3 tipi di metalli leggeri: Guida completa

Esistono molti tipi di metalli e ognuno di essi ha una composizione, proprietà e natura diverse. Oltre ai metalli pesanti, la richiesta di metalli leggeri è piuttosto comune in alcuni settori sensibili.

Se volete conoscere questi metalli leggeri, questa guida contiene informazioni dettagliate. Quindi, leggiamo.

Che cos'è il metallo leggero?

I metalli leggeri svolgono un ruolo fondamentale nella produzione di componenti per molti settori, come quello aerospaziale, elettronico e automobilistico.

Sono noti per il loro peso ridotto, che contribuisce all'efficienza del carburante per veicoli e aerei e ne migliora l'estetica.

Tipi di metalli leggeri

I tre diversi metalli leggeri sono illustrati di seguito.

Alluminio

Alluminio è noto per le sue eccellenti proprietà, la resistenza alla corrosione, la forza e la leggerezza. L'alluminio è legato a diversi materiali non ferrosi e quindi presenta proprietà fisiche migliori.

Esistono diversi gradi di alluminio, ognuno dei quali offre durata, resistenza alla corrosione e duttilità.

L'alluminio conduce elettricità e calore. Offre un'eccellente lavorabilità e colabilità, poiché ha una fluidità e un punto di fusione moderati.

I vantaggi dell'alluminio

• L'alluminio offre resistenza alla corrosione.
• Il suo peso è pari a circa un terzo di quello dell'acciaio, il che lo rende una perfetta scelta di leggerezza.
• Può essere riciclato.
• Le leghe di alluminio sono note per la loro conducibilità termica ed elettrica.
• L'alluminio è altamente plasmabile e lavorabile.

Contro dell'alluminio

• Alcuni tipi di alluminio sono molto costosi.
• L'alluminio può talvolta richiedere trattamenti termici per ottenere le proprietà richieste.

Applicazioni

• Nell'industria nautica, gli alberi delle eliche e gli scafi delle imbarcazioni sono realizzati in alluminio.
• Le carrozzerie, le ruote e persino i blocchi motore delle industrie automobilistiche utilizzano l'alluminio.
• L'elettronica, i circuiti stampati, gli alloggiamenti e i dissipatori di calore sono realizzati in alluminio.

Titanio

Titanio è un materiale leggero noto per la sua elevata resistenza. Ha una bassa densità, un'elevata resistenza alla trazione e offre tenacità quando è esposto a temperature elevate.

Tuttavia, la lavorabilità del titanio è molto bassa a causa della sua durezza e della bassa dissipazione di calore; di conseguenza, sono necessari strumenti di lavorazione specializzati.

I vantaggi del titanio

• Il rapporto resistenza/peso del titanio è elevato.
• Offre un'elevata resistenza alla corrosione
• Il titanio è riciclabile
• Ha un modulo basso e quindi è meno rigido.

Contro del titanio

• Il titanio è molto costoso
• Ha una bassa lavorabilità a causa della durezza
• Ha una bassa conducibilità termica.

Applicazioni

• Con il titanio si producono componenti strutturali, sistemi di scarico e parti di motori per aerei.
• I telai delle biciclette e gli attrezzi sportivi sono prodotti con leghe di titanio.
• Nel settore della produzione di energia, gli scambiatori di calore e le pale delle turbine utilizzano il titanio.

Magnesio

Magnesio è un metallo di colore grigio e superficie lucida, con un basso punto di fusione e densità e un'elevata reattività chimica. È un metallo molto leggero. È composto da silicio, manganese, zinco e alluminio.

I vantaggi del magnesio

• Offre un'eccellente stabilità dimensionale
• L'elevata colabilità del magnesio lo rende adatto alla fusione dei metalli.
• Offre un'elevata resistenza agli urti
• È molto leggero.

Contro del magnesio

• Ha un punto di fusione molto basso.
• Può prendere fuoco a causa dell'elevata infiammabilità.
• Non è resistente alla corrosione.

Applicazioni

• Le ruote e i blocchi motore delle automobili sono prodotti con il magnesio.
• Le parti interne di un aereo e il carrello di atterraggio sono in lega di magnesio.
• Nelle applicazioni industriali, aiuta a produrre parti di macchinari, utensili elettrici e telai di strutture.

Tabella di confronto dei metalli leggeri

La tabella seguente mostra, in sintesi, le proprietà di alluminio, titanio e magnesio.

Metodi comuni di lavorazione dei metalli leggeri

Alcuni dei metodi di lavorazione dei metalli leggeri sono i seguenti:

Formazione

Formazione è una tecnica di lavorazione dei metalli in cui il metallo viene convertito in una forma utilizzabile. Esistono diversi metodi come l'estrusione, la piegatura, la piegatura con freno, l'imbutitura e la piegatura a rulli.

Avviene ad alte temperature e viene utilizzata soprattutto per la formatura dell'estrusione del magnesio.

Lavorazione della polvere

La lavorazione delle polveri consiste nell'applicare pressione e calore alla polvere in modo da formare componenti con una consistenza dura. La polvere viene creata a partire dal metallo fuso e viene fatta passare attraverso un ugello in presenza di gas inerte o acqua nebulizzata.

Lo spezza in gocce, che poi vengono trasformate in polvere. La polvere di metallo viene poi spruzzata per creare gli sbozzi, che vengono successivamente modellati.

Trattamento della fusione

La fusione è un processo in cui il metallo fuso viene versato nello stampo e, una volta raffreddato, si ottiene un componente duro. Esistono molti metodi, come la colata a parete sottile, la colata ad alta integrità e la colata di metalli dissimili.

Trattamento termomeccanico

La lavorazione termomeccanica è un metodo di lavorazione che si occupa della deformazione termica e che migliora le proprietà del materiale. Consente di creare componenti a basso costo, leggeri e di alta precisione.

La temperatura, la deformazione e il raffreddamento sono gestiti con precisione durante il processo, il che contribuisce a ottimizzare la microstruttura del materiale.

Si elimina così la necessità di riscaldo e tempra. Questo metodo di lavorazione è adatto all'alluminio e al titanio e ne migliora la resistenza alla frattura, la forza e la resistenza alla fatica.

Lavorazione CNC

Lavorazione CNC viene scelta anche per la lavorazione di materiali leggeri, utilizzando la tecnologia CNC per creare componenti di grande precisione.

Tuttavia, ogni materiale ha una risposta diversa alla lavorazione; l'alluminio è altamente lavorabile, mentre il magnesio non lo è e richiede attenzione.

Il processo di lavorazione CNC consente di produrre componenti con elevata stabilità dimensionale e tolleranze ridotte.

Come scegliere il metallo leggero adatto?

Nella scelta dei materiali leggeri, di seguito sono riportate alcune considerazioni importanti da tenere presenti:

Proprietà meccaniche

Le proprietà meccaniche del metallo devono essere analizzate, considerando la duttilità, la resistenza, la lavorabilità e la durata del materiale.

L'alluminio e il titanio hanno la capacità di gestire le sollecitazioni. Pertanto, le applicazioni che richiedono questo tipo di componenti possono essere realizzate con alluminio e titanio.

Proprietà termiche

Le proprietà termiche di un metallo influiscono anche sulle sue prestazioni quando si lavora in ambienti ad alta temperatura.

Alcuni metalli, come l'alluminio, hanno un'elevata conducibilità termica, ma il titanio no. Pertanto, se si producono scambiatori di calore per sistemi di raffreddamento, l'alluminio può essere una scelta migliore.

Considerazione del peso

Anche il peso è una delle principali preoccupazioni in molti settori, soprattutto in quello automobilistico e aerospaziale. Pertanto, il metallo deve avere una resistenza sufficiente e un peso limitato. Il magnesio e il titanio sono i metalli più leggeri.

Resistenza alla corrosione

La resistenza alla corrosione di un metallo gioca un ruolo fondamentale in molti ambienti difficili. I metalli vengono scelti esaminando l'ambiente a cui saranno sottoposti.

Produzione e lavorazione

La tecnica di lavorazione determinerà anche la scelta del materiale; alcuni metalli sono utilizzabili per la fusione, mentre altri sono adatti alla lavorazione CNC. Per questo motivo, nella scelta dei metalli leggeri è fondamentale la loro compatibilità con il metodo di lavorazione.

Costo

La considerazione dei costi gioca un ruolo fondamentale nella scelta dei materiali. Il titanio, pur essendo uno dei materiali più performanti, è costoso. Pertanto, in base ai requisiti dell'applicazione e al budget, vengono selezionate diverse alternative.

Altre alternative al metallo leggero

I metalli leggeri possono essere sostituiti da alcune alternative, illustrate di seguito:

Compositi

I compositi sono prodotti combinando diversi materiali con proprietà chimiche e fisiche differenti. Questi materiali hanno un'elevata resistenza e sono leggeri. Alcuni compositi sono addirittura più leggeri dei metalli e hanno una resistenza superiore, il che li rende adatti all'uso e alla personalizzazione.

Fibra di carbonio

Fibra di carbonio è un polimero costituito da filamenti di carbonio in forma cristallina. Ha una resistenza molto elevata e un peso ridotto. È più forte dell'acciaio e offre un'eccellente resistenza alla corrosione.

Conclusione

Conoscere ogni dettaglio sui metalli leggeri è molto importante quando si sceglie di utilizzarli nei progetti.

Se anche voi volete far lavorare metalli leggeri per le vostre applicazioni, noi di DEK può aiutarvi. Disponiamo di un'ampia gamma di selezioni di metalli e di capacità di lavorazione versatili.

Domande frequenti

1. Perché scegliere i metalli leggeri per i vostri progetti?

I metalli leggeri offrono un risparmio di carburante, migliorano le prestazioni e riducono persino la capacità di carico utile nelle applicazioni.

2. Il titanio può arrugginire?

No, il titanio non arrugginisce né si corrode se sottoposto a un'esposizione severa.

3. In che modo i materiali leggeri influenzano la progettazione dei pezzi?

I materiali leggeri offrono design innovativi e forme complesse, migliorando la flessibilità di progettazione.

4. Il titanio è più leggero dell'alluminio?

No, l'alluminio è più leggero del titanio, ma il titanio è più potente.