Leghe di alluminio nella progettazione meccanica su misura – Materiali chiave, proprietà e applicazioni

Vantaggi principali delle leghe di alluminio nella progettazione meccanica personalizzata

• Leggero e resistente : Con una densità di circa 2,7 g/cm³, l'alluminio ha un terzo della densità dell'acciaio. Tuttavia, attraverso la legatura e il trattamento termico, la sua resistenza può essere notevolmente aumentata, consentendo lo sviluppo di apparecchiature leggere senza compromettere l'integrità strutturale.
• Eccellente Resistenza alla Corrosione : Sulla superficie delle leghe di alluminio si forma naturalmente un film denso di ossido, che fornisce una protezione intrinseca contro ossidazione, acidi e alcali. Questa proprietà le rende adatte per l'uso in ambienti aggressivi come umidità ed esposizione a sostanze chimiche.
• Processabilità superiore : Le leghe di alluminio sono altamente malleabili e possono essere lavorate mediante fusione, estrusione, laminazione, saldatura e lavorazione meccanica. Questa flessibilità consente la creazione di forme e strutture complesse, adattandosi alle diverse esigenze progettuali delle macchine personalizzate.
• Elevata conducibilità termica ed elettrica : Secondo solo al rame per conducibilità termica, le leghe di alluminio sono ideali per la produzione di componenti per la dissipazione del calore come radiatori e dissipatori. La loro buona conducibilità elettrica le rende adatte anche per parti elettriche ed elettroniche.
• Diverse opzioni di trattamento superficiale : Le leghe di alluminio possono essere sottoposte ad anodizzazione, elettroforesi, rivestimento a polvere, sabbiatura e anodizzazione dura. Questi trattamenti non solo migliorano la resistenza all'usura e alla corrosione, ma aumentano anche l'estetica dei prodotti.

Principali tipi di leghe di alluminio e le loro applicazioni nella progettazione meccanica personalizzata

1. Lega di alluminio 5052 – Il campione della resistenza alla corrosione

• Proprietà chiave : Essendo una lega della serie Al-Mg, la 5052 è un'alluminio di prima scelta per resistenza alla corrosione. Offre straordinaria resistenza alla corrosione da acqua di mare, elevata resistenza a fatica ed eccellente lavorabilità, rendendola facile da piegare, stampare e saldare.
• Trattamenti superficiali tipici : Anodizzazione (per migliorare la resistenza alla corrosione), nichelatura autocatalitica (per aumentare la durezza superficiale e l'estetica), sabbiatura (per ottenere una finitura opaca) e rivestimento elettroforetico (che combina protezione anticorrosiva e funzione decorativa).
• Trattamento termico : Può essere ricotturata (stato O) per migliorarne la formabilità oppure sottoposta a trattamento di stabilizzazione dopo indurimento meccanico (stato H32). Va notato che non può essere rinforzata mediante trattamento termico.
• Applicazioni : Ideale per parti in lamiera che richiedono resistenza alla corrosione, come involucri per apparecchiature marine, componenti navali, pannelli interni di veicoli e contenitori elettrici. Offre prestazioni eccezionali in ambienti umidi e corrosivi.

2. Lega di alluminio 6061 – L'omnicomprensivo

• Proprietà chiave : 6061 è una lega di alluminio estruso ampiamente utilizzata, con prestazioni bilanciate. Offre una resistenza moderata, un'eccellente lavorabilità, una buona resistenza alla corrosione e risultati eccezionali nell'anodizzazione, rendendola una scelta versatile per diverse applicazioni.
• Trattamenti superficiali tipici : Anodizzazione (disponibile in colori come argento, verde erba, blu reale e nero), lucidatura chimica (per una finitura speculare), anodizzazione sabbiata (per una superficie opaca uniforme) ed elettrodeposizione (per migliorare durezza e resistenza all'usura).
• Trattamento termico : Trattamento T6 (tempra + invecchiamento artificiale) per la massima resistenza, trattamento T4 (invecchiamento naturale) e ricottura per eliminare le tensioni da lavorazione.
• Applicazioni : Adatto a scenari che richiedono sia resistenza che qualità, come telai di bracci robotici, componenti strutturali per apparecchiature automatizzate, telai di biciclette e basi per strumenti di precisione.

3. Lega di alluminio 6063 – Lo specialista dei profili

• Proprietà chiave : 6063 è l'lega più comunemente utilizzata per i profili in alluminio. Presenta eccellenti prestazioni di estrusione, consentendo la produzione di profili con sezioni complesse. Offre inoltre buoni risultati nel trattamento superficiale e resistenza alla corrosione.
• Trattamenti superficiali tipici : Anodizzazione (trattamento standard per i profili), rivestimento elettroforetioco (comunemente usato per i profili), verniciatura a polvere (diverse colorazioni e buona resistenza agli agenti atmosferici) e transfer a grana di legno (trattamento decorativo).
• Trattamento termico : Trattamento T5 (invecchiamento artificiale dopo l'estrusione) per requisiti di resistenza generali, e trattamento T6 per esigenze di resistenza più elevate.
• Applicazioni : Ideale per telai in profili di alluminio industriale, coperture protettive per apparecchiature, porte e finestre architettoniche e scaffali espositivi che richiedono sezioni complesse e un aspetto gradevole.

4. Lega di alluminio 7075 – Il rappresentante dell'altissima resistenza

• Proprietà chiave : 7075 è una delle leghe di alluminio commerciali più resistenti, con una resistenza che si avvicina a quella dell'acciaio. Presenta un'eccellente resistenza alla fatica ma una scarsa resistenza alla corrosione, richiedendo una protezione superficiale nella maggior parte delle applicazioni.
• Trattamenti superficiali tipici : Anodizzazione dura (per migliorare significativamente la durezza superficiale), ossidazione a microscintilla (formando uno strato ceramico per resistenza all'usura e alla corrosione), zincatura/placcatura al cromo (per protezione contro forti fenomeni corrosivi) e rivestimento in epoxi (integrando protezione ed estetica).
• Trattamento termico : Trattamento T6 per massima resistenza, trattamento T73 per migliorare la resistenza alla corrosione sotto tensione e trattamento T76 per resistenza alla corrosione esfoliativa.
• Applicazioni : Progettata per requisiti di alta resistenza, come componenti aerospaziali, attrezzature sportive di fascia alta, parti chiave dei robot e stampi.

5. Lega di alluminio 2A12 – L'opzione tradizionale ad alta resistenza

• Proprietà chiave : 2A12 è una lega di duraluminio ad alta resistenza sviluppata inizialmente. Offre elevata resistenza e buona resistenza al calore, ma ha scarsa resistenza alla corrosione e prestazioni medie in termini di saldabilità.
• Trattamenti superficiali tipici : Anodizzazione (obbligatoria per la protezione dalla corrosione), ossidazione conduttiva chimica (adatta per componenti elettrici) e verniciatura a spruzzo (un metodo protettivo economico e pratico).
• Trattamento termico : Trattamento di solubilizzazione + invecchiamento naturale (stato T4) e trattamento di solubilizzazione + invecchiamento artificiale (stato T6).
• Applicazioni : Utilizzato in scenari tradizionali ad alta resistenza, come parti strutturali di aeromobili, telai ad alta resistenza e componenti portanti.

Principi chiave per la selezione delle leghe di alluminio nella progettazione meccanica personalizzata

• Ambiente di funzionamento : Per ambienti corrosivi, privilegiare le leghe 5052 o 6061; per ambienti asciutti, le leghe 2A12 o 7075 sono opzioni valide; per utilizzi prolungati all'aperto, scegliere 6061 o 6063 per la loro resistenza agli agenti atmosferici.
• Requisiti di resistenza : Per strutture generiche si possono utilizzare le leghe 6061 o 6063; le strutture ad alta resistenza richiedono la 2A12; applicazioni ad altissima resistenza necessitano della 7075; le strutture resistenti agli urti traggono beneficio dalla 6061.
• METODI DI LAVORAZIONE : I profili estrusi sono meglio realizzati con 6063 o 6061; le parti in lamiera si adattano bene ai 5052 o 6061; i particolari forgiati funzionano bene con 7075 o 2A12; le parti lavorate meccanicamente sono ideali per 6061 o 7075.
• Considerazioni sui costi : Per progetti sensibili ai costi, sono preferiti 6063 o 5052; il 6061 offre il miglior rapporto costo-prestazioni; il 7075 è adatto ad applicazioni in cui la prestazione è prioritaria; il 2A12 è una scelta affidabile per applicazioni tradizionali.

Conclusione