L'alluminio, un metallo ampiamente utilizzato, svolge un ruolo cruciale in diversi campi. In questo articolo, approfondiremo la conoscenza dell'alluminio, dalle sue proprietà di base e dalla classificazione delle leghe alla tecnologia di lavorazione e alle sue applicazioni in vari settori, per fornire un'introduzione completa alle proprietà dei materiali in alluminio.
Destinatari: principianti, ingegneri, acquirenti, pubblicitari, ecc.
Sommario
A cosa serve l'alluminio per la lavorazione?
L'alluminio è un metallo leggero bianco-argenteo il cui simbolo è Al, abbreviato in pratica in AL, e il cui numero atomico è 13. La bassa densità dell'alluminio e il fatto che i prodotti realizzati con esso siano leggeri, circa un terzo del peso dell'acciaio, lo rendono utile in un'ampia gamma di applicazioni.
Proprietà dell'alluminio
Proprietà fisiche
Bassa densità:
L'alluminio ha una densità di circa ≈2.7 g/cm3, che è solo circa 1/3 della densità del ferro. Questa proprietà rende le leghe di alluminio più adatte all'uso in hardware che utilizza materiali in alluminio, perché rende l'alluminio molto leggero se confrontato con altri materiali. Elevata conduttività:
La sua conduttività elettrica è di circa 61% di quella del rame; la conduttività dell'alluminio è seconda solo a quella dell'argento, del rame e dell'oro.
Conduttività termica:
L'alluminio ha una conduttività termica relativamente elevata di circa 200-220 watt/(m-km)e il calore viene condotto attraverso l'alluminio molto rapidamente e dissipato altrettanto rapidamente.
Conduttività termica:
La carta stagnola di alluminio viene utilizzata per cucinare e confezionare gli alimenti perché ha una buona conduttività termica.
Alta riflettività:
Con una superficie liscia, l'alluminio riflette più di 90% di luce visibile e ancora di più di luce infrarossa. Poiché riflette luce e calore, contribuisce all'efficienza energetica e all'isolamento termico.
Proprietà chimiche
Attività:
L'alluminio è un tipo di metallo attivo, situato nell'ordine di attività della tavola metallica prima dell'idrogeno e può reagire con l'acido per generare idrogeno gassoso.
Ossidazione superficiale:
L'alluminio può formare sulla sua superficie una pellicola densa di ossido di alluminio dopo l'elettrolisi in una soluzione chimica. Questa pellicola impedisce efficacemente l'ulteriore arrugginimento dell'alluminio, conferendogli così un'ottima resistenza alla corrosione. In condizioni atmosferiche normali, i prodotti in alluminio possono mantenere un aspetto brillante a lungo, senza la necessità di ulteriori trattamenti anticorrosione.
Riciclabilità:
L'alluminio è un metallo riciclabile e il processo di riciclaggio consuma poca energia, pari solo al 5-6% della produzione primaria di alluminio. L'alluminio riciclato può essere rifuso, lavorato e trasformato in una varietà di prodotti in alluminio con una degradazione minima o nulla delle prestazioni.
Proprietà meccaniche
Resistenza e durezza:
L'alluminio puro ha una resistenza e una durezza relativamente basse, ma questa proprietà può essere notevolmente migliorata mediante la lega.
Tenacità:
L'alluminio e le sue leghe presentano una buona tenacità, consentendo loro di assorbire energia senza rompersi facilmente in caso di impatto.
Lavorabilità:
L'alluminio può essere lavorato mediante vari processi, tra cui fusione, estrusione, laminazione e forgiatura, e presenta una buona lavorabilità.
Altre caratteristiche
Altre caratteristiche
Non magnetico:
L'alluminio è un materiale non magnetico e non è attratto dai campi magnetici.
Biocompatibilità:
L'alluminio e le sue leghe hanno una buona biocompatibilità e sono atossici e innocui per l'organismo umano. Garantire la sicurezza d'uso.
classi
I gradi di alluminio si differenziano principalmente in base alla loro qualità e al loro stato.
Presentazione:
Gradi di lega di alluminio
Lega di alluminio serie 1000
Acrilico `1) Struttura (strutture monoblocco) Componenti principali: alluminio puro, contenuto di alluminio superiore al 99%.
Proprietà: Buona conduttività termica ed elettrica, ma minore resistenza.
Applicazione: principalmente per la produzione di fili, fogli di alluminio e altri prodotti.
Lega di alluminio serie 2000
Materiali predominanti: lega alluminio-rame.
Proprietà: Maggiore resistenza e resistenza al calore.
Applicazione: applicabile alla produzione di componenti per il settore aerospaziale, come componenti della fusoliera e del motore di aeromobili.
Lega di alluminio serie 3000
Materiali principali: lega di alluminio-manganese.
Proprietà: Deve resistere alla corrosione ed essere ben saldato
Applicazione: spesso utilizzato nella produzione di condizionatori d'aria, frigoriferi e altri prodotti che richiedono un'elevata resistenza alla corrosione.
Lega di alluminio serie 5000
Materiali principali: lega di magnesio e alluminio.
Caratteristiche: Buona resistenza alla trazione e alla corrosione.
Applicazione: per navi, carrozzerie di automobili e altri prodotti che richiedono robustezza e resistenza alla corrosione.
Lega di alluminio serie 6000
Dettaglio: lega alluminio-magnesio-silicio.
Caratteristiche: Buona resistenza, plasticità e resistenza alla corrosione, eccellenti prestazioni di processo.
Applicazioni: comunemente utilizzato per profili edili, parti di automobili, apparecchiature elettroniche, ecc.
Lega di alluminio serie 7000
Componenti principali: lega alluminio-zinco-magnesio-rame.
Caratteristiche: elevata resistenza, buona resistenza alla corrosione e costo elevato.
Applicazione: viene utilizzato per parti di strutture ad alta resistenza dell'aviazione e dei veicoli spaziali, come le ali e la fusoliera degli aerei.
Stato della lega di alluminio
Fst (stato di fresatura libera)
Caratteristiche: Nessun trattamento speciale dopo la lavorazione o la fusione, applicato solo al materiale che necessita di ulteriore lavorazione.
Stato O (stato ricotto)
Dopo la ricottura, la sua durezza e resistenza sono basse, ma la sua plasticità e tenacità sono buone, quindi è adatto per materiali che devono essere piegati e allungati e per altre lavorazioni.
Stato H (stato incrudito)
Caratteristiche: Il metodo di lavorazione a freddo (laminazione a freddo, trafilatura a freddo, ecc.) indurisce il materiale, ne migliora la resistenza e la durezza, ma ne riduce la plasticità. Questo lo rende adatto per componenti strutturali con elevati requisiti di resistenza.
Stato TA (stato di trattamento termico)
Stato T4 (trattamento in soluzione + invecchiamento naturale)
Fusione: i profili in alluminio vengono estrusi dall'estrusore, quindi raffreddati e trattati, senza passare attraverso il forno di invecchiamento. Bassa durezza, buona deformabilità, adatti per successive piegature e altre lavorazioni meccaniche.
Condizione T5 (trattamento in soluzione + invecchiamento artificiale incompleto)
Caratteristica: estrusione, raffreddamento ad aria, trasferimento al forno di invecchiamento, conservazione a circa 200 gradi per 2-3 ore. Più duro, presenta una certa deformabilità, comunemente utilizzato in facciate continue, ecc.
Tempra T6 (trattamento termico di soluzione + invecchiamento artificiale)
Caratteristiche: l'estrusione è una tempra raffreddata ad acqua, tempra e invecchiamento artificiale, superiore a T5, tempo di conservazione del calore, in modo che T5 possa raggiungere uno stato di durezza più elevato, adatto per alcuni luoghi in cui la richiesta di durezza del materiale è relativamente elevata.
Densità
L'alluminio ha una densità di circa 2.7 g/cm3
Punto di fusione
L'alluminio ha un punto di fusione di 660.32 °C (1220.58 °F)
Punto di ebollizione
L'alluminio ha un punto di ebollizione di 2467°C (4472.6°F)
Coefficiente di conduzione
La conduttività termica dell'alluminio è di circa 237 W/(mK) a temperatura ambiente.
resistività
La resistività dell'alluminio è compresa tra 2.65×10-⁸ e 2.82×10-⁸ Ω-m a temperatura ambiente.
resistenza allo snervamento
| Materiale | Resa di rendimento (MPa) | Resistenza allo snervamento (ksi) |
| Lega di alluminio 1100 ricotto (tempra O) | 34 | 5 |
| Lega di alluminio 1100 temprata (tempra H14) | 117 | 17 |
| Lega di alluminio 2024 ricotto (tempra O) | 75 | 11 |
| Lega di alluminio 2024 trattata termicamente e invecchiata (tempra T3) | 345 | 50 |
| Lega di alluminio 2024 trattata termicamente e invecchiata (tempra T351) | 325 | 47 |
| Lega di alluminio 6061 ricotto (tempra O) | 55 | 8 |
| Lega di alluminio 6061 trattata termicamente e invecchiata (tempra T6 e T651) | 276 | 40 |
| Lega di alluminio 7075 ricotto (tempra O) | 103 | 15 |
| Lega di alluminio 7075 trattata termicamente e invecchiata (tempra T6) | 505 | 73 |
| Lega di alluminio 356.0 fusa | 124 | 18 |
| Lega di alluminio 356.0 trattata termicamente e invecchiata (tempra T6) | 164 | 24 |
Modulo di Young
6000 Series
Modulo di Young: 103 ksi (circa 70 GPa)
7000 Series
Modulo di Young: 71.7 GPa
2000 Series
Modulo di Young: 72.4 GPa (a 20°C)
Serie in lega di alluminio
Modulo di Young: 70 GPa
Formula del metallo
Il componente principale dell'alluminio è l'allumina (Al₂O₃-nH₂O). Dopo la raffinazione e la lavorazione, è possibile estrarre l'alluminio puro.
Massa molecolare dell'alluminio
Il peso molecolare (o peso atomico) dell'alluminio è 26.9815386. In pratica, usiamo 26.98 come valore di conteggio semplificato.
Alluminio Anodizzazione
Anodizzazione dell'alluminio è un processo elettrochimico in cui una corrente elettrica e una soluzione chimica vengono applicate alla superficie dell'alluminio per formare uno strato di ossido durevole che ne aumenta la resistenza alla corrosione e all'usura.
Alluminio contro acciaio inossidabile
Proprietà fisiche
| causalità | alluminio | acciai inossidabili |
|---|---|---|
| densità | 2.7 g / cm³ | 7.8 g / cm³ |
| punto di fusione | 660 ° C | 1400 ° C - 1530 ° C |
| conducibilità termica | 237 W/(m·K)，alto | 15-25 W/(m·K)，basso |
| conduttività (elettrica) | 37.7 milioni S/m | 1.45 milioni S/m |
| resistenza alla trazione | 70-700 MPa | 515-1275 MPa |
| resistenza allo snervamento | 30-500 MPa | 215-900 MPa |
| durometro | Più basso, facile da lavorare | Più alto, più difficile da elaborare |
Alluminio vs Titanio
Proprietà fisiche
| causalità | alluminio | titanio |
|---|---|---|
| densità | 2.7 g / cm³ | 4.5 g / cm³ |
| punto di fusione | 660 ° C | 1650-1670 ° C |
| conducibilità termica | 210-235 W/m·K | 17-21.9 W/m·K |
| Conduttività (basata sul rame) | 64% | 3.1% |
| resistenza alla trazione | 90-690 MPa | 230-1400 MPa |
| resistenza allo snervamento | 200-600 MPa | 170-480 MPa |
Proprietà chimiche
Resistenza alla corrosione:
Alluminio: l'alluminio forma nell'aria una densa pellicola di ossido di alluminio, che offre una certa resistenza alla corrosione, ma è suscettibile alla corrosione in ambienti alcalini.
TITANIO: Il titanio ha un'eccellente resistenza alla corrosione, soprattutto in ambienti marini e acidi.
Ossidabilità:
Alluminio: l'alluminio tende a formare uno strato di ossido sulla sua superficie, ma questo strato di ossido impedisce un'ulteriore corrosione.
Titanio: il titanio ha un'eccellente resistenza all'ossidazione ad alte temperature ed è adatto per applicazioni ad alta temperatura
FAQ
La lega "migliore" dipende interamente dall'applicazione del pezzo. Per la maggior parte parti metalliche personalizzate, 6061-T6 rappresenta il gold standard grazie alla sua eccellente lavorabilità, saldabilità e alle proprietà meccaniche bilanciate. Tuttavia, se il progetto richiede un elevato rapporto resistenza/peso (come i componenti aerospaziali), 7075-T6 è la scelta preferita. Per le parti che richiedono un'elevata resistenza alla corrosione in ambienti marini, spesso consigliamo 5052.
Di solito si tratta di un compromesso tra forza e costo.
- 6061 Alluminio: Più conveniente, più facile da saldare e altamente versatile. È ideale per componenti strutturali e applicazioni generali lavorazione di precisione.
- 7075 Alluminio: Significativamente più resistente (paragonabile ad alcuni acciai), ma più costoso e difficile da saldare. Da scegliere per applicazioni ad alto stress in cui il risparmio di peso è fondamentale.
L'alluminio è incredibilmente versatile quando si tratta di post-lavorazione. Come servizio completo produttore di parti metalliche personalizzate, offriamo diverse opzioni:
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- Granigliatura: Crea una finitura satinata opaca e uniforme per rimuovere i segni degli utensili.
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