Leghe di ultima generazione per estrusi automotive
Cresce l’offerta di nuove leghe sviluppate per realizzare componenti estrusi destinati ad applicazioni critiche su automobili e veicoli leggeri
di Giuseppe Giordano
Gli estrusi d’alluminio sono sempre più apprezzati per realizzare parti strutturali di autovetture e veicoli da trasporto leggero. Nel 2017 la composizione di semilavorati d’alluminio per autovettura ha mostrato la presenza media di estrusi per circa il 13%; da ricordare che i getti di fonderia mantengono una forte presenza pari a circa tre volte i laminati e quasi cinque volte gli estrusi (Figura 1).
In una moderna autovettura, gli estrusi sono utilizzati soprattutto per la costruzione dello space frame, che unisce estrusi con funzione di garanzia della sicurezza dei passeggeri, estrusi strutturali ed estrusi deformabili in caso di crash.
Operando con composizioni chimiche prossime ai limiti delle leghe registrate, è possibile definire leghe speciali ottimizzate per le varie applicazioni finali, ad esempio per componenti strutturali ricavati da estrusi. E’ il caso della lega HS 400 sviluppata da Hydro Aluminium, presentata nel numero 1/2019 di A&L. Nella Tabella 1 si riportano la composizione della HS 400 e le caratteristiche tensili allo stato T6, confrontati con i dati della lega standard 6082.
Le leghe 6xxx possono anche offrire combinazioni di composizione e trattamento termico per ottenere materiali capaci di assorbire l’energia d’urto in caso di crash. La Figura 2 mostra come sia possibile ottenere una lega 6xxx con buona estrudibilità e ottime caratteristiche tensili (lega HSA6 di Constellium) confrontabile in termini di estrudibilità con ENAW 6082 e con caratteristiche tensili simili a leghe 7xxx ad alta resistenza. In queste condizioni è possibile ottenere forme ottimali per assorbitori di crash, in grado di assorbire elevate quantità di energia.
Estrusione di precisione: profili MPE micro channel per sistemi di scambio termico
Un’applicazione recente degli estrusi nell’ambito dei sistemi di scambio termico è quella dei profili MPE (Multi Port Extrusions) micro channel. I profili micro channel si caratterizzano per l’eccellente conducibilità, l’ottima resistenza alla corrosione, l’elevata resistenza alla pressione e per l’alto valore economico residuo a fine vita. Queste caratteristiche rendono il prodotto molto interessante per l’applicazione nell’automobile, anche perché offrono al progettista la possibilità di realizzare circuiti di scambio termico complessi occupando spazi ridotti e con peso molto inferiore ad altre soluzioni. Il tubo estruso piatto e rettangolare infatti prevede diversi canali che assicurano un maggiore trasferimento di calore grazie al rapporto più elevato tra superficie e volume. Dal punto di vista delle leghe utilizzate, i micro channel sono realizzati con leghe tradizionali a elevata estrudibilità. Riportiamo di seguito le principali caratteristiche di tre leghe di diversa famiglia comunemente utilizzate nelle applicazioni di scambio termico:
LEGA ENAW 1050 E SIMILI DELLA FAMIGLIA 1XXX
Queste leghe non aumentano le caratteristiche meccaniche attraverso trattamento termico e vengono utilizzate comunemente nelle applicazioni di trasferimento del calore nei settori automobilistico ed energetico. La lega 1050 offre un’ottima resistenza alla corrosione e una conduttività termica superiore rispetto alle leghe più complesse.
LEGA ENAW 3003 E SIMILI DELLA FAMIGLIA 3XXX
Queste leghe presentano ottime caratteristiche di resistenza alla corrosione, lavorabilità e saldabilità. Le leghe 3003/3103 possono essere lavorate a freddo e generalmente vengono utilizzate nel settore HVACR (Heating Ventilation Air Conditioning Refrigeration) e nell’industria automobilistica. Offrono un’ottima resistenza alla corrosione e proprietà meccaniche superiori a quelle delle leghe della serie 1xxx. Le applicazioni comprendono ad esempio i radiatori automobilistici e gli evaporatori per i climatizzatori.
LEGA ENAW 5005 E SIMILI LEGHE 5XXX A BASSO-MEDIO TENORE DI Mg
Queste leghe non aumentano le caratteristiche meccaniche attraverso trattamento termico e vengono utilizzate comunemente nelle applicazioni di trasferimento del calore nei settori automobilistico, HVACR ed energetico. Queste leghe sono più facili da saldare rispetto alle leghe della serie 6xxx.
La lega ENAW 5083 a medio tenore di Mg presenta anche un’ottima resistenza alla corrosione in acqua salata e quindi è particolarmente adatta anche per realizzare la struttura degli scafi nel settore nautico.