Il caso delle leghe al piombo sostituite da leghe allo stagno, sempre 6xxx, che mantengono ottime caratteristiche di taglio rapido e lavorabilit\u00e0 all\u2019utensile<\/p>\n
di Giuseppe Giordano<\/em><\/p>\n <\/p>\n La ricerca per la sostituzione del piombo nelle leghe a taglio rapido ha portato allo sviluppo di sistemi di leghe quali Ultra Alloy 6020 di Alcoa adottata in sostituzione della lega 6262. Quest\u2019ultima \u00e8 una lega 6xxx con un tenore di piombo intorno allo 0,5%, sufficiente a conferire a barre e tubi realizzati con questo materiale un\u2019ottima lavorabilit\u00e0 all\u2019utensile. Nella Ultra Alloy il ruolo dell\u2019elemento basso fondente che consente la rottura del truciolo durante le lavorazioni all\u2019utensile viene svolto dallo stagno. E\u2019 molto interessante notare che le leghe Ultra Alloy negli stati T651, T8 e T9, oltre a superare la pericolosit\u00e0 ambientale determinata dalla presenza di piombo, mostrano prestazioni pi\u00f9 elevate di lavorabilit\u00e0, raggiungendo valori del parametro di macchinabilit\u00e0 utilizzato nel settore automotive superiori a quelli della 6262 al piombo (coefficiente Ultra Alloy 90 su scala 100). Parallelamente ad Alcoa con Ultra Alloy 6020, Eural ha sviluppato in Italia la lega denominata 6262A, la cui composizione ricade nei limiti della 6262 come mostrato in Tabella 1, a parte la fondamentale sostituzione del piombo con lo stagno. Nella Tabella 2 sono riportati i valori delle caratteristiche meccaniche delle diverse leghe negli stati fisici (T651; T8; T9) nei quali sono commercializzate.<\/p>\n Le leghe alluminio-litio per aeronautica e applicazioni ad alta resistenza<\/strong> Conclusioni<\/strong> Nella presentazione sono stati riportati alcuni esempi di ottimizzazione delle caratteristiche ottenibili con modifiche e variazioni anche di dettaglio alla combinazione di alliganti e di elementi di addizione, e interventi sui cicli di elaborazione termici-meccanici su semilavorati, soffermando l\u2019attenzione sui seguenti casi: Il caso delle leghe al piombo sostituite da leghe allo stagno, sempre 6xxx, che mantengono ottime caratteristiche di taglio rapido e lavorabilit\u00e0 all\u2019utensile di Giuseppe Giordano La ricerca per la sostituzione del piombo nelle leghe a taglio rapido ha portato allo sviluppo di sistemi di leghe quali Ultra Alloy 6020 di Alcoa adottata in sostituzione …<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":936,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"give_campaign_id":0,"footnotes":""},"categories":[22],"tags":[],"class_list":["post-938","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-applicazioni"],"openstation_lock":null,"openstation_contributors":[],"openstation_attached_media":[936],"yoast_head":"\n
\nQuando si guarda allo sviluppo del trasporto aereo, non si ha sempre l\u2019esatta percezione del peso industriale di tale settore. Le previsioni di Boeing indicano la necessit\u00e0 di nuovi velivoli civili in tutte le regioni del mondo. Si tratta di un numero complessivo non lontano da 40.000 unit\u00e0 per un valore economico pari a circa 6.000 miliardi di dollari. Si noti che tale valore si riferisce alla sola aviazione civile e non comprende elicotteri e droni. Il settore ha perci\u00f2 un valore strategico per l\u2019industria dell\u2019alluminio, che nel settore civile intende anche recuperare alcune posizioni perse a favore dei materiali compositi organici, sia con offerte economiche volte alla riduzione dei costi sia con proposte tecnologicamente innovative.
\nIn questo panorama un ruolo fondamentale \u00e8 affidato alle leghe alluminio-litio o pi\u00f9 precisamente a una nuova generazione di leghe al litio per le quali sono state ristudiate le composizioni e il processo produttivo. L\u2019utilizzo di leghe al litio \u00e8 un\u2019interessante opportunit\u00e0 per molte applicazioni, in particolare per le strutture aeronautiche (Figura 1), ma l\u2019evoluzione della famiglia di leghe coinvolge anche applicazioni in settori diversi, dai trasporti terrestri alle attrezzature sportive. Le leghe alluminio-litio consentono di ottenere un sensibile incremento della prestazione di diversi particolari. I semilavorati utilizzati possono essere semi prodotti laminati e\/o estrusi oltre ai molti particolari ottenibili da getti di fonderia. Le leghe al litio pi\u00f9 usate provengono dalla famiglia Al-Cu-Li con concentrazione in peso di rame maggiore di quella di litio. Il loro impiego costituisce un\u2019innovazione profonda nella metallurgia delle leghe leggere, ma va ricordato che non sono una novit\u00e0 nel panorama delle leghe di alluminio. I primi studi sulla precipitazione indurente di queste leghe sono stati condotti gi\u00e0 negli anni \u201820 del secolo scorso.
\nL\u2019interesse per le leghe al litio pu\u00f2 essere riassunto nei seguenti punti:
\n1. la bassa densit\u00e0 del litio fa s\u00ec che per ogni sua aggiunta di un 1% la densit\u00e0 di volume della lega a parit\u00e0 di peso diminuisca di circa il 3%;
\n2. un\u2019aggiunta di litio pari all\u20191% in peso fa diminuire il modulo di elasticit\u00e0 di circa il 6%;
\n3. le leghe al litio sono caratterizzate da un processo di precipitation hardening efficace che determina strutture alto resistenziali. Inoltre, le nuove versioni di queste leghe contenenti aggiunte minori di zirconio e\/o di scandio presentano una resistenza alla propagazione delle cricche nettamente migliorata e una maggiore plasticit\u00e0.
\nLe principali criticit\u00e0 da tenere sotto controllo derivanti dall\u2019alligazione con il litio e segnalate da sempre in letteratura sono:
\n1. elevati tenori di Li determinano un aumento generale della fragilit\u00e0;
\n2. sussiste una condizione di pericolosit\u00e0 per ossidazione violenta del litio in presenza di umidit\u00e0;
\n3. le peculiarit\u00e0 del litio richiedono un controllo accurato della composizione dei rottami.
\nIn realt\u00e0 la riduzione, e per alcuni aspetti il completo superamento dei potenziali fattori negativi collegati alla presenza di litio, sono alla base dello sviluppo della nuova generazione di leghe al litio che oggi vengono prodotte con tecniche di fonderia sicure, mentre la riciclabilit\u00e0 di scarti e rottami al litio ha raggiunto livelli di efficienza e convenienza economica paragonabili a quelli di altri sistemi di leghe di alluminio.
\nNella Tabella 3 si riportano i valori del tenore di rame, magnesio e litio di alcune delle leghe oggi pi\u00f9 utilizzate. Si pu\u00f2 notare che il tenore di litio non supera mai il 2%.
\nUn maggiore approfondimento \u00e8 stato dedicato alla lega Constellium Airware\u00ae 2065 T8511(*), specificatamente utilizzata per componenti estrusi, la cui composizione di norma \u00e8 riportata nella Tabella 4.
\nLa presenza di un ridotto quantitativo di argento nella composizione della lega al litio sopra riportata ha motivazioni analoghe a quelle per la stessa presenza in leghe Al-Cu-Mg alto resistenziali tra le quali \u00e8 molto conosciuta la lega per getti di fonderia K-01.
\nLa presenza di argento favorisce la precipitazione dopo tempra di solubilizzazione di un precipitato di rame e magnesio. La microstruttura risultante ha una resistenza alla tensocorrosione nettamente superiore rispetto a quella che si riscontra nella stessa lega senza argento.
\nTornando alle leghe al litio, un\u2019efficace rappresentazione della differenza tra leghe al litio di nuova generazione e le leghe tradizionali con caratteristiche meccaniche maggiori, cio\u00e8 le 7xxx o le 2xxx senza litio, \u00e8 mostrata da Constellium, le cui leghe per aeronautica sono raggruppate sotto il brand collettivo Airware\u00ae. In Figura 2 sono rappresentate le maggiori differenze di prestazioni tra le leghe Airware\u00ae 2196 vs 2024 T3511 e Airware\u00ae 2065 vs 7150 T77511.<\/p>\n
\nLa crisi industriale seguita alla crisi finanziaria ha portato a una selezione degli operatori in ogni settore. L\u2019estrusione del settore alluminio non \u00e8 certo stata esclusa da tale processo che ha cambiato per tutti regole e panorama di sviluppo. Molti estrusori hanno dovuto, ad esempio, spostare in avanti la linea della propria attivit\u00e0 rispetto al prodotto finale inserendo nel proprio sistema lavorazioni di assemblaggio e finitura. Questo progresso verso il prodotto finale non riguarda soltanto i grandi gruppi ma anche estrusori di dimensioni ridotte. Chi fornisce nel ferroviario o nell\u2019automotive non si ferma ai semilavorati estrusi, ma fornisce strutture ottenute dall\u2019assemblaggio di diversi prodotti estrusi ed anche di semilavorati non provenienti dal processo di estrusione. Se si intende essere fornitori di settori di alta tecnologia e di grandi numeri quali aeronautica e automotive, non si pu\u00f2 evitare il pieno coinvolgimento nella ricerca della massima efficienza nella prestazione sia in termini di tecnologia sia nel processo di controllo e riduzione continua dei costi. A questi processi si pu\u00f2 contribuire gi\u00e0 in modo significativo attraverso scelte ragionate del materiale di partenza e dei relativi trattamenti termici e meccanici, la ricerca di prestazioni finali idonee parte ovviamente a monte del processo di estrusione e un importante contributo \u00e8 ottenibile dalla scelta della composizione di lega ottimale per l\u2019utilizzo finale. Seguendo con attenzione i passi e le scelte dei gruppi maggiori, anche un estrusore di medie dimensioni pu\u00f2 trovare e definire accuratamente le composizioni di leghe da estrusione pi\u00f9 adatte ad aggiungere nel pezzo o nel componente finale le prestazioni su misura per i vari impieghi.<\/p>\n
\n1. Sviluppo di una lega come variante usualmente pi\u00f9 \u201cpura\u201d (7068 come variante della 7075);
\n2. Possibili varianti della lega 6060 in termini di differenza di estrudibilit\u00e0;
\n3. Sviluppo di leghe 6xxx che attraverso trattamenti termomeccanici e il controllo del processo di precipitazione indurente offrono elevate prestazioni di resistenza all\u2019urto e di assorbimento di energia;
\n4. Sostituzione completa di un elemento (piombo) con un altro (stagno) che abbatte le problematiche ambientali senza intaccare, ma anzi migliorando le prestazioni peculiari (taglio rapido all\u2019utensile);
\n5. Sviluppo applicativo di una nuova generazione di leghe alto resistenziali (leghe Al-Li) messe a punto per settori di alta tecnologia quali l\u2019aeronautica, ma che superate problematiche di ciclo produttivo possono essere sempre pi\u00f9 utilizzate anche per il settore automotive, ad esempio nei particolari forgiati per freni, dove si hanno gi\u00e0 esempi nelle applicazioni sportive.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"