La composizione delle leghe di alluminio è un argomento di cui ci occupiamo ogni giorno. Come produttori di profili in alluminio, vediamo come pochi decimi di percentuale di magnesio o silicio possono trasformare un metallo morbido in un profilo strutturale resistente. In questo articolo spieghiamo cosa significa composizione della lega di alluminio, quali elementi di lega sono più importanti, come differiscono le serie comuni e come scegliere la giusta composizione per componenti edili, solari, automobilistici e industriali.
La composizione della lega di alluminio si riferisce alle percentuali di alluminio e di elementi aggiunti intenzionalmente in una determinata lega. L’alluminio puro è duttile, leggero e resistente alla corrosione, ma ha una resistenza meccanica relativamente bassa. Aggiungendo elementi come silicio, magnesio, rame, manganese e zinco, i produttori creano leghe con combinazioni specifiche di resistenza, formabilità, saldabilità e resistenza alla corrosione. La composizione è normalmente espressa in percentuale in peso e un controllo preciso è essenziale per un'estrusione e una finitura coerenti.
Ogni elemento in una lega di alluminio ha un lavoro da svolgere. Alcuni migliorano la resistenza, altri affinano la struttura del grano e altri semplicemente migliorano la colabilità. La tabella seguente riassume gli elementi di lega più comuni con cui lavoriamo.
| Element | Peso tipico% | Contributo principale | Serie comune |
|---|---|---|---|
| Sìlicio (Si) | 0,2–13% | Abbassa il punto di fusione; migliora la colabilità; con Mg forma Mg2Si per forza | 4000, 6000 |
| Magnesio (Mg) | 0,2–5,5% | Aggiunge forza alla soluzione solida; migliora la resistenza alla corrosione e la saldabilità | 5000, 6000 |
| Rame (Cu) | 0,1–6,3% | Aumenta la resistenza e la lavorabilità; diminuisce la resistenza alla corrosione | 2000, 7000 |
| Manganese (Mn) | 0,1–1,5% | Migliora la forza e il tasso di incrudimento | 3000 |
| Zinco (Zn) | 1–8% | Maggiore rinforzante della serie 7000 se combinato con Mg e Cu | 7000 |
| Cromo (Cr) | 0,1–0,4% | Controlla la struttura del grano; migliora la resistenza alla tensocorrosione | 5000, 6000, 7000 |
| Ferro (Fe) | 0,1–0,8% | Di solito un'impurità; aumenta la resistenza ma riduce la duttilità | Tutto |
| Titanio (Ti) | 0,01–0,2% | Affina la struttura dei grani durante la fusione | Tutto |
Questi elementi raramente funzionano da soli. Nelle leghe della serie 6000, ad esempio, magnesio e silicio si combinano per creare la fase Mg2Si, responsabile dell'aumento della resistenza dopo il trattamento termico. Questo è il motivo per cui la composizione è così strettamente controllata durante la fusione della billetta.
Le leghe di alluminio per lavorazione plastica sono divise in serie in base al loro principale elemento di lega. La serie fornisce una rapida indicazione sul comportamento della lega e sulle applicazioni adatte. Le leghe da fusione, al contrario, vengono fuse in stampi e il loro contenuto di silicio può arrivare fino al 13% per migliorare la fluidità.
La serie 1000 ha un contenuto minimo di alluminio del 99%. Offre eccellente resistenza alla corrosione, conduttività elettrica e conducibilità termica, ma bassa resistenza. Gli usi tipici includono sbarre elettriche, apparecchiature chimiche e scambiatori di calore.
Il rame è l'aggiunta principale della serie 2000. Queste leghe sono trattabili termicamente e raggiungono un'elevata resistenza, il che le rende preziose nei componenti aerospaziali e automobilistici ad alte prestazioni. Il compromesso è una minore resistenza alla corrosione, quindi spesso sono necessari rivestimenti protettivi.
Il manganese è la principale aggiunta alla serie 3000. Aumenta la resistenza senza ridurre drasticamente la formabilità. Queste leghe sono comuni nelle lastre di copertura, nelle alette degli scambiatori di calore e nei corpi delle lattine per bevande.
Il silicio abbassa il punto di fusione e migliora la fluidità durante la fusione. Alcune leghe della serie 4000 vengono utilizzate come materiale di apporto per saldature, mentre le versioni fuse compaiono nei componenti del motore e in altre forme complesse.
Il magnesio è il principale elemento di lega della serie 5000. Queste leghe hanno una buona saldabilità e un'eccezionale resistenza alla corrosione dell'acqua di mare, rendendole popolari negli ambienti marini, nei recipienti a pressione e nella costruzione di serbatoi.
La serie 6000 combina magnesio e silicio e costituisce la spina dorsale del settore dell'estrusione dell'alluminio. Leghe come 6060, 6063 e 6061 sono trattabili termicamente, facili da estrudere e offrono un eccellente equilibrio tra resistenza, resistenza alla corrosione e qualità della superficie. Ad esempio, il 6063 contiene tipicamente lo 0,2–0,6% di silicio e lo 0,45–0,9% di magnesio, mentre il 6061 aggiunge rame e cromo per una maggiore resistenza. Se vuoi capire di più su come si comporta una tipica lega da estrusione, il ns Guida di estrusione 6063-T5 copre i dettagli.
La serie 7000 utilizza lo zinco come elemento principale, spesso insieme a magnesio e rame. Queste sono le leghe di alluminio più resistenti e vengono utilizzate nel settore aerospaziale, nei telai delle biciclette e nelle strutture antiurto automobilistiche dove l'assorbimento di energia è fondamentale.
| Serie | Elementi principali | Caratteristiche chiave | Applicazioni tipiche |
|---|---|---|---|
| 1000 | ≥99% Al | Alta conduttività, bassa resistenza | Apparecchiature elettriche e chimiche |
| 2000 | Cu | Elevata resistenza, minore resistenza alla corrosione | Aerospaziale, automobilistico |
| 3000 | Mn | Resistenza moderata, buona formabilità | Coperture, scambiatori di calore |
| 4000 | Si | Basso punto di fusione, buona colabilità | Filo per saldatura, parti fuse |
| 5000 | Mg | Eccellente resistenza alla corrosione | Marina, carri armati |
| 6000 | Mg, Si | Buona resistenza, estrudibilità, finitura | Architettonico, solare, automobilistico |
| 7000 | Zn, Mg, Cu | Resistenza molto elevata | Aerospaziale, componenti di crash |
Dalla nostra esperienza in laboratorio, la composizione non è solo una specificazione teorica. Colpisce tutta la filiera produttiva. Di seguito sono riportati gli effetti pratici più importanti che monitoriamo.
Questo è il motivo per cui insistiamo sui certificati verificati delle billette e sui controlli chimici interni prima della produzione. Una piccola deviazione nella composizione può causare una differenza visibile nell'aspetto della superficie o nelle prestazioni meccaniche.
Quando i clienti ci chiedono consulenza, esaminiamo sempre l'ambiente di servizio, le proprietà meccaniche richieste e la finitura superficiale prevista. La lega giusta consente di risparmiare sui costi ed evitare guasti prematuri.
Per finestre, porte, facciate continue, persiane e ringhiere per balconi, comunemente consigliamo 6063-T5 o 6060-T5. Queste leghe offrono una superficie pulita per la verniciatura a polvere o l'anodizzazione, una buona resistenza agli agenti atmosferici e un'affidabile precisione dimensionale. I nostri profili per finestre a battente a taglio termico sono un tipico esempio di questa famiglia di leghe nell'uso quotidiano.
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