L'alluminio ha anche un'elevata resistenza alla corrosione, perché quando il materiale è esposto all'aria, formerà naturalmente uno strato protettivo di ossido. Questa ossidazione può anche essere indotta artificialmente per fornire una protezione più forte. Lo strato protettivo naturale dell'alluminio lo rende più resistente alla corrosione rispetto all'acciaio al carbonio. Inoltre, l'alluminio è un buon conduttore di calore e conduttore elettrico, migliore dell'acciaio al carbonio e dell'acciaio inossidabile.
（Foglio di alluminioï
Naturalmente, l'uso dell'alluminio presenta anche alcuni svantaggi, soprattutto se confrontato con l'acciaio. Non è duro come l'acciaio, il che lo rende una scelta sbagliata per le parti che resistono a un impatto maggiore o a una capacità di carico estremamente elevata. Anche il punto di fusione dell'alluminio è significativamente più basso (660°C, quando il punto di fusione dell'acciaio è più basso, circa 1400°C), non può sopportare applicazioni a temperature estremamente elevate. Ha anche un alto coefficiente di dilatazione termica, quindi se la temperatura è troppo alta durante la lavorazione, si deformerà ed è difficile mantenere tolleranze rigorose. Infine, l'alluminio può essere più costoso dell'acciaio a causa dei maggiori requisiti di potenza durante il consumo.
Lega di alluminio
Regolando leggermente la quantità di elementi in lega di alluminio, è possibile produrre innumerevoli tipi di leghe di alluminio. Tuttavia, alcune composizioni si sono rivelate più utili di altre. Queste comuni leghe di alluminio sono raggruppate secondo i principali elementi di lega. Ogni serie ha alcuni attributi comuni. Ad esempio, le leghe di alluminio delle serie 3000, 4000 e 5000 non possono essere trattate termicamente, quindi viene utilizzata la lavorazione a freddo, chiamata anche incrudimento. a
I principali tipi di leghe di alluminio sono i seguenti.
serie 1000
Le leghe di alluminio 1xxx contengono l'alluminio più puro, con un contenuto di alluminio di almeno il 99% in peso. Non ci sono elementi di lega specifici, la maggior parte dei quali sono alluminio quasi puro. Ad esempio, l'alluminio 1199 contiene il 99,99% di alluminio in peso e viene utilizzato per produrre fogli di alluminio. Questi sono i gradi più morbidi, ma possono essere incruditi, il che significa che diventano più forti se deformati ripetutamente.
serie 2000
Il principale elemento di lega dell'alluminio della serie 2000 è il rame. Questi tipi di alluminio possono essere induriti per precipitazione, il che li rende resistenti quasi quanto l'acciaio. L'indurimento per precipitazione comporta il riscaldamento del metallo a una certa temperatura per consentire alla precipitazione di altri metalli di precipitare fuori dalla soluzione metallica (mentre il metallo rimane solido) e aiuta ad aumentare la resistenza allo snervamento. Tuttavia, a causa dell'aggiunta di rame, i gradi di alluminio 2xxx hanno una resistenza alla corrosione inferiore. L'alluminio 2024 contiene anche manganese e magnesio ed è utilizzato nelle parti aerospaziali.
serie 3000
Il manganese è l'elemento additivo più importante della serie 3000 in alluminio. Queste leghe di alluminio possono anche essere incrudite (questo è necessario per raggiungere un livello di durezza sufficiente, perché questi tipi di alluminio non possono essere trattati termicamente). L'alluminio 3004 contiene anche magnesio, una lega utilizzata nelle lattine per bevande in alluminio e le sue varianti indurite.
serie 4000
L'alluminio della serie 4000 include il silicio come principale elemento di lega. Il silicio abbassa il punto di fusione dell'alluminio di grado 4xxx. L'alluminio 4043 viene utilizzato come materiale di apporto per la saldatura delle leghe di alluminio della serie 6000, mentre l'alluminio 4047 viene utilizzato come lamiera e rivestimento.
serie 5000
Il magnesio è il principale elemento di lega della serie 5000. Questi gradi hanno alcune delle migliori resistenze alla corrosione, quindi sono spesso utilizzati in applicazioni marine o in altre situazioni che affrontano ambienti estremi. L'alluminio 5083 è una lega comunemente usata nelle parti marine.
serie 6000
Sia il magnesio che il silicio vengono utilizzati per realizzare alcune delle leghe di alluminio più comuni. La combinazione di questi elementi viene utilizzata per creare la serie 6000, che di solito è di facile lavorazione e indurimento per precipitazione. In particolare, la 6061 è una delle leghe di alluminio più comuni e presenta un'elevata resistenza alla corrosione. È comunemente usato nelle applicazioni strutturali e aerospaziali.
serie 7000
Queste leghe di alluminio sono fatte di zinco e talvolta contengono rame, cromo e magnesio. Possono essere indurite per precipitazione per diventare le più resistenti di tutte le leghe di alluminio. Il grado 7000 è spesso utilizzato nelle applicazioni aerospaziali grazie alla sua elevata resistenza. 7075 è un voto comune. Sebbene la sua resistenza alla corrosione sia superiore a quella dei materiali della serie 2000, la sua resistenza alla corrosione è inferiore rispetto ad altre leghe. Questa lega è comunemente usata, ma è particolarmente adatta per applicazioni aerospaziali. a
Queste leghe di alluminio sono fatte di zinco e talvolta di rame, cromo e magnesio e possono diventare le più resistenti di tutte le leghe di alluminio per indurimento per precipitazione. La classe 7000 viene solitamente utilizzata nelle applicazioni aerospaziali grazie alla sua elevata resistenza. 7075 è un grado generale con una resistenza alla corrosione inferiore rispetto ad altre leghe.
serie 8000
La serie 8000 è un termine generico che non si applica a nessun altro tipo di leghe di alluminio. Queste leghe possono includere molti altri elementi, tra cui ferro e litio. Ad esempio, l'alluminio 8176 contiene lo 0,6% di ferro e lo 0,1% di silicio in peso e viene utilizzato per realizzare fili.
Trattamento di tempra dell'alluminio e trattamento superficiale
Il trattamento termico è un processo di condizionamento comune, il che significa che modifica le proprietà del materiale di molti metalli a livello chimico. Soprattutto per l'alluminio, è necessario aumentare la durezza e la resistenza. L'alluminio non trattato è un metallo tenero, quindi per resistere a determinate applicazioni, deve passare attraverso un determinato processo di regolazione. Per l'alluminio, il processo è indicato dal nome della lettera alla fine del numero del grado.
Trattamento termico
L'alluminio delle serie 2xxx, 6xxx e 7xxx può essere trattato termicamente. Ciò aiuta ad aumentare la resistenza e la durezza del metallo ed è vantaggioso per alcune applicazioni. Altre leghe 3xxx, 4xxx e 5xxx possono essere lavorate solo a freddo per aumentare resistenza e durezza. Diversi nomi di lettere (chiamati nomi temperati) possono essere aggiunti alla lega per determinare quale trattamento viene utilizzato. Questi nomi sono:
F indica che si trova nello stato di fabbricazione o che il materiale non ha subito alcun trattamento termico.
H significa che il materiale ha subito un qualche tipo di incrudimento, eseguito o meno contemporaneamente al trattamento termico. Il numero dopo "H" indica il tipo di trattamento termico e durezza.
O indica che l'alluminio è ricotto, il che riduce la resistenza e la durezza. Questa sembra essere una strana scelta: chi vorrebbe un materiale più morbido? Tuttavia, la ricottura produce un materiale più facile da lavorare, forse più duro e più duttile, il che è vantaggioso per alcuni metodi di produzione.
T indica che l'alluminio è stato trattato termicamente e il numero dopo "T" indica i dettagli del processo di trattamento termico. Ad esempio, Al 6061-T6 subisce un trattamento termico di soluzione (mantenuto a 980 gradi Fahrenheit, quindi temprato in acqua per un rapido raffreddamento) e quindi un trattamento di invecchiamento tra 325 e 400 gradi Fahrenheit.
Trattamento della superficie
Ci sono molti trattamenti superficiali che possono essere applicati all'alluminio, e ogni trattamento superficiale ha caratteristiche estetiche e di protezione adatte a diverse applicazioni. a
Non vi è alcun effetto sul materiale dopo la lucidatura. Questo trattamento superficiale richiede meno tempo e fatica, ma di solito non è sufficiente per le parti decorative ed è più adatto per i prototipi che testano solo la funzionalità e l'idoneità.
La levigatura è il passo successivo rispetto alla superficie lavorata. Prestare maggiore attenzione all'uso di strumenti affilati e passaggi di finitura per produrre una finitura superficiale più liscia. Questo è anche un metodo di elaborazione più preciso, solitamente utilizzato per testare le parti. Tuttavia, questo processo lascia ancora tracce della macchina, quindi di solito non viene utilizzato nel prodotto finale.
La sabbiatura crea una superficie opaca spruzzando minuscole perle di vetro sulle parti in alluminio. Questo rimuoverà la maggior parte (ma non tutti) i segni di lavorazione e gli darà un aspetto liscio ma granuloso. L'aspetto iconico e la sensazione di alcuni laptop popolari derivano dalla sabbiatura prima dell'anodizzazione.
L'anodizzazione è un metodo comune di trattamento delle superfici. È uno strato protettivo di ossido che si formerà naturalmente sulla superficie dell'alluminio se esposto all'aria. Durante la lavorazione manuale, le parti in alluminio vengono appese a un supporto conduttivo, immerse in una soluzione elettrolitica e nella soluzione elettrolitica viene introdotta corrente continua. Quando l'acido della soluzione dissolve lo strato di ossido formato naturalmente, la corrente rilascia ossigeno sulla sua superficie, formando così un nuovo strato protettivo di ossido di alluminio.
Bilanciando il tasso di dissoluzione e il tasso di accumulo, lo strato di ossido forma nanopori, consentendo al rivestimento di continuare a crescere oltre ciò che è naturalmente possibile. Successivamente, per motivi estetici, i nanopori vengono talvolta riempiti con altri inibitori di corrosione o coloranti colorati, e quindi sigillati per completare il rivestimento protettivo.
Competenze nella lavorazione dell'alluminio
1. Se il pezzo si surriscalda durante la lavorazione, l'alto coefficiente di dilatazione termica dell'alluminio influenzerà la tolleranza, specialmente per le parti sottili. Per evitare effetti negativi, è possibile evitare la concentrazione di calore creando percorsi utensile che non si concentrano in un'area per troppo tempo. Questo metodo può dissipare il calore e il percorso utensile può essere visualizzato e modificato nel software CAM che genera il programma di lavorazione CNC.
2.2. Se la forza è troppo grande, la morbidezza di alcune leghe di alluminio promuoverà la deformazione durante la lavorazione. Pertanto, in base alla velocità di avanzamento e alla velocità consigliate per elaborare un grado specifico di alluminio, al fine di generare la forza appropriata durante il processo. Un'altra regola pratica per prevenire la deformazione è mantenere lo spessore della parte maggiore di 0,020 pollici in tutte le aree.
3. Un altro effetto della duttilità dell'alluminio è che può formare un bordo combinato del materiale sull'utensile. Ciò nasconderà la superficie di taglio affilata dell'utensile, renderà l'utensile smussato e ridurrà la sua efficienza di taglio. Questo bordo di accumulo può anche causare una scarsa finitura superficiale della parte. Per evitare l'accumulo di bordi, sperimentare con i materiali degli utensili; provare a sostituire HSS (acciaio super rapido) con inserti in metallo duro, o viceversa, e regolare la velocità di taglio. Puoi anche provare a regolare la quantità e il tipo di fluido da taglio.
Facci sapere come elaborare le parti in alluminio mediante lavorazione CNC come il seguente video.
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