Designazione delle leghe di alluminio

Nell’articolo precedente di “te lo spiego con un disegno” abbiamo visto come viene prodotto l’alluminio primario partendo dalla bauxite (se te lo fossi perso ti consigliamo di leggerlo premendo qui).

Raramente però l’alluminio è utilizzato in forma pura, infatti viene spesso legato ad altri elementi per conferire ai particolari diverse proprietà a seconda del campo di applicazione.

Esistono centinaia di tipi diversi di leghe di alluminio, e per riconoscerle negli anni si sono adottate diverse tipologie di designazione. Fortunatamente in seguito sono nate delle norme standard di designazione in modo da uniformare le leghe in un linguaggio universale, tuttavia questo non è bastato a fare chiarezza sull’argomento che infatti resta molto complesso.

I sistemi di denominazione normati UNI per le leghe di alluminio si dividono in:

  • Sistema basato su una designazione alfanumerica (Norme EN 573-1 e EN 1780-1)
  • Sistema basato sulla base dei simboli chimici (Norme EN 573-2 e 1780-2)

Nel primo caso la designazione alfanumerica delle norme EN 573-1 e EN 1780-1 utilizzano semplici codici composti da lettere e numeri che definiscono la specifica lega. 

Questo tipo di designazione è così strutturato:

Nella parte iniziale troveremo le lettere EN. Questo sta ad indicare la norma di riferimento UNI.

In seguito troveremo due lettere, la prima una A, che indica il metallo base della nostra lega ossia l’alluminio, e la seconda lettera indica il processo a cui è destinata quella lega specifica ossia:

 

W: Indica una lega destinata alla lavorazione plastica (tutte queste leghe sono elencate nella UNI EN 573-1 che puoi trovare in vendita sul sito della UNI)

 B: Indica una lega da fonderia destinata alla creazione di pani da rifusione.

C: Indica una lega da fonderia destinata ai getti di fusione.

M: Indica una lega da fonderia destinata alle leghe madri (Tutte le leghe da fonderia sono elencate nella UNI EN 1780-1 che puoi trovare sul sito della UNI).

 

 

Quindi la parte iniziale del nostro codice alfanumerico sarà:

EN AW per quanto riguarda le leghe di alluminio da lavorazione plastica, oppure EN AB, EN AC o EN AM per le varie tipologie di leghe da fonderia.

Vediamo ora l’effettivo codice numerico che definisce la specifica lega.

Nel caso delle leghe da deformazione plastica (quindi quelle con un codice iniziale EN AW), il codice numerico sarà composto da 4 cifre, la prima delle quali indica la famiglia di appartenenza della lega.

Le varie famiglie si differenziano a seconda dell’elemento di lega principale e sono:

Gruppo 1xxx : alluminio con una purezza minima del 99%. Questi tipi di alluminio hanno un eccellente resistenza alla corrosione, un elevata conducibilità termica ed elettrica, basse caratteristiche meccaniche e buona lavorabilità. 

Mediante incrudimento si possono aumentare le caratteristiche meccaniche.

L’alluminio del gruppo 1000 è utilizzato soprattutto per impianti chimici, riflettori, scambiatori di calore, applicazioni decorative e condensatori elettrici.

Gruppo 2xxx : Dette Avional, sono leghe principalmente composte da alluminio e rame, talvolta con l’aggiunta di magnesio e manganese. 

Queste leghe necessitano di trattamenti termici per raggiungere caratteristiche meccaniche simili a quelle di un acciaio al carbonio. 

Per via della loro scarsa resistenza a corrosione in alcuni casi vengono placcate con altre leghe di alluminio. 

Queste leghe hanno un eccellente lavorabilità e sono ampiamente utilizzate in ambito aeronautico, nei trasporti e nell’automotive.

Gruppo 3xxx : Leghe composte principalmente da alluminio e manganese.

Il manganese conferisce all’alluminio una maggiore resistenza meccanica ed una maggiore resistenza ad usura.

Questo tipo di leghe sono principalmente utilizzate per utensili da cucina, recipienti e tubi in pressione.

Gruppo 4xxx: Leghe composte principalmente da alluminio e silicio. 

La maggiore fluidità ed il basso coefficiente di dilatazione di queste leghe le rende particolarmente adatte a saldature e pressofusione.

Gruppo 5xxx: Note come Peralluman, utilizzano il magnesio come principale elemento di
lega. Queste leghe hanno un ottima resistenza a corrosione oltre che un ottima
lavorabilità e saldabilità. Non sono adatte a trattamenti termici ma le caratteristiche meccaniche possono essere migliorate con la laminazione a freddo, per questo motivo sono ampiamente utilizzate per la produzione di carrozzerie in alluminio.

Gruppo 6xxx: Note come Anticorodal, utilizzano magnesio e silicio come principali elementi di lega.

Attraverso il trattamento termico possono raggiungere discrete proprietà meccaniche, buona saldabilità, formabilità e lavorabilità.

La buona resistenza ad usura di queste leghe le rende adatte ad applicazioni in campo navale, ferroviario, ciclistico, motociclistico e per la costruzione di infissi in alluminio.

Gruppo 7xxx: Note come Ergal, utilizzano lo zinco come principale elemento di lega. 

Sono leghe di alluminio da trattamento termico con le migliori caratteristiche meccaniche, infatti lo zinco garantisce un aumento di resistenza e durezza. 

Queste leghe sono spesso legate anche a manganese e rame, che ne migliorano ulteriormente le proprietà meccaniche a seguito del trattamento termico. 

Queste leghe sono utilizzate principalmente per la realizzazione di telai, attrezzature sportive ed in campo
aerospaziale. 

Per quanto riguarda le leghe da fonderia invece (leghe EN AB, EN AC e EN AM) il principio è lo stesso, con l’unica differenza che il codice numerico sarà composto da 5 cifre invece di 4 e le famiglie si limitano alla 1xxxx (alluminio puro), 2xxxx (leghe alluminio rame), 4xxxx (leghe alluminio silicio), 5xxxx (leghe alluminio magnesio) e 7xxxx (leghe alluminio zinco). Nelle leghe madri invece (ossia le leghe EN AM) la prima cifra è sempre 9xxxx.

 

Ora che conosciamo la designazione alfanumerica delle norme EN 573-1 e EN 1780-1 passiamo alla designazione basata sui simboli chimici, ossia le norme 573-2 (per le leghe da deformazione plastica) e EN 1780-2 (per le leghe da fonderia).

Come in precedenza la parte iniziale sarà:

– EN AW Per le leghe da deformazione plastica;

– EN AB Per le leghe da fonderia destinate alla creazione di pani da rifusione;

– EN AC Per le leghe da fonderia destinate ai getti di fusione;

– EN AM Per le leghe madri da fonderia.

Tuttavia spesso la parte iniziale viene omessa lasciando solo la seconda parte dove invece del codice alfanumerico troveremo gli elementi chimici disposti in ordine di tenore nominale degli elementi di lega, quindi avremo prima gli elementi con il tenore maggiore e poi quelli con il tenore minore.

Vengono inoltre inseriti numeri indicanti la percentuale media dell’elemento o degli elementi di lega principali, ad esempio:

EN AC-AlCu4MgTi: Come possiamo vedere si tratta di una lega di alluminio che ha come principale elemento di lega il rame con un quantitativo medio del 4% e Manganese e Titanio come elementi di lega secondari.

Nel caso dell’alluminio puro verrà indicata solo la percentuale di purezza dell’alluminio, ad esempio:

EN AB-Al 99,75: in questo caso semplicemente si tratta di un alluminio puro al 99.75%.

La particolarità dell’alluminio è che non basta sapere la sua composizione chimica per conoscerne le caratteristiche meccaniche, infatti queste possono variare di molto anche a seconda delle lavorazioni subite.

Per questa ragione sono tate create le norme EN 515 e EN 1706, necessarie a definire lo stato del materiale. Queste norme si aggiungono alle denominazioni che abbiamo visto in precedenza e definiscono lo stato del materiale attraverso l’uso di numeri e lettere.

La prima lettera del codice alfanumerico indica lo stato del materiale a seconda delle lavorazioni subite:

  • F: Grezzo di fabbrica
  • O: Ricotto per ottenere la minima resistenza a deformazione.
  • H: Incrudito allo scopo di ottenere specifiche caratteristiche meccaniche per le leghe non trattabili termicamente.
  • T: Leghe che hanno subito un trattamento termico di solubilizzazione e invecchiamento, con lo scopo di raggiungere le caratteristiche meccaniche desiderate.

In alcuni casi è possibile trovare anche la lettera W, che indica un materiale solubilizzato ma non invecchiato, che si trova quindi in uno stato instabile.

Dopo la lettera viene indicato anche un codice numerico che ha lo scopo di definire in maniera specifica i trattamenti e le lavorazioni subite da un determinato materiale, ad esempio:

EN AW 7075-T651

Come visto in precedenza EN AW indica la norma di riferimento 573-1, il 7075 indica una lega della famiglia 7xxx quindi una lega da trattamento termico base zinco e la parte finale ossia il T651 specifica che il suddetto materiale ha subito un trattamento di solubilizzazione ed invecchiamento (T6). In questo caso specifico grazie al 51 finale dalle tabelle UNI scopriamo che dopo la solubilizzazione il particolare ha subito particolari lavorazioni per ridurre le tensioni interne.

Ora sai tutto il necessario per scegliere il materiale giusto per i tuoi particolari, e ricorda che non tutti gli allumini sono adatti al trattamento termico!

Come sempre ricordiamo che “te lo spiego con un disegno” ha lo scopo di spiegare queste tematiche a tutti nel modo più semplice possibile, quindi se fossi particolarmente interessato a questa tematica specifica consigliamo la lettura di “alluminio manuale degli impieghi” di M. Conserva, F. Bonollo e G. Donzelli, dove al capitolo 4 (designazione delle leghe di alluminio e degli stati di trattamento) viene affrontata in maniera molto chiara ed esaustiva.