Gradi di alluminio svelati: come scegliere la combinazione perfetta per il tuo progetto

L'alluminio è ampiamente utilizzato in applicazioni che vanno dall'elettronica come i telai dei Macbook e degli smartphone alle maniglie delle porte e alle ringhiere metalliche. Se hai mai maneggiato questi oggetti, noterai una sensazione, una consistenza e un peso diversi. 

L'alluminio attrae molti scopi grazie al suo peso leggero. Ha un rapporto resistenza/peso ottimale e un basso punto di fusione che può facilmente legarlo ad altri metalli.

 In qualità di ingegnere esperto presso Wellste, con anni di esperienza nella produzione di alluminio, posso affermare con sicurezza che è estremamente raro che qualcuno progetti qualcosa in alluminio puro.

Spesso l'alluminio puro non possiede le qualità ideali, come la tenacità e la lavorabilità. 

Ecco perché esistono leghe di alluminio standardizzate o gradi di alluminio che presentano caratteristiche superiori.

In questo articolo spiegherò cosa sono i gradi di alluminio. Come puoi distinguerli? E quale grado di alluminio può adattarsi al tuo progetto con esempi. 

Alluminio come metallo

Prima di approfondire i gradi di alluminio, è necessario comprendere il metallo di alluminio e perché è necessario legare l'alluminio con altri metalli. 

L'alluminio è un metallo non ferroso che si trova ovunque. L'alluminio sembra simile all'acciaio inossidabile, un metallo argentato, ma non gli somiglia per niente. È leggero, ha una buona conduttività elettrica e sfrutta la resistenza alla corrosione. 

Tuttol'alluminio può essere facilmente legato a molti metalli perché ha un punto di fusione relativamente basso. Può facilmente legarsi con argille e compositi, motivo per cui la maggior parte dell'alluminio proviene da un minerale contenente minerale chiamato bauxite.

UNil luminum è uno dei pochi metalli che possono essere riciclati con perdite minime. La maggior parte dei prodotti in alluminio sono realizzati in alluminio riciclato perché il processo di riciclaggio costa una frazione del processo di raffinazione del minerale.

Caratteristiche dell'alluminio

Tutti i gradi di alluminio presentano inevitabilmente alcune caratteristiche dell'alluminio, come le proprietà meccaniche.

L'alluminio è un metallo leggero. Ha una densità di 2.710, Kg/M3 Quasi tre volte inferiore a quello del ferroL'acciaio e il ferro hanno una resistenza alla trazione molto più elevata; tuttavia, se si considera il rapporto resistenza/peso, l'alluminio è di gran lunga superiore alla lega di acciaio. 

L'alluminio è conduttivo. Puoi saperne di più sulla conduttività elettrica dell'alluminio da la nostra guida.

Può sviluppare uno strato di ossido che può impedirne la ruggine. È uno dei metalli più abbondanti al mondo per la sua riciclabilità e resistenza alla corrosione. È anche altamente duttile.

Che cosa è la lega di alluminio?

È una miscela di alluminio e un altro metallo o non metallo. L'alluminio puro ha proprietà inferiori alle sue leghe, ad eccezione della conduttività elettrica. 

Esistono centinaia di leghe di alluminio e ne vengono prodotte costantemente di nuove, il che richiede un organismo di governo che categorizzi e controlli tali leghe. 

L'Aluminum Association è responsabile della supervisione del commercio e della fabbricazione dell'alluminio. Ha l'autorità di nominare e categorizzare diversi gradi di alluminio.

Per produrre diverse qualità di alluminio si utilizzano diversi elementi di lega e per realizzare le leghe di alluminio si utilizzano diversi processi di fabbricazione. 

I gradi di alluminio, come la serie 6000 e la serie 7000, sono sottocategorie di tipi di leghe di alluminio. Le leghe di alluminio lavorato e le leghe di alluminio fuso sono la classificazione principale tra i gradi di alluminio.

Entrambi hanno proprietà leggermente diverse a causa del modo in cui vengono prodotti.

Lega di alluminio lavorato

Le leghe di alluminio forgiato sono realizzate tramite un processo di estrusione. L'alluminio viene riscaldato al di sotto del suo punto di fusione e forgiato liberamente sotto carichi pesanti o estruso da stampi per creare alluminio forgiato. Tali carichi e sollecitazioni meccaniche determinano un cambiamento di forma, dimensione o struttura. 

Il processo inizia con la fusione dell'alluminio e la sua coalescenza dalla fonte. Qui le leghe fuse vengono aggiunte all'alluminio e la miscela viene colata in piastre o billette di alluminio. 

La piastra o billetta di alluminio viene riscaldata a una temperatura elevata, inferiore al punto di fusione, e poi laminata meccanicamente, estrusa o lavorata attraverso stampi per produrre leghe di alluminio lavorato. 

La diversa composizione degli elementi di lega nelle leghe lavorate dà origine a diverse serie o gradi di alluminio. 

Le leghe di alluminio lavorato hanno le seguenti proprietà

• Maggiore forza 
• Migliore duttilità
• Superficie più liscia
• Proprietà anisotropiche
• Grani coerenti nella struttura
• Maggiore resistenza alla fatica (applicazioni che comportano carichi ripetuti)

Lega di alluminio pressofuso

Più spesso, troverete prodotti complessi realizzati in leghe di alluminio fuso. Le leghe di alluminio fuso sono realizzate con un processo di fusione e coalescenza simile con l'aggiunta di elementi di lega versati negli stampi. 

La lega fusa si raffredda nello stampo o nella matrice di sabbia e assume la forma dello stampo. 

La fusione delle leghe di alluminio è un processo più semplice e conveniente che produce forme complesse a discapito di alcune proprietà desiderabili. 

Le leghe fuse hanno

• Forza inferiore
• Suscettibile di difetti
• Adatto per forme complesse e progettazione rapida
• Proprietà uniformi 
• Proprietà isotropiche

Nomenclatura dei diversi gradi di alluminio

Se vi siete imbattuti in prodotti in alluminio, troverete i loro nomi in cifre. Ad esempio, AA6061. Esistono tre principali sistemi di designazione dell'alluminio. Il più popolare è la designazione dell'Aluminum Association che segue una numerazione a quattro cifre. 

Per le leghe fuse il la prima cifra identifica l'elemento di lega primario, mentre l'ultima cifra dopo la virgola indica se c'è stata qualche modifica. 

Per le leghe lavorate, tLa prima cifra identifica l'elemento di lega primario, e le ultime tre cifre lo separano dalle altre leghe di questo gruppo. Non c'è decimale, ma può avere lettere o cifre extra per trasmettere più informazioni. 

Ad esempio, AA 6063-T5, dove 6 indica magnesio e silicio, 0 indica lega non modificata e 63 la differenzia dalle altre leghe del gruppo. Il T-5 ci dice che è stata sottoposta a un processo di trattamento termico di tempra. 

Gradi di alluminio: quali sono i tipi di alluminio e come vengono classificati?

Grado di alluminio è un altro nome per lega di alluminio. Con le basi come la denominazione dell'alluminio e leghe lavorate rispetto alle leghe fuse fuori dai piedi, possiamo ora approfondire i tipi di gradi di alluminio e la loro classificazione. 

Innanzitutto, un grado di alluminio può essere facilmente identificato dal suo nome a quattro cifre. Se questo nome ha un decimale nella terza e quarta cifra (6xx.x), è una lega fusa; se non ha un punto decimale (6xxx), è una lega lavorata. 

Leghe lavorate

Le leghe lavorate sono una classe di leghe di alluminio che vengono lavorate meccanicamente e hanno le loro designazioni AA che iniziano con la serie 1xxx e arrivano fino alla serie 8xxx. La parola stessa "lavorato" significa deformazione mentre è ancora solido. 

Ecco un riepilogo dei tipi di gradi di alluminio

Puoi visualizzare il elenco dettagliato completo con limiti di composizione chimica stabiliti dall'Associazione Alluminio qui. 

Serie di grado di alluminio 1XXX

Il grado di alluminio della serie 1000 è diviso in due gruppi. Il primo parte dal grado 1050 e arriva al grado 1098. Si tratta di alluminio puro nella sua forma non legata e rientra nei limiti naturali AA. 

Questi gradi di alluminio lavorato presentano alcuni intervalli di impurità, come silicio e ferro, che solitamente sono inferiori a 1%. La purezza tipica dell'alluminio varia da 99,5% a 99,9%La percentuale di queste impurità e leghe divide l'alluminio della serie 1000 nei suoi gradi. 

Esempi tipici: 1050, 1070 e 1080A

Il secondo gruppo di alluminio della serie 1000 è l'alluminio legato. Questo gruppo parte dal grado 1100 fino al 1199. Ha un'elevata percentuale di purezza dell'alluminio ma trova designazioni AA. 

Esempi tipici: 1100, 1200, 1345

I gradi di alluminio della serie 1000 sono leghe di alluminio non trattabili termicamente. Hanno una buona resistenza alla corrosione e sono ottimi conduttori. Poiché sono per lo più alluminio puro, sono duttili ed estremamente lavorabili. 

Sono leghe di alluminio non trattabili termicamente perché sono prive di elementi di lega significativi che possono contribuire al rafforzamento durante la formazione di fase. Il trattamento termico non funziona anche perché tende ad ammorbidirsi ad alte temperature. 

Le leghe di alluminio della serie 1000 hanno una buona conduttività termica e trovano applicazione negli scambiatori di calore. 

Serie di grado di alluminio 2XXX

La serie di alluminio 2XXX ha il rame come elemento di lega principale. Ha tracce di altri metalli e silicio, tra cui magnesio, manganese, cromo, ecc. in piccole quantità. 

La lega lavorata della serie 2000 ha eccellenti capacità di lavorazione grazie all'aggiunta di rame e presenta inoltre una resistenza da elevata a moderata.

Queste leghe di alluminio ad alta resistenza possono essere trattate termicamente per un ulteriore rafforzamento ma mancanza di resistenza alla corrosione a causa dell'ossidazione del rame. 

La scarsa resistenza alla ruggine significa che spesso l'alluminio della serie 2000 deve essere anodizzato O rivestito per applicazioni esterne. 

Esempi tipici: 2014, 2024

Serie di grado di alluminio 3XXX

Il manganese funge da elemento di lega primario in questa lega di alluminio e alcuni gradi all'interno di questa lega possono inoltre incorporare il rame come componente di lega principale

Le leghe di alluminio-manganese sono leghe di alluminio non trattabili termicamente principalmente perché il manganese non subisce precipitazioni o indurimento di fase a causa del calore. 

L'alluminio della serie 3000 ha un'eccellente resistenza alla corrosione e lavorabilità, e può essere facilmente formato in varie forme. Queste leghe hanno una buona saldabilità e possono essere utilizzate per le strutture. 

Esempi tipici: 3003, 3105

L'alluminio della serie 3000 trova frequente impiego nei settori dell'edilizia e dello sviluppo.

Serie di grado di alluminio 4XXX

L'alluminio serie 4000 ha molteplici elementi di lega principali. Quello con la composizione più elevata è solitamente il silicio, ma contiene anche rame e magnesio tra gli altri elementi. 

L'alluminio della serie 4000 ha una resistenza relativamente moderata e un punto di fusione più basso.

Questa lega di alluminio ha una fluidità e una saldabilità significative che spesso impiegano questo grado nelle applicazioni di saldatura. La resistenza moderata significa che le saldature non si crepano.

Esempi tipici: 4043

Serie di grado di alluminio 5XXX

La lega di alluminio serie 5000 è una lega di alluminio e magnesio. Il magnesio è il principale elemento di lega e hanno una buona resistenza alla corrosione. 

Le leghe di alluminio della serie 5000 possono essere sottoposte a tempra per aumentarne il limite di snervamento, ma ciò ne riduce anche la duttilità. 

Vengono utilizzati principalmente in applicazioni marine, tra cui scafi e ringhiere di imbarcazioni, grazie alla loro eccezionale resistenza alla corrosione. 

Una cosa importante da capire è che, nonostante siano leghe lavorate trattabili termicamente, non sono adatte ad applicazioni ad alte temperature. 

Questi gradi di alluminio sono utilizzati principalmente in progetti in cui la resistenza alla corrosione è un problema. Applicazioni in aerospaziale, marinoo acqua di mare. 

Esempi tipici: 5052, 5083

Serie di grado di alluminio 6XXX

L'alluminio serie 6000 è un grado di alluminio ampiamente utilizzato. Si trova in molti componenti strutturali come bici cornici, elettronica, E edifici. 

I suoi principali elementi di lega sono il silicio e il magnesio, e i loro intervalli tipici non superano 2%. In queste leghe è possibile ottenere una resistenza eccezionale mediante l'applicazione del trattamento termico. 

Hanno più tempere o processi di trattamento termico. Molte leghe di alluminio della serie 6000 hanno T4 o T6 nel loro nome. Questo è anche chiamato la sua tempra. 

La lega di alluminio temprata T4 è sottoposta a trattamento termico di soluzione affinché gli elementi di lega diventino parte della matrice di alluminio. 

T6 è un altro processo di trattamento termico per aumentare la resistenza dell'alluminio, in cui la lega di alluminio, dopo il trattamento termico di soluzione, viene mantenuta a una temperatura più bassa per l'indurimento per precipitazione. 

Il magnesio e il silicio contribuiscono in modo significativo durante il trattamento termico. Il magnesio contribuisce alla formazione di precipitazioni con l'alluminio durante il trattamento termico T6 e il silicio forma Mg2Si che si traduce in una maggiore resistenza. 

L'alluminio della serie 6000 è versatile e presenta ottime caratteristiche di formabilità, resistenza alla corrosione e saldabilità. 

Esempi tipici: 6063, 6061, 6067 T5

Serie di grado di alluminio 7XXX

I principali elementi di lega di queste leghe di alluminio ad altissima resistenza includono lo zinco e, in alcuni casi, il ferro. 

Sono leghe di alluminio trattabili termicamente e mostrano una resistenza eccezionale grazie al rafforzamento della soluzione solida. Seguono un trattamento termico e un processo di tempra simili alla serie 6000, ma i precipitati che si formano sono MgZn2, il che contribuisce a una resistenza molto più elevata. 

Le anomalie delle precipitazioni agiscono come barriere alle dislocazioni fluide e impediscono la formazione di crepe e vuoti a livello microscopico. 

I gradi di alluminio della serie 7000 possono essere paragonati all'acciaio per la loro resistenza e pesano molto meno dell'acciaio. 

Hanno una grande resistenza alla fatica, il che significa che possono essere utilizzati in applicazioni che comportano carichi ripetuti. Il loro unico svantaggio è la bassa resistenza alla corrosione. 

La serie 7000 è utilizzata nei settori della blindatura, militare, aerospaziale e sportivo. 

Esempi tipici: 7075 

Serie di grado di alluminio 8XXX

L'alluminio serie 8000 è una serie unica di gradi di alluminio di nuova concezione. Il litio è il principale elemento di lega nell'alluminio serie 8000. 

Il litio è notevolmente meno denso dell'alluminio e forma precipitati fini con il reticolo dell'alluminio, con conseguenti resistenze fino a 500 MPa. 

Il litio conferisce inoltre all'alluminio della serie 8000 delle impressionanti proprietà di allungamento. Queste leghe possono essere piegate, stampate e sottoposte a processi di estrusione.

Hanno una buona resistenza alla corrosione e alle intemperie. Sono atossici e spesso usati per confezionare profumi. 

Esempi tipici: 8011, 8021, 8090

Leghe fuse

Le leghe fuse sono leghe di alluminio che seguono l'International Alloy Designation System e hanno un punto o una virgola decimale nel nome della lega. Ad esempio, A380.0

Le leghe fuse, come suggerisce il nome, sono un prodotto del processo di fusione. L'alluminio puro viene fuso e miscelato con altri metalli per formare le leghe, e la miscela viene versata in stampi per ottenere una forma specifica o in billette per produrre lingotti.

La classificazione delle leghe fuse segue una struttura simile a quella delle leghe lavorate, con la cifra iniziale che indica il costituente metallico primario. Nelle leghe fuse, la prima cifra è esclusa dall'essere 6.

Le serie in alluminio pressofuso hanno una relativa libertà con i loro limiti perché la maggior parte cLe leghe leggere vengono post-lavorate per ottenere qualcosa di diverso. 

Questa tabella riassume i loro limiti di lega.

Serie 1XX.X

Le leghe di alluminio pressofuso della serie 1XX.X hanno una purezza dell'alluminio superiore a 99%. Hanno tutte le proprietà attese dall'alluminio puro, come resistenza alla corrosione, conduttività termica e saldabilità. Le 1xx.x sono leghe di alluminio non trattabili termicamente. 

Serie 2XX.X

Le leghe di alluminio della serie 2XX.X presentano il rame come elemento legante primario, migliorando la lavorabilità e rendendole più suscettibili alla corrosione. Si tratta di leghe ad alta resistenza, ma prive di duttilità a causa di una differenza di dimensione dei grani nella lega. 

La serie 2xx.x è una lega trattabile termicamente, ma è soggetta a un fenomeno chiamato criccatura a caldo. Questo avviene quando un gradiente di temperatura nei grani della lega provoca la criccatura. 

Serie 3XX.X

La serie 3XX.X ha un'alta percentuale di silicio, insieme a rame o magnesio come elemento di lega. Sono anche leghe di alluminio trattabili termicamente con elevata resistenza, resistenza alle crepe e eccellente lavorabilità. 

Serie 4XX.X

Le leghe di alluminio della serie 4XX.X sono costituite esclusivamente da silicio come costituente aggiuntivo. Queste leghe di silicio sono altamente resistenti, hanno un'eccellente resistenza alla corrosione e un'ottima saldabilità.

Serie 5XX.X 

Le leghe di alluminio della serie 5XX.X sono caratterizzate dal fatto di avere il magnesio come elemento di lega primario.

Resistono alla corrosione e sono leghe non trattabili termicamente. La loro resistenza è inferiore alle leghe 2XX.X ma hanno un'ottima lavorabilità e fluidità, utili per la fusione. 

Serie 7XX.X

Le serie 7xx.x sono leghe di zinco. Queste leghe hanno una buona resistenza alla fatica e sono spesso utilizzate in strutture che richiedono leggerezza e sono spesso considerate leghe ad alta resistenza. Vari processi di trattamento termico possono rafforzare la serie 7XX.X. 

Serie 8XX.X

Questa è un'aggiunta relativamente nuova alla classificazione delle leghe di AA. Queste leghe usano lo stagno come elemento legante principale e non sono trattabili termicamente. Hanno applicazioni speciali e sono costruite appositamente. 

Applicazioni dei gradi di alluminio con esempi

L'alluminio è un metallo ampiamente utilizzato. Diversi gradi si adattano a scopi diversi. Questa sezione ti aiuterà a comprendere le applicazioni generali dei gradi di alluminio.

Serie in alluminio battuto

Serie 1000

L'alluminio serie 1000 è alluminio commercialmente puro. È utilizzato principalmente negli scambiatori di calore per la sua buona conduttività termica, i materiali conduttivi e i riflettori. 

Serie 2000

Questi gradi di alluminio contengono rame, che conferisce loro un'eccellente lavorabilità. Hanno una grande resistenza alle alte temperature e sono usati specialmente nell'industria aerospaziale. 

Serie 3000

Questi gradi di alluminio sono usati per utensili da cucina per la loro resistenza alla corrosione e conduttività. Sono usati anche per altri imballaggi alimentari e lattine di soda come 3004.

Serie 4000

La serie 4000 ha un'eccellente saldabilità e viene spesso utilizzata come elettrodo.

Serie 5000

Questa serie ha applicazioni nell'industria della lamiera. Gradi come 5052 hanno ampie applicazioni finali come lamiere come fusoliera. 

Serie 6000

Noto anche come alluminio architettonico, è una delle leghe più resistenti disponibili e viene utilizzato come metallo strutturale.

6061 è una lega trattabile termicamente che viene utilizzata nei componenti aerospaziali e automobilistici. Viene anche utilizzata per produrre estrusioni e matrici. 

Serie 7000

I gradi della serie 7000 possono sopportare grandi quantità di stress. Se si prevede di utilizzare qualcosa che richiede un'eccellente resistenza, questa è un'opzione. 

Serie 8000

Questa speciale lega è riservata a molti utilizzi di facile utilizzo, come imballaggi per profumi, pellicole per uso alimentare, ecc.

8011 è un esempio della serie 8000.

Serie in alluminio pressofuso

La serie in alluminio pressofuso non è ampiamente utilizzata come qualità finale e spesso subisce numerose lavorazioni. 

Serie 2xx.x

Queste leghe vengono fuse direttamente per realizzare alcuni componenti resistenti nell'industria automobilistica e aeronautica. Pistoni, testate dei cilindri e altre fusioni di uso generale. 

Serie 3xx.x

Rispetto al grado precedente, il 3xx.x ha una resistenza alla corrosione migliorata e per questo motivo viene utilizzato per la fusione di prodotti destinati al settore navale, come il 357. 

Serie 4xx.x

Si tratta di leghe di silicio con buona resistenza all'usura. Utilizzate principalmente in alloggiamenti di pompe e applicazioni ad alto stress. 

Serie 5xx.x

Questa serie ha una migliore capacità di mantenimento della pressione. Il grado 514 è utilizzato per la realizzazione di componenti destinati alla produzione automobilistica e aeronautica.

Serie 7xx.x

Questo grado viene utilizzato nei componenti dei computer portatili, nelle porte, negli alloggiamenti elettronici, ecc. 

Serie 8xx.x

Le leghe della serie 8xx.x sono resistenti al calore e sono adatte alla fusione. La serie 850 è utilizzata per cuscinetti motore e per usi industriali che richiedono applicazioni ad alta temperatura.  

Fattori da considerare quando si sceglie un grado di alluminio

Individuare la lega di alluminio giusta è fondamentale per soddisfare i requisiti specifici del tuo progetto.

Esistono così tante qualità di alluminio a causa dei possibili usi dell'alluminio, delle sue proprietà e del suo peso. C'è una grande possibilità che una delle leghe di alluminio corrisponda al tuo scopo.

Prima di addentrarci nelle leghe di alluminio, è importante comprendere i parametri di progettazione del tuo pezzo. Quanto carico può supportare? Richiede vernice? Il tipo di finitura superficiale che stai cercando, ecc. 

Ecco la migliore analisi di fattibilità per selezionare le qualità di alluminio per il tuo progetto. 

Lavorabilità

A volte, sei limitato dalla capacità di lavorazione e dalla resistenza dell'utensile. Se stai progettando qualcosa per la precisione e costi di utensili più bassi, puoi scegliere leghe di lavorazione gratuite

Saldabilità

La fusione dei metalli nella forma desiderata è fattibile per piccoli progetti. Per la maggior parte delle applicazioni, l'alluminio deve essere unito tramite saldature. Per questo motivo, è importante considerare la saldabilità della lega come fattore. 

Proprietà corrosive

L'alluminio è naturalmente resistente alla corrosione. Tuttavia, alcuni gradi hanno una migliore resistenza alla corrosione rispetto ad altri. Se la tua applicazione finale dell'alluminio è in un ambiente umido, gradi come 5052

Forza

Una delle ragioni per cui vengono prodotti così tanti gradi di alluminio è la variazione della resistenza alla trazione. Come progettista o produttore, devi conoscere la resistenza richiesta per l'applicazione dell'alluminio. 

Potete avviare una rapida discussione sui materiali adatti e sui prodotti in alluminio utilizzando questo link.

Conduttività

Se stai cercando un'alternativa più economica al rame con elevata conduttività. Nuove leghe come AA8079 offrono la migliore conduttività, ma leghe convenzionali come 1050A sono ancora molto utilizzate. 

Trattabilità termica

Il trattamento termico dell'alluminio è importante per le leghe deboli. Aumentare la loro resistenza può portare a nuove applicazioni della stessa lega. Non tutti i gradi di alluminio possono essere trattati termicamente per migliorarne la resistenza. Un'ottima lega trattabile termicamente è l'alluminio 2024.

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