono un'elevata conduttività. Le leghe di alluminio 1xxx più comunemente utilizzate includono 1050, 1060, 1070 e 1100. Queste leghe possono essere impiegate in fili, barre collettrici, riflettori e apparecchiature chimiche.
Composizione chimica tipica (%)
| elemento | Contenuti |
| Alluminio (Al) | ≥ 99.0 |
| Silicone (Si) | ≤ 0.25 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.40 |
| Rame (Cu) | ≤ 0.05 |
| Magnesio (Mg) | ≤ 0.05 |
| Manganese (Mn) | ≤ 0.05 |
proprietà tipiche
| Proprietà | Portata |
| Densità | 2.70 g / cm³ |
| Resistenza alla trazione | 60 - 110 MPa |
| carico di snervamento | 20 - 35 MPa |
| Allungamento | 25 - 45% |
| Conduttività elettrica | 60 – 65% SIGC |
| Resistenza alla Corrosione | Ottimo |
| Termotrattabile | Nodo |
Alluminio serie 2xxx (leghe Al-Cu)
Barre di alluminio serie 2000
La serie 2xxx è una serie di leghe a base di rame. L'aggiunta di rame migliora la resistenza e la resistenza alla fatica dell'alluminio, rendendolo più durevole e resistente all'usura. Per questo motivo è comunemente utilizzata nell'industria aerospaziale per realizzare strutture robuste e resistenti.
L'unico svantaggio di questa serie è la scarsa resistenza alla corrosione, che richiede pertanto un trattamento anticorrosione.
L'alluminio della serie 2xxx è utilizzato per la sua elevata resistenza e la sua capacità di essere trattato termicamente. I gradi di lavorazione più comuni includono il 2014, il 2024 e il 2219. Queste leghe della serie 2xxx trovano impiego nelle strutture aerospaziali, nei componenti degli aeromobili e in parti in cui il rapporto resistenza/peso è fondamentale.
Composizione chimica tipica (%)
| elemento | Contenuti |
| Alluminio (Al) | Equilibrio |
| Rame (Cu) | 3.8 - 4.9 |
| Magnesio (Mg) | 1.2 - 1.8 |
| Manganese (Mn) | 0.3 - 0.9 |
| Silicone (Si) | ≤ 0.50 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.50 |
proprietà tipiche
| Proprietà | Portata |
| Densità | 2.78 g / cm³ |
| Resistenza alla trazione | 380 - 470 MPa |
| carico di snervamento | 250 - 325 MPa |
| Allungamento | 8 - 20% |
| Resistenza alla fatica | Alto |
| Resistenza alla Corrosione | Moderato – Scarso |
| Termotrattabile | Si |
Alluminio serie 3xxx (leghe Al-Mn)
Alluminio serie 3000
Il manganese è l'elemento di lega utilizzato nella serie 3xxx di alluminio. Il manganese conferisce alla lega maggiore resistenza e formabilità, caratteristiche utili nella produzione di piccole parti e componenti. La formabilità e la resistenza alla corrosione di questa serie ne consentono un ampio utilizzo in applicazioni a basso spessore, come ad esempio nelle prese d'aria per impianti di climatizzazione e nelle pentole.
La serie 3xxx presenta una resistenza moderata e una buona resistenza alla corrosione. Alcuni tipi comuni di acciaio inossidabile 3xxx lavorati meccanicamente includono il 3003, il 3004 e il 3105, utilizzati per lattine di bevande, pentole, serbatoi di stoccaggio e componenti di scambiatori di calore grazie alla loro formabilità e saldabilità.
Composizione chimica tipica (%)
| elemento | Contenuti |
| Alluminio (Al) | Equilibrio |
| Manganese (Mn) | 1.0 - 1.5 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.70 |
| Silicone (Si) | ≤ 0.60 |
| Rame (Cu) | ≤ 0.20 |
proprietà tipiche
| Proprietà | Portata |
| Densità | 2.73 g / cm³ |
| Resistenza alla trazione | 110 - 285 MPa |
| carico di snervamento | 40 - 125 MPa |
| Allungamento | 15 - 30% |
| Resistenza alla Corrosione | Molto Buone |
| Formabilità | Ottimo |
| Termotrattabile | Nodo |
Alluminio serie 4xxx (leghe Al-Si)
Barre di alluminio serie 4000
La serie 4xxx è caratterizzata dall'aggiunta di silicio. Il silicio è in grado di ridurre il punto di fusione dell'alluminio, migliorandone la fluidità e la scorrevolezza. Questo miglioramento della fluidità lo rende un materiale d'apporto per saldatura davvero eccellente.
Il silicio, presente nella serie 4xxx, è l'elemento di lega principale che migliora la resistenza all'usura. Tra le leghe più comuni si annoverano la 4032, la 4043 e la 4343, utilizzate ad esempio nei fili per saldatura, nei materiali per brasatura e nei pistoni per autoveicoli.
Composizione chimica tipica (%)
| elemento | Contenuti |
| Alluminio (Al) | Equilibrio |
| Silicone (Si) | 4.5 - 13.0 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.80 |
| Rame (Cu) | ≤ 0.30 |
| Magnesio (Mg) | ≤ 0.10 |
proprietà tipiche
| Proprietà | Portata |
| Densità | 2.66 g / cm³ |
| Resistenza alla trazione | 170 - 280 MPa |
| carico di snervamento | 120 - 200 MPa |
| Intervallo di fusione | 577 - 610 ° C |
| Resistenza all'usura | Buone |
| Termotrattabile | Limitato |
Alluminio serie 5xxx (leghe Al-Mg)
Cilindri in alluminio serie 5000
Le leghe di alluminio della serie 5xxx hanno il magnesio come principale elemento di lega. L'aggiunta di magnesio migliora la resistenza alla corrosione del materiale. Questa maggiore resistenza alla corrosione ne consente l'utilizzo in ambienti marini e in condizioni estreme.
Tra le leghe di alluminio più frequentemente lavorate si annoverano la 5005 e la 5052, utilizzate nella costruzione navale, nei recipienti a pressione, nei serbatoi di carburante e in alcune applicazioni strutturali che richiedono saldature durante l'assemblaggio.
Composizione chimica tipica (%)
| elemento | Contenuti |
| Alluminio (Al) | Equilibrio |
| Magnesio (Mg) | 2.2 - 5.5 |
| Manganese (Mn) | 0.15 - 1.0 |
| Cromo (Cr) | 0.05 - 0.35 |
| Silicone (Si) | ≤ 0.40 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.40 |
proprietà tipiche
| Proprietà | Portata |
| Densità | 2.66 g / cm³ |
| Resistenza alla trazione | 230 - 350 MPa |
| carico di snervamento | 125 - 275 MPa |
| Allungamento | 12 - 25% |
| Resistenza alla Corrosione | Ottimo |
| saldabilità | Ottimo |
| Termotrattabile | Nodo |
Prova subito Boda!
Alluminio serie 6xxx (leghe Al – Mg – Si)
Barre in alluminio serie 6000
La serie 6xxx contiene magnesio e silicio come elementi di lega. Questi elementi conferiscono alla lega eccellenti proprietà, quali resistenza, resistenza alla corrosione e lavorabilità. La combinazione di queste caratteristiche permette di utilizzare la lega in diverse applicazioni e settori industriali.
La serie di alluminio 6xxx è una delle leghe di alluminio più utilizzate, con il 6061 e i suoi derivati, il 6063 e il 6005 tra le leghe impiegate per profili architettonici, componenti automobilistici e ponti.
Composizione chimica tipica (%)
|
elemento |
Contenuti |
|
Alluminio (Al) |
Equilibrio |
|
Magnesio (Mg) |
0.6 - 1.2 |
|
Silicone (Si) |
0.4 - 1.3 |
|
Ferro (Fe) |
≤ 0.50 |
|
Rame (Cu) |
≤ 0.40 |
|
Cromo (Cr) |
≤ 0.35 |
proprietà tipiche
|
Proprietà |
Portata |
|
Densità |
2.70 g / cm³ |
|
Resistenza alla trazione |
240 - 350 MPa |
|
carico di snervamento |
170 - 300 MPa |
|
Allungamento |
8 - 20% |
|
lavorabilità |
Molto Buone |
|
Resistenza alla Corrosione |
Buone |
|
Termotrattabile |
Si |
Alluminio serie 7xxx (leghe Al-Zn)
La serie 7xxx presenta la massima resistenza rispetto a tutte le altre serie di leghe. Ciò è dovuto all'utilizzo dello zinco come principale elemento di lega. L'aggiunta di zinco all'alluminio ne modifica le proprietà, migliorandone la resistenza e la capacità di carico massima.
La sua elevata resistenza lo rende un materiale preferibile per applicazioni ad alta resistenza in diversi settori industriali. Alcuni dei gradi di alluminio 7xxx più comuni includono 7005, 7050 e 7475, utilizzati per strutture aerospaziali e attrezzature sportive ad alte prestazioni.
Composizione chimica tipica (%)
|
elemento |
Contenuti |
|
Alluminio (Al) |
Equilibrio |
|
Zinco (Zn) |
5.0 - 8.0 |
|
Magnesio (Mg) |
1.0 - 3.0 |
|
Rame (Cu) |
1.2 - 2.0 |
|
Cromo (Cr) |
0.18 - 0.28 |
proprietà tipiche
|
Proprietà |
Portata |
|
Densità |
2.81 g / cm³ |
|
Resistenza alla trazione |
450 - 600 MPa |
|
carico di snervamento |
380 - 540 MPa |
|
Allungamento |
5 - 11% |
|
Resistenza alla fatica |
Molto alto |
|
Resistenza alla Corrosione |
Moderato |
|
Termotrattabile |
Si |
Serie 8xxx Alluminio
Le leghe della serie 8xxx si riferiscono generalmente a leghe speciali le cui proprietà sono state modificate per adattarsi a compiti specifici. Questi compiti possono spaziare da componenti aerospaziali ad alte prestazioni a cablaggi elettrici per dispositivi specifici. Offrono elevate prestazioni e durata.
Composizione chimica tipica (%)
|
elemento |
Contenuti |
|
Alluminio (Al) |
Equilibrio |
|
Litio (Li) |
0.5 - 3.0 |
|
Ferro (Fe) |
0.5 - 1.3 |
|
Silicone (Si) |
≤ 0.50 |
|
Altri elementi |
Dipende dal tipo e dall'applicazione finale |
proprietà tipiche
|
Proprietà |
Portata |
|
Densità |
A partire da 2.45 g/cm³ (Al – Li) |
|
Resistenza alla trazione |
300 - 550 MPa |
|
Modulo elastico |
Superiore all'alluminio standard |
|
Resistenza alla fatica |
Alto |
|
Termotrattabile |
Si |
Prova subito Boda!
Alluminio pressofuso vs alluminio lavorato
L'alluminio ottenuto mediante fusione e successiva colata in uno stampo è detto alluminio fuso. Con la fusione è possibile realizzare diverse parti complesse a seconda della complessità dello stampo e della fluidità del materiale. Tuttavia, presenta limiti in termini di resistenza e duttilità. L'alluminio lavorato si distingue per il fatto di essere sottoposto a un processo meccanico che ne affina la struttura granulare, migliorandone così le prestazioni e le proprietà meccaniche.
| Proprietà | Fusione di alluminio | Alluminio battuto |
| Metodo di produzione | Casting | Laminazione, estrusione, forgiatura |
| Forza | Abbassare | Più elevato |
| duttilità | Limitato | Alto |
| Complessità dimensionale | Alto | Moderato |
| Usi tipici | Alloggiamenti, blocchi motore | Telai strutturali, pannelli |
L'impatto del trattamento termico e dell'anodizzazione sui gradi di alluminio
1. Impatto del trattamento termico dell'alluminio
Le leghe di alluminio possono beneficiare in modo significativo del trattamento termico, un processo che può migliorare le loro proprietà meccaniche. Ad esempio, il trattamento termico può migliorare la forza, la durezza e la resistenza agli urti. Tuttavia, è essenziale ricordare che non tutti i gradi di alluminio rispondono favorevolmente al trattamento termico.
Ad esempio, l'alluminio 6061 viene spesso trattato termicamente per aumentarne la resistenza meccanica, mentre l'alluminio 5083 non risponde bene al trattamento termico e le sue proprietà possono degradarsi con questo processo. Pertanto, quando consideri un grado di alluminio per il tuo progetto di lavorazione CNC, tieni presente la sua compatibilità con il trattamento termico.
2. Anodizzazione e suo effetto sui gradi di alluminio
L'anodizzazione è una tecnica di trattamento superficiale ampiamente utilizzata che migliora la resistenza alla corrosione, la durezza superficiale, l'aspetto estetico e la resistenza all'usura delle parti in alluminio. Durante il processo di anodizzazione, sulla superficie della parte in alluminio viene formato uno strato protettivo di ossido. Questo strato è altamente adesivo, il che lo rende un'ottima base per finiture secondarie come verniciatura o sigillatura.
Tuttavia, il processo di anodizzazione potrebbe influire in modo diverso su diversi gradi di alluminio. Ad esempio, l'alluminio 6061 e l'alluminio 7075 si anodizzano bene grazie al loro alto contenuto di silicio, che li rende ideali per applicazioni che richiedono sia durata che estetica. D'altra parte, l'alluminio 2024 non si anodizza bene a causa del suo alto contenuto di rame.
In sostanza, il grado di alluminio utilizzato può influenzare l'efficacia del processo di anodizzazione e, quindi, dovrebbe essere preso in considerazione quando si decide il materiale per la lavorazione CNC.
Applicazioni dell'alluminio in diversi settori industriali.
Ingegneria Aerospaziale
Nell'industria aerospaziale vengono utilizzate diverse leghe di alluminio. L'elevata resistenza delle leghe 2024 e 7075 le rende ideali per la fusoliera e le ali degli aeromobili. Il loro impiego nel settore aerospaziale è dovuto alla capacità di resistere a forze estreme.
Produzione automobilistica
L'industria automobilistica utilizza le serie 5xxx e 6xxx per la produzione di pannelli della carrozzeria e componenti delle sospensioni grazie alla loro leggerezza. Ciò consente ai produttori di impiegarle nel telaio e in altri componenti delle automobili senza aumentarne il peso, mantenendo al contempo l'integrità strutturale.
Strutture Marine e Offshore
La serie 5xxx è altamente resistente alla corrosione e presenta una buona saldabilità, caratteristiche entrambe ricercate dai produttori nella realizzazione di navi e strutture destinate al mare. Questo rende immediatamente le leghe di alluminio la scelta perfetta per i produttori che le utilizzano per gli scafi delle navi e per le strutture che devono resistere ad ambienti ostili e all'acqua di mare.
Edilizia e architettura
L'utilizzo della serie 6xxx è piuttosto comune nel settore edile grazie alla sua elevata integrità strutturale. Viene impiegata nella realizzazione di facciate continue per gli edifici che vediamo ogni giorno. Anche i sistemi modulari che possono essere smontati e rimontati utilizzano questa lega di alluminio, poiché è leggera e resistente, facilitando il trasporto e l'assemblaggio.
Impianti elettrici e termici
Le serie 1xxx e 3xxx sono altamente conduttive e consentono un'efficiente conducibilità sia elettrica che termica. Ciò le rende la scelta ideale per sistemi di gestione del calore e motori elettrici. Il loro utilizzo nei sistemi elettrici permette di ottenere componenti economicamente vantaggiosi, riducendo i costi di produzione.
Scegliere il giusto grado di alluminio
Lingotti di varie leghe di alluminio
La scelta del tipo di alluminio più adatto al proprio progetto dipende dai requisiti specifici del lavoro. È necessario calcolare non solo il carico che il componente dovrà sopportare, ma anche le variazioni di temperatura a cui il materiale potrebbe essere sottoposto.
Anche la longevità del materiale è un fattore da tenere in considerazione, poiché determina elementi come la funzionalità e la resistenza all'usura, che influiscono direttamente sulla durata di un componente realizzato in lega. È importante verificare che le proprietà della lega di alluminio siano compatibili con i vostri requisiti, come ad esempio la capacità di trattamento termico e la saldabilità.
Alluminio 6061 contro 6063
Quando confronti alluminio 6061 contro 6063La principale differenza, ai fini pratici, risiede nella resistenza e nella capacità di finitura. L'alluminio 6061 è particolarmente apprezzato per la sua resistenza e la sua versatilità. Può essere utilizzato nella maggior parte delle applicazioni che richiedono carichi moderati e resistenza alla corrosione. Rispetto al 6063, l'alluminio 6063 offre un'eccellente finitura superficiale ed è più adatto per applicazioni estetiche e architettoniche. Per i progetti di lavorazione CNC dell'alluminio, l'alluminio 6061 offre una migliore lavorabilità ed è più prevedibile durante le operazioni di lavorazione; al contrario, il 6063 è più adatto ai processi di estrusione.
Alluminio 3003 contro 6061
Scegliendo tra alluminio 3003 contro 6061 Dipende in gran parte dall'ambiente finale e dallo scenario applicativo. L'alluminio 3003 è morbido, altamente resistente alla corrosione ed eccellente per applicazioni marine. L'alluminio 3003 manca di resistenza meccanica, il che lo rende meno adatto per applicazioni strutturali. Nella lavorazione CNC, l'alluminio 6061 è preferibile per componenti di precisione e applicazioni portanti, mentre il 3003 è più adatto per parti in lamiera che richiedono piegatura e formatura.
Alluminio 6061-T6 contro T651
Sia l'alluminio 6061 T6 che il T651 sono allumini trattati termicamente e appartengono alla stessa classe di leghe. La differenza nel trattamento termico quando si confrontano Alluminio 6061-T6 contro T651 è un processo di distensione successivo al trattamento termico di solubilizzazione che riduce le tensioni residue.
La fase aggiuntiva del trattamento termico migliora la stabilità durante la lavorazione, il che significa che le dimensioni finali risultano precise e non si verificano scheggiature eccessive o sottodimensionamenti. Per esigenze pratiche, l'acciaio T6 è più adatto ad applicazioni in cui è richiesta una resistenza economica e una leggera deformazione dimensionale non rappresenta un problema serio, come ad esempio nei componenti e nei telai per autoveicoli. Tuttavia, se si cerca una maggiore precisione nei componenti in alluminio per il settore aerospaziale e nei prototipi lavorati a CNC, l'acciaio T651 offre minori scarti e una maggiore accuratezza produttiva.
Alluminio 6061 contro 7075
Barre di alluminio rivestite di rame
Se provaste a indovinare le differenze tra l'alluminio 6061 e l'alluminio 7075, sareste sorpresi da quanto si assomiglino, ma le differenze sono molte. alluminio 6061 contro 7075, rimane comunque una distinzione importante. Sebbene entrambe siano leghe indurite per precipitazione, in lavorazione CNC dell'alluminioLa lega 6061 offre applicazioni più ampie e una formazione di trucioli più pulita, con un'usura ridotta degli utensili.
Alluminio 2024 contro 6061
Quando confronti alluminio 2024 contro 6061L'alluminio 2024 contiene rame, che ne migliora la resistenza senza incidere significativamente sul peso. Ciò si traduce in un migliore rapporto resistenza-peso e in una maggiore resistenza alla fatica. L'alluminio 6061 possiede un'eccellente resistenza e saldabilità. Si tratta di una lega multiuso adatta alla maggior parte delle applicazioni che richiedono resistenza alla corrosione e facilità di lavorazione.
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Conclusione
Le diverse leghe di alluminio indicano come i suoi componenti vengono miscelati e come ciò ne modifica le proprietà. I numeri di serie specificano la composizione della lega e il suo comportamento sotto sforzo, consentendo di scegliere la lega più adatta al proprio progetto.