Il magnesio e l'alluminio sono leghe pressofuse. Il magnesio è più leggero e si sposa bene con le parti che richiedono efficienza nei consumi e smorzamento delle vibrazioni. Richiede determinate tecniche di manipolazione. L'alluminio, invece, è disponibile a un prezzo più basso e si adatta a un uso generale. Resiste bene alla corrosione. Scoprite quali sono le proprietà uniche della pressofusione di magnesio e della pressofusione di alluminio che le differenziano l'una dall'altra. Inoltre, scoprite le loro applicazioni e le considerazioni sulla fabbricazione.

Proprietà del magnesio e dell'alluminio

Proprietà del magnesio

Leghe specifiche

Le leghe specifiche di magnesio si formano fondamentalmente attraverso metodi di lega. In cui viene mescolato con diversi elementi. Ne sono un esempio AZ91D, AM60 e AS41.

Una maggiore resistenza e una migliore capacità di prevenire la corrosione sono le proprietà principali di queste leghe. Ad esempio, l'AZ91D è più forte e più leggero grazie alla sua resistenza alla trazione di 240 MPa.

Resistenza alla corrosione

Il magnesio può corrodersi a causa di ambienti come l'aria o le soluzioni alcaline. In questo caso, i rivestimenti o gli elementi di lega funzionano al meglio. Ad esempio, la resistenza alla corrosione del magnesio migliora quando gli ingegneri lo mescolano con l'alluminio.

Inoltre, la minore densità (1,74 g/cm³) del magnesio non gli consente di prevenire bene la corrosione. Ha quindi bisogno di una certa protezione.

Conduttività termica

Molte leghe di magnesio offrono una buona conducibilità termica, come l'AZ91 (51 W/m-K). Quindi, conducono bene il calore, ma in qualche modo non con la stessa efficienza dell'alluminio o del rame.

Tuttavia, ogni volta che un metallo viene riscaldato, si espande. Questo fenomeno è noto come espansione termica. Il magnesio presenta un'espansione termica maggiore a 25,2 x 10-⁶/°C o quasi rispetto all'alluminio (23,6 x 10-⁶/°C).

Capacità di smorzamento

Il magnesio ha un'eccellente capacità di smorzare le vibrazioni. Questo lo rende adatto all'uso nei veicoli e negli aerei. Poiché queste parti devono ridurre il rumore e le vibrazioni, il loro modulo elastico è di 45 GPa, il che indica una maggiore flessibilità. È inferiore a quello dell'alluminio (69 GPa).

Lavorabilità

Le leghe di magnesio hanno una temperatura di fusione inferiore (650°C) rispetto all'Al. Tuttavia, la loro lavorabilità è penalizzata da varie forze di taglio, dall'usura degli utensili e dalla formazione di trucioli.

La sua infiammabilità, in qualche modo, deve essere trattata adeguatamente. Questo perché può scintillare durante la lavorazione.

Proprietà dell'alluminio

Leghe specifiche

A380, A383 e ADC1 sono leghe di alluminio specifiche. Queste leghe contengono altri elementi come silicio, rame e zinco.

Questo, quindi, conferisce una maggiore forza e resistenza alla corrosione. Ad esempio, la resistenza alla trazione di 320 MPa dell'A380 lo rende una scelta migliore per l'uso industriale.

Resistenza alla corrosione

La creazione di uno strato di ossido protettivo nell'alluminio gli consente di resistere alla corrosione in ambienti atmosferici e marini. Inoltre, l'alluminio ha una densità di 2,70 g/cm³. Per questo motivo è più resistente e allo stesso tempo leggero.

Conducibilità elettrica

Nelle leghe di alluminio come l'A380, la conducibilità elettrica è pari a 22,5% IACS (International Annealed Copper Standard). In pratica, è inferiore a quella del rame, ma è comunque la migliore per il cablaggio elettrico.

Castabilità

Le leghe di alluminio possono assumere qualsiasi forma complessa grazie alla loro eccellente colabilità. Scorrono agevolmente nello stampo e possono creare pareti sottili. Per questo motivo sono diventate una scelta produttiva popolare. Inoltre, il loro elevato punto di fusione consente di gestire temperature più elevate durante la colata.

Applicazioni della pressofusione di magnesio

Aerospaziale

La leggerezza e la moderata resistenza del magnesio lo rendono utilizzabile per la produzione di diversi componenti aerospaziali. Tra questi, gli alloggiamenti delle scatole di trasmissione degli aerei e i mozzi dei rotori degli elicotteri.

Automotive

Nel settore automobilistico, i produttori li utilizzano per la loro capacità di consumare meno carburante e per la loro leggerezza. Le applicazioni comprendono i pannelli degli strumenti, i volanti, gli interni dei portelloni posteriori, i pannelli delle porte e le travi di sostegno dello sterzo.

Elettronica

Il magnesio è adatto anche per la produzione di custodie per laptop e componenti per smartphone. Riduce il peso dei pezzi e offre una maggiore durata.

Risparmio di peso

Poiché il magnesio non contiene più peso dell'alluminio, può essere utilizzato per rendere il volante 40% più leggero.

Parlando dell'industria aerospaziale, è possibile risparmiare peso per gli alloggiamenti delle scatole del cambio al posto dell'alluminio. Ciò significa che gli aerei lavorano in modo più efficiente.

Importanza della riduzione del peso

Come avete già scoperto, l'impatto delle caratteristiche di leggerezza. Tuttavia, applicazioni come le automobili che utilizzano il magnesio consumano meno carburante e producono meno emissioni. Inoltre, gli aerei più leggeri volano su lunghe distanze. Inoltre, è possibile trasportare più facilmente prodotti leggeri.

Applicazioni della pressofusione di alluminio

Automotive

L'alluminio è un metallo che consente ai produttori di fonderlo in qualsiasi forma. Le sue caratteristiche di leggerezza e resistenza sono adatte alla realizzazione di blocchi motore, alloggiamenti per trasmissioni e ruote. Di conseguenza, le applicazioni consumano meno energia e durano più a lungo.

Aerospaziale

È in grado di gestire efficacemente sollecitazioni elevate. Per questo motivo, le aziende aerospaziali lo utilizzano per i loro componenti strutturali e per gli involucri elettronici.

Attrezzature industriali

Le leghe di alluminio proteggono i componenti dalla corrosione. Resistendo, garantiscono la durata e la resistenza all'usura dei componenti industriali, soprattutto di quelli che ne hanno bisogno. Ad esempio, pompe e riduttori.

Riciclabilità

L'alluminio è riciclabile. Per questo è noto per essere un'opzione sostenibile. È possibile riutilizzare il materiale del prodotto grazie alla sua catena infinita. Inoltre, non perde la sua qualità e le sue proprietà.

Il processo di riciclaggio dell'alluminio utilizza non più di 5% per estrarre l'alluminio primario dalla bauxite. Questo riduce quindi l'impatto ambientale.

Vantaggi del riciclo dell'alluminio nella pressofusione

L'alluminio riciclato viene spesso utilizzato anche nella pressofusione. In questo modo si risparmiano risorse e costi. È anche un'opzione per soddisfare gli obiettivi di sostenibilità in vari settori. L'uso di metallo riciclato elimina l'impronta di carbonio ed è adatto per avere un senso economico.

Considerazioni sulla produzione nella fusione

Colata di magnesio

Temperatura e reazione dello stampo

Quando il diecaster riscalda le leghe di magnesio al loro punto di fusione (650°C), queste si trasformano in forma fusa.

Per gestire questo metallo riscaldato, non ha senso scegliere stampi con temperature inferiori. Per questo motivo, uno stampo deve sopportare una temperatura minima di 700°C. Quando il magnesio incontra l'ossigeno si verificano delle reazioni. Possono verificarsi ossidazioni o incendi.

Per evitare questo inconveniente, è possibile scegliere tra forni a tenuta stagna, argon, o coperture di gas SF6. Inoltre, l'uso di utensili asciutti aiuta a fermare l'ossidazione.

Inoltre, l'adozione di cavità di ritiro e di posizionamenti d'anima adeguati riduce le possibilità di difetti futuri.

Materiale e manutenzione degli stampi

Gli stampi utilizzati per la fusione del magnesio sono comunemente realizzati in acciaio H13 (durezza 45-50 HRC) e in acciaio 4140 (durezza 28-32 HRC).

L'acciaio H13 può sopportare una temperatura di circa 600°C. In qualche modo, si usura rapidamente perché il magnesio crea reazioni.

L'aggiunta di angoli di sformo aiuta a spingere fuori il pezzo fuso dagli stampi. Ciò significa che aiuta anche a rendere più fluide le prestazioni dello stampo.

Inoltre, lo stampo dura più a lungo grazie alla manutenzione regolare e ai rivestimenti di nitrurazione.

Tempo di ciclo

La colata di magnesio si solidifica più rapidamente. Ogni ciclo non richiede più di 20-40 secondi. Inoltre, la separazione della linea nelle matrici consente di separarla facilmente. Anche questo fa risparmiare tempo di produzione.

Misure di sicurezza

La soppressione del gas SF6 aiuta a controllare le situazioni di rischio di incendio che possono verificarsi durante le fusioni di magnesio.

Inoltre, evitate di utilizzare refrigeranti a base d'acqua. Il magnesio riscaldato reagisce infatti violentemente con l'acqua.

Gli angoli di sformo e le linee di separazione non creano problemi durante il processo, riducendo i rischi.

Finitura delle superfici

L'aggiunta di angoli di sformo da 1 a 3 gradi consente di ottenere superfici migliori. Inoltre, diversi rivestimenti e verniciature successivi alla fusione migliorano l'aspetto dei pezzi e li proteggono dalla corrosione.

Fusione di alluminio

Temperatura e pressione dello stampo

La colata di alluminio necessita di stampi più resistenti per operare a 350°C con pressioni fino a 140.000 kPa. Questo perché l'alluminio ha un elevato punto di fusione e una pressione più elevata potrebbe causare cricche.

Materiale dello stampo e limiti di produzione

Gli stampi realizzati in acciaio (H13) hanno solitamente buone prestazioni e possono completare 100.000 cicli prima di dover essere sostituiti.

La linea di separazione riduce le sollecitazioni e prolunga la durata. Inoltre, l'ottimizzazione del design degli stampi comporta cambiamenti positivi in termini di durata e prestazioni. Queste tecniche riducono anche i costi associati alla sostituzione degli stampi.

Tempo di ciclo dell'alluminio

La colata di alluminio richiede da 20 secondi a 1,5 minuti per terminare ogni ciclo. Crea pezzi con spessore delle pareti di circa (2-10 mm).

In pratica, il suo tempo di ciclo comprende la velocità di iniezione (1-5 m/s), la temperatura dello stampo (150-250°C) e il tempo di solidificazione (5-20 secondi). Per questo motivo questo processo è un po' più lento, ma offre una maggiore precisione.

Misure di sicurezza dell'alluminio

La colata di alluminio spesso emette fumi. È quindi importante lavorare in aree ventilate. Inoltre, è necessario indossare DPI resistenti al calore e mantenere le protezioni delle macchine. Il protocollo associato all'alluminio fuso e alla temperatura dello stampo deve essere rigoroso. In questo modo è possibile prevenire ustioni, incendi e rischi di inalazione.

Finitura superficiale dell'alluminio

Nel caso della finitura superficiale, l'alluminio è sottoposto a diversi processi. In questo caso, granigliatura, lucidatura e anodizzazione vanno benissimo.

La colata di alluminio produce pezzi con rugosità (Ra) compresa tra 0,8 e 3,2 µm.

Rivestimenti come la verniciatura a polvere (spessore 60-120 µm) ne aumentano la durata e la bellezza. Riducono la formazione di ruggine e migliorano le prestazioni.

Confronto delle proprietà meccaniche

Il magnesio e l'alluminio sono due metalli diversi che possiedono proprietà uniche. Per questo motivo, il magnesio può essere utilizzato per vari prodotti manifatturieri. Ad esempio, i produttori lo mescolano con l'alluminio 43% per creare leghe.

Allo stesso modo, il 40% di magnesio viene utilizzato per la produzione di metallo strutturale. In questo modo si evidenzia la sua importanza nell'ingegneria leggera.

Resistenza alla trazione e allo snervamento

La resistenza alla trazione del metallo indica la sua capacità di gestire le forze prima di rompersi.

La resistenza allo snervamento è il punto in cui un metallo inizia a piegarsi in modo permanente.

Le leghe di magnesio come l'AZ91D, in particolare, offrono una resistenza alla trazione di 240 MPa e una resistenza allo snervamento di 150 MPa. Ciò contribuisce a renderla un'opzione più leggera per la fusione.

Per quanto riguarda l'alluminio, c'è il vantaggio dei suoi 320 MPa. resistenza alla trazione  e la resistenza allo snervamento fino a 130 e 280 MPa nell'A380.

Per questo motivo, questi metalli vengono utilizzati per le parti ad alta sollecitazione.

Allungamento e resistenza agli urti

I metalli possono essere allungati fino a certi limiti prima di rompersi, il che si riferisce al loro allungamento.

L'allungamento influisce sulla resistenza del metallo e dimostra la sua capacità di assorbire gli urti.

L'allungamento del magnesio va da 5 a 6% e la resistenza agli urti da 4 a 8 J. Questo lo rende più flessibile e in grado di assorbire gli urti.

Tuttavia, nell'alluminio, l'allungamento va da 1 a 10% e la resistenza agli urti è di 3-5 J. Ciò significa che sono un po' più fragili.

Resistenza alla fatica

La capacità dei metalli di resistere a sollecitazioni ripetute è nota come resistenza alla fatica.

Le leghe di magnesio offrono una resistenza alla fatica di 70-150 MPa. Sebbene siano meno resistenti dell'alluminio, offrono affidabilità.

La resistenza alla fatica dell'alluminio oscilla tra 90 e 180 MPa. Questo lo rende adatto all'uso nelle parti del motore.

Durezza

La durezza dei metalli misura la loro resistenza ai graffi. Ad esempio, il magnesio ha una durezza di 60-80 HB e rientra nella categoria dei metalli morbidi. L'alluminio, invece, ha una durezza di 70-100 HB. È quindi più resistente.

Resistenza allo scorrimento

Il calore influisce sulla qualità e sulle prestazioni dei materiali con il passare del tempo. Il parametro della resistenza allo scorrimento è un parametro che misura la capacità di resistenza al calore dei metalli nel tempo.

Ad esempio, il magnesio è limitato all'uso ad alte temperature, quindi si indebolisce più rapidamente. In questo caso, l'alluminio è l'opzione alternativa grazie alla sua capacità di affrontare temperature più elevate.

Conclusione:

In Pressofusione di magnesioLe leghe di magnesio si solidificano rapidamente, ma con il rischio di incendi più elevati. Nel frattempo, l'alluminio richiede un po' più di tempo per raffreddarsi rispetto al magnesio. Tuttavia, offre una maggiore durata nella produzione di pezzi. Il magnesio può essere utilizzato come metallo leggero per produrre rapidamente pezzi di grandi dimensioni. D'altra parte, l'alluminio è adatto a pezzi più resistenti che non devono corrodersi nel tempo. Tuttavia, la giusta scelta del metallo tra magnesio e alluminio può essere fatta valutando le esigenze applicative.