Una guida pratica alle leghe di alluminio più comuni per la lavorazione con CNC, tra cui 6061, 5052, 7075, 2024, 5083, 6063 e alluminio pressofuso. Confronta lavorabilità, resistenza meccanica, resistenza alla corrosione, prestazioni di anodizzazione e applicazioni tipiche per scegliere il tipo di alluminio più adatto ai tuoi componenti CNC.
La lega di alluminio è uno dei materiali più comunemente utilizzati nella lavorazione CNC. Tuttavia, ne esistono numerose qualità diverse e le proprietà possono variare in modo significativo da una serie all’altra. Le leghe di alluminio più comuni sono generalmente classificate nelle serie da 1xxx a 7xxx, oltre alle leghe di alluminio pressofuso.
Questi gradi contengono oltre il 99,51% di alluminio TP33T e sono sostanzialmente considerati alluminio commercialmente puro.
Caratteristiche: Molto morbido, facile da piegare, modellare e lucidare, con un’eccellente conduttività elettrica e termica. Tuttavia, proprio perché il materiale è così morbido, tende ad aderire agli utensili da taglio durante la lavorazione. Anche l’evacuazione dei trucioli può risultare difficile e i pezzi con pareti sottili sono soggetti a deformazioni.
Applicazioni tipiche: Dissipatori di calore, componenti elettrici, pannelli decorativi, parti riflettenti e prodotti che richiedono una finitura anodizzata brillante.
Limiti: Resistenza molto bassa, che lo rende inadatto ad applicazioni portanti.
Il rame è il principale elemento di lega. Dopo il trattamento termico, queste leghe possono raggiungere una resistenza molto elevata. Sono ampiamente utilizzate nel settore aerospaziale e vengono spesso definite “alluminio di grado aerospaziale”.
Caratteristiche di lavorazione: Il materiale presenta una durezza sufficiente per garantire un taglio regolare e produce trucioli puliti e facilmente frangibili, con un'usura moderata dell'utensile. Tuttavia, l'alluminio della serie 2xxx ha una resistenza alla corrosione relativamente scarsa e può presentare problemi in ambienti umidi.
Anche le prestazioni di anodizzazione sono generalmente scarse, pertanto queste leghe non vengono solitamente scelte quando è richiesta un'anodizzazione estetica. Inoltre, il materiale sottoposto a trattamento termico può presentare notevoli tensioni residue interne. Si raccomanda di effettuare un trattamento di distensione prima della lavorazione di finitura; in caso contrario, il pezzo potrebbe deformarsi o torcersi.
Applicazioni tipiche: Componenti strutturali per aeromobili, attrezzature e dispositivi di fissaggio, parti meccaniche ad alta resistenza e componenti per il settore della difesa.
Limiti: Scarsa resistenza all'umidità e alla corrosione, con un numero limitato di opzioni di finitura superficiale adatte.
Il manganese è il principale elemento di lega. Queste leghe presentano un'eccellente resistenza alla corrosione, ma non possono essere indurite mediante trattamento termico.
Caratteristiche di lavorazione: Il materiale è relativamente duttile e può aderire agli utensili da taglio durante la lavorazione, rendendo meno efficiente l'evacuazione dei trucioli. La resistenza meccanica è da moderata a bassa, ma la resistenza alla corrosione è eccellente. L'anodizzazione consente inoltre di ottenere una finitura superficiale uniforme e gradevole.
Applicazioni tipiche: Alloggiamenti per serbatoi d'acqua, involucri per apparecchiature da esterno, componenti in lamiera e recipienti a pressione.
Il silicio è il principale elemento di lega. Queste leghe sono note per il loro basso coefficiente di dilatazione termica e per la buona resistenza all'usura. La serie 4xxx viene utilizzata principalmente per i materiali fusi e per le applicazioni di saldatura, mentre i materiali estrusi sono relativamente rari.
Caratteristiche di lavorazione: Le particelle di silicio sono estremamente dure e possono causare una notevole usura degli utensili da taglio. Spesso sono necessari utensili in diamante PCD o utensili da taglio progettati specificamente per l'alluminio.
I profili della serie 4xxx vengono utilizzati raramente nella lavorazione del CNC. Nella maggior parte dei casi, la lavorazione del CNC viene eseguita come processo di finitura secondario su semilavorati fusi.
Applicazioni tipiche: Pistoni, componenti scorrevoli resistenti all'usura e materiali di apporto per saldatura.
Il magnesio è il principale elemento di lega. La serie 5xxx offre una delle migliori resistenze alla corrosione tra le leghe di alluminio e non può essere indurita mediante trattamento termico.
Caratteristiche di lavorazione: Queste leghe sono relativamente resistenti e duttili, con una marcata tendenza ad aderire agli utensili da taglio. Sulla superficie possono inoltre rimanere segni lasciati dagli utensili anche dopo la lavorazione di finitura.
Tuttavia, la serie 5xxx offre un'eccellente saldabilità e ottimi risultati di anodizzazione. Il 5083 garantisce una resistenza superiore rispetto alla maggior parte delle altre leghe della serie 5xxx ed è particolarmente indicato per componenti strutturali in lamiera spessa.
Applicazioni tipiche: Custodie per apparecchiature, alloggiamenti elettronici, componenti nautici, strutture di supporto per impianti solari e componenti decorativi. Per gli alloggiamenti in alluminio lavorati con il processo CNC, l’alluminio 5052 è uno dei materiali più comunemente scelti.
La serie 6xxx è la famiglia di leghe di alluminio più utilizzata nella lavorazione CNC. Il magnesio e il silicio sono i principali elementi di lega. Queste leghe possono essere sottoposte a trattamento termico, ad esempio per ottenere la condizione T6, e offrono un buon equilibrio tra resistenza, tenacità, lavorabilità, resistenza alla corrosione e costo.
Il 6061 offre un'eccellente lavorabilità, presenta una tendenza relativamente bassa ad aderire agli utensili da taglio, garantisce una buona stabilità dimensionale e facilita il controllo delle tolleranze strette. Inoltre, garantisce risultati uniformi dopo l'anodizzazione.
Può essere utilizzato per quasi tutti i componenti in alluminio lavorati con il processo CNC per uso generico.
Applicazioni tipiche: Dispositivi di automazione, staffe per moduli, flange e vari componenti strutturali di precisione. A meno che non vi siano requisiti particolari in termini di materiale, l'alluminio 6061 rappresenta solitamente una scelta sicura ed economica.
Il 6063 viene utilizzato principalmente per i profili in alluminio estruso. È più morbido del 6061 e può essere leggermente più soggetto ad attaccarsi durante la lavorazione, ma garantisce un eccellente aspetto superficiale dopo l'anodizzazione.
Applicazioni tipiche: Telai in alluminio, finiture decorative e componenti lavorati a macchina realizzati con profili estrusi.
Il 6063 non è in genere la scelta migliore per componenti di precisione che richiedono un'elevata asportazione di materiale.
La lega 6082 contiene livelli relativamente elevati di magnesio e silicio e offre una resistenza meccanica superiore rispetto a molte altre leghe della serie 6xxx, oltre a una buona resistenza all'usura e alle vibrazioni.
Applicazioni tipiche: Componenti strutturali per impieghi gravosi, parti di macchinari edili e industriali e piastre di supporto per stampi.
Lo zinco è il principale elemento di lega. Dopo il trattamento termico a condizioni quali T6 o T73, queste leghe possono raggiungere una resistenza estremamente elevata.
Caratteristiche di lavorazione: L'alluminio della serie 7xxx è duro, si lavora facilmente e produce trucioli puliti e ben frantumati. Tuttavia, durante la lavorazione genera più calore, pertanto è fondamentale utilizzare una quantità sufficiente di liquido di raffreddamento.
Queste leghe possono inoltre presentare notevoli tensioni residue interne. Dopo la lavorazione di sgrossatura, si raccomanda spesso di eseguire un processo di distensione o stabilizzazione prima della lavorazione di finitura, al fine di ridurre il rischio di deformazione del pezzo.
La resistenza alla corrosione non è pari a quella dell'alluminio delle serie 5xxx o 6xxx. Inoltre, le superfici anodizzate tendono ad apparire più scure, pertanto l'anodizzazione dura viene comunemente utilizzata per applicazioni funzionali.
Applicazioni tipiche: Componenti aerospaziali, strutture per droni, blocchi per stampi e matrici, attrezzature di alta gamma e componenti per auto da corsa.
Limiti: Costo elevato dei materiali e resistenza alla corrosione relativamente scarsa.
Queste leghe presentano un contenuto di silicio relativamente elevato. I componenti vengono inizialmente realizzati mediante pressofusione, mentre successivamente si ricorre principalmente alla lavorazione CNC per operazioni di fresatura di precisione, foratura, maschiatura e altre operazioni secondarie.
Sfide legate alla lavorazione: Le particelle di silicio duro accelerano l'usura degli utensili da taglio. I semilavorati pressofusi possono inoltre presentare porosità, cavità e altri difetti di fusione.
L'anodizzazione al colore naturale è generalmente sconsigliata, poiché l'elevato contenuto di silicio e la struttura del getto possono determinare una superficie irregolare o poco gradevole. Si ricorre quindi più comunemente alla verniciatura, alla verniciatura a polvere o ad altri processi di rivestimento.
Prodotti tipici: Alloggiamenti per motori, corpi valvola e componenti pressofusi per piccoli elettrodomestici.
| Applicazione | Classi consigliate | Descrizione |
|---|---|---|
| Elevata conduttività termica / Dissipazione del calore | 1070 / 6101 | Elevata conducibilità termica, adatto per dissipatori di calore e componenti per la gestione termica. |
| Parti riflettenti con finitura a specchio | 1060 | Alluminio ad elevata purezza in grado di raggiungere un’elevata riflettività dopo la lucidatura. |
| Componenti resistenti all'usura | 4032 / 7068 | Adatto per componenti scorrevoli, pistoni e altre applicazioni che richiedono resistenza all'usura. |
| Strutture saldate | 5083 / 6061 | Buona saldabilità e buona stabilità strutturale. |
| Serie | Voti tipici | Forza | Lavorabilità | Anodizzazione | Resistenza alla corrosione | Applicazioni tipiche |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1xxx — Alluminio puro | 1060 / 1070 | Molto basso | Scadente; tende ad attaccarsi agli attrezzi | Aspetto luminoso ed eccellente | Bene | Dissipatori di calore, elementi decorativi |
| 2xxx — Alluminio ad alta resistenza | 2024 | Alto | Bene | Povero | Povero | Componenti aerospaziali ad alta resistenza |
| 3xxx — Alluminio resistente alla corrosione | 3003 | Da basso a moderato | Discreto; leggermente appiccicoso | Bene | Eccellente | Recinzioni per esterni |
| 5xxx — Alluminio-magnesio | 5052 / 5083 | Moderato | Discreto; si nota un certo attrito dello strumento | Bene | Eccellente | Apparecchiature e involucri elettronici |
| 6xxx — Alluminio per uso generico | 6061-T6 | Da medio ad alto | Eccellente | Coerente | Bene | Elementi di fissaggio e componenti strutturali di precisione |
| 7xxx — Alluminio ad altissima resistenza | 7075-T6 | Molto alto | Va bene, ma comporta una maggiore usura degli utensili | Finitura più scura | Moderato | Componenti aerospaziali e dispositivi di fissaggio per impieghi gravosi |
| Alluminio pressofuso | A383 / A380 | Da basso a moderato | Abrasivi per utensili da taglio | In generale, non adatto | Moderato | Lavorazioni secondarie su componenti pressofusi |
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