Le leghe di alluminio ad alta resistenza delle serie 2xxx e 7xxx combinano una bassa densità con caratteristiche di lavorazione particolarmente impegnative: deformazione termica, adesione, accumulo di trucioli, incrudimento, calore di taglio e rapida usura degli utensili. Questa guida tratta la scelta degli utensili in carburo e DLC, gli angoli di spoglia, di scarico e di inclinazione, i limiti di usura, il taglio ad alta velocità, la selezione dell’avanzamento, il raffreddamento e i trattamenti di invecchiamento. Le tabelle forniscono parametri di esempio per la fresatura rapida, la fresatura frontale, le frese a testa sferica e il materiale 7055, mantenendo inalterati i gradi degli utensili, i diametri, le velocità, gli avanzamenti e le profondità di taglio indicati nella fonte. Due valori insoliti presenti nella fonte rimangono visibili e sono contrassegnati per la verifica, anziché essere corretti in modo implicito.
Le leghe di alluminio ad alta resistenza sono generalmente definite, in questo contesto, come leghe con resistenza alla trazione superiore a 480 MPa. Si tratta principalmente di leghe Al-Cu-Mg e Al-Zn-Mg-Cu: la serie 2xxx dei durallumini e la serie 7xxx ad altissima resistenza. La prima presenta una resistenza statica leggermente inferiore, ma una temperatura di esercizio più elevata. Le proprietà variano notevolmente in base alla composizione, alle modalità di fusione e solidificazione, alla lavorazione e al trattamento termico.
I progressi nella progettazione delle leghe, nel trattamento termico e nel controllo della microstruttura hanno determinato un costante miglioramento delle prestazioni. Le leghe di quinta generazione ad altissima resistenza, destinate ad applicazioni ingegneristiche, sono passate da circa 600 MPa a circa 750–800 MPa, mentre alcuni materiali sperimentali superano gli 800 MPa.
La resistenza in laboratorio ha superato 1 GPa. Uno studio pubblicato nel 2026 ha utilizzato una forte deformazione plastica mediante torsione ad alta pressione per affinare i grani dell’A2024 fino a circa 130 nm. Le prove di microtrazione hanno evidenziato una resistenza alla trazione di circa 1.010 MPa, un limite di snervamento di 820 MPa (0,2%) e un allungamento a rottura di circa 13%. Ciò indica che un controllo microstrutturale avanzato può conferire alle leghe convenzionali ad alta resistenza il potenziale per raggiungere 1 GPa.
Questi risultati si basano principalmente su processi speciali e provini su microscala e differiscono in modo significativo dalle lamiere, dai pezzi forgiati e dagli estrusi industriali. Per le leghe ingegneristiche di uso pratico, l'intervallo 750–800 MPa rimane quello più rappresentativo per l'altissima resistenza; valori superiori a 1 GPa indicano la direzione della ricerca sperimentale avanzata.
Grazie alla bassa densità, all’elevata resistenza, alla buona lavorabilità e alla buona saldabilità, queste leghe rivestono un ruolo importante nei settori aerospaziale, navale e civile. La lega 7055 della serie 7xxx combina un’elevata resistenza specifica, una bassa densità, saldabilità e formabilità plastica ed è ampiamente utilizzata in applicazioni aerospaziali e navali.
| Fattore controllabile | Pratica raccomandata |
|---|---|
| Materiale degli utensili | Scegliere materiali che combinino durezza, resistenza, tenacità, resistenza all’usura, resistenza all’ossidazione e proprietà antiaderenti, come il carburo CoroMill 290, l’utensile ZCC Cutting Tools KMG407 o un utensile con rivestimento DLC. |
| Progettazione e geometria degli utensili |
|
| Condizioni di taglio |
|
| Fluido da taglio e raffreddamento |
|
| Trattamento termico dei pezzi | L'invecchiamento T6, l'invecchiamento T6I4 e l'invecchiamento per retrogressione possono modificare il comportamento durante la lavorazione. |
Nota: I parametri sopra indicati sono raccomandazioni fornite da ZCC Cutting Tools.
Le leghe di alluminio ad alta resistenza vengono lavorate principalmente mediante fresatura.
| Utensile | Grado | v (m/min) | fz (mm), geometria LH | ae (mm) |
|---|---|---|---|---|
| Fresa a spallamento retto | YD101 | 300 | 0.08–0.4 | ≤0,5 D |
| YD201 | 300 | 0.08–0.4 | ≤0,5 D |
Nota: D è il diametro dell'utensile; LH è la geometria del rompitruciolo.
| Grado dell'utensile | Diametro dell'utensile D (mm) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AL-2E | Velocità (giri/min) | 40,000 | 32,000 | 21,000 | 16,000 | 13,000 | 10,600 | 8,000 | 6,500 | 5,300 | 4,600 | 4,000 | 3,500 | 3,200 |
| Avanzamento (mm/min) | 500 | 750 | 1,100 | 1,250 | 1,100 | 1,000 | 1,100 | 1,250 | 1,300 | 1,350 | 1,350 | 1,350 | 1,350 | |
| Profondità massima di taglio | Fresatura laterale: ae = 0,1D, ap = 1,5D; scanalatura: ae = 1D, ap = 0,5D. | |||||||||||||
| AL-3W | Velocità (giri/min) | — | — | — | — | — | 10,600 | 8,000 | 6,500 | 5,300 | 4,600 | 4,000 | 3,500 | 3,200 |
| Avanzamento (mm/min) | — | — | — | — | — | 1,900 | 1,900 | 1,850 | 1,700 | 1,650 | 1,600 | 1,550 | 1,500 | |
| Profondità massima di taglio | Fresatura laterale: ae = 0,25 D, ap = 1,5D; scanalatura: ae = 1D, ap = 1D. | |||||||||||||
Note: Queste sono le raccomandazioni di ZCC Cutting Tools per la fresatura laterale. Per la fresatura di scanalature, utilizzare i modelli 50%–70% alla velocità indicata e i modelli 40%–60% all’avanzamento indicato.
| Grado dell'utensile | Diametro dell'utensile D (mm) | φ2 | φ3 | φ4 | φ5 | φ6 | φ8 | φ10 | φ12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AL-2B | Velocità (giri/min) | 40,000 | 26,500 | 20,000 | 16,000 | 13,000 | 10,000 | 8,000 | 6,600 |
| Avanzamento (mm/min) | 2,000 | 1,950 | 1,950 | 1,950 | 2,000 | 2,450 | 2,200 | 2,050 | |
| Profondità massima di taglio | ae = 0,2D, ap = 0,1 D. | ||||||||
Nota: Questi parametri sono indicazioni fornite da ZCC Cutting Tools.
| Fresa | Pezzo da lavorare | Materiale degli utensili | v (m/min) | af (mm/dente) | ap (mm) | γ0 (°) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Fresa rapida a tre taglienti | 7055 | KMG407 | 5 | 0.08 | 2 | 0–5 |
Condividete il vostro disegno, materiale, obiettivo di tolleranza o domanda di applicazione. Il nostro team di ingegneri può aiutarvi a rivedere il percorso di lavorazione e a suggerire un passo successivo pratico.
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