Comportamento ad impatto di una lamiera in lega di alluminio

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1 POLITECNICO DI TORINO I Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica TESI DI LAUREA Comportamento ad impatto di una lamiera in lega di alluminio Relatori Prof. Giovanni Belingardi Prof. Massimiliano Avalle Ing. Andrea Ibba Candidato Angelo Rozza Maggio 2005

2 Introduzione Nell industria automobilistica le leghe di alluminio trovano largo impiego per la realizzazione di elementi strutturali quali, per esempio, lamierati per le scocche degli autoveicoli. Nell ambito della progettazione di tali elementi riveste notevole importanza la simulazione numerica del comportamento a crash. La velocità di deformazione può, da sola o insieme ad altri fattori, influenzare le caratteristiche meccaniche dei materiali utilizzati per i quali si rendono necessarie, quindi, un analisi del comportamento meccanico ed un implementazione nei codici di calcolo di modelli costitutivi del materiale che tengano conto delle varie influenze. L utilizzo di questi modelli è subordinato alla determinazione dei coefficienti che in essi compaiono e che sono specifici del materiale impiegato. Il presente lavoro di tesi è volto a caratterizzare il comportamento meccanico statico e dinamico della lega di alluminio Al 6082 T6, per la quale si vuole anche identificare adeguatamente un modello numerico di comportamento. Per la caratterizzazione del materiale si eseguono prove sperimentali di trazione e prove sperimentali di flessione su opportuni provini ricavati a partire da fogli di lamiera di 3 differenti spessori. Tali prove sperimentali, effettuate anche su di un certo numero di provini sottoposti a trattamento termico di ricottura, si eseguono a differenti velocità di deformazione. Si vogliono, infatti, individuare gli effetti che spessore, trattamento termico e velocità di deformazione hanno su alcune grandezze caratteristiche del comportamento del materiale in esame. A tal fine si esegue un analisi della varianza, la quale fornisce indicazioni quantitative riguardo le influenze che sia i 3 fattori coinvolti, sia le loro interazioni hanno sulle grandezze considerate. Per l identificazione di un modello di comportamento si considera il modello proposto da Cowper e Symonds nella formulazione implementata nel programma di calcolo agli elementi finiti RADIOSS. Si identificano i parametri del modello cercando di minimizzare, secondo il metodo dei minimi quadrati, la differenza tra le curve sperimentali reali di trazione e la curva teorica. Al fine di rilevare la qualità dell identificazione effettuata, si eseguono simulazioni di prove di flessione relative ad uno dei 3 spessori e si ricercano eventuali differenze tra le curve sperimentali di flessione e quelle derivanti dalle simulazioni numeriche. I

3 Capitolo 1 L alluminio e le sue leghe L alluminio (Al) è un metallo abbondante sulla crosta terrestre. Ogni argilla ne contiene circa l 8%. Dal punto di vista industriale è un metallo leggero e lucente, estratto dall allumina (Al 2 O 3 ) ottenuta da minerali quali la bauxite e la leucite. Ogni 4 kg di bauxite si ottiene 1 kg di alluminio. Alcuni tra i più grandi produttori al mondo sono Australia, Giamaica, Suriname, Russia, USA, Cina. 1.1 Le proprietà dell alluminio e delle sue leghe L alluminio ha densità pari a 2,7 g/cm 3. La densità dell alluminio è un terzo di quella dell acciaio. Questa proprietà può risultare utile nell ambito della logistica e dell economia aziendale. Nel caso, ad esempio, del trasporto di materiale, il volume di alluminio che si riesce a trasportare è pari al triplo del volume di acciaio che si riuscirebbe a trasportare a parità di massa e nelle stesse condizioni di trasporto. Ciò può comportare una diminuzione dei tempi operativi dell azienda e, conseguentemente, una diminuzione dei costi. In ambito veicolistico l utilizzo di componenti che contengono alluminio non appesantisce eccessivamente il veicolo e favorisce la limitazione dei consumi di carburante, con evidente vantaggio per l utente. L alluminio cristallizza nel reticolo CFC e, quindi, presenta un comportamento duttile e non infragilisce alle basse temperature. Questa proprietà consente di realizzare profilati di ogni forma destinati anche ad impieghi in condizioni climatiche rigide. La conducibilità elettrica è buona ed è pari a 37,7 m/wmm 2. Tale conducibilità è pari al 65% di quella del rame (Cu) a parità di volume, ma corrisponde al 200% in peso. La conducibilità termica è ottima ed è pari a 242 W/mK. Tale conducibilità è superata solo da argento (Ag), oro (Au) e rame; per il ferro (Fe) si hanno 79 W/mK. Il coefficiente di dilatazione è pari a /K ed è il doppio di quello del ferro. L elevata dilatazione provoca inconvenienti durante la fusione e le saldature. Il punto di fusione è a 660 C. Il valore della temperatura di fusione rende l alluminio lavorabile per fusione. L allumina è chimicamente stabile per valori di ph fra 4 e 8. L alluminio è molto resistente alla corrosione dovuta ai normali agenti perché si ricopre di uno strato di ossido aderente e non poroso, quindi protettivo. La riciclabilità dell alluminio è molto alta. L elevata resistenza alla corrosione garantisce lunga conservazione della superficie e consente il riutilizzo. L alluminio non è magnetico. Il materiale sopporta elevati voltaggi ed è ottimo, quindi, in elettronica. La durezza dell alluminio è bassa ed il materiale non presenta limite di fatica. Da questo punto di vista, il materiale considerato è peggiore dell acciaio. L assenza di un limite di fatica porta la tensione massima sopportabile a continuare a diminuire all aumentare del numero di cicli di lavoro. Tale materiale, quindi, non risulta adeguato per realizzare elementi destinati ad impieghi ripetitivi ed interessati da elevati livelli di tensione. L alluminio è aspinterogeno. Il materiale, se urtato, non provoca scintille. Le resistenze all abrasione ed all usura dell alluminio sono basse ed il materiale non è combustibile e non produce fumi tossici. Sulla base dei soli criteri di resistenza, inoltre, una lamiera in acciaio può essere equivalente ad una lamiera in alluminio notevolmente più spessa. 1

4 Per quanto riguarda le proprietà meccaniche, nel caso di un alluminio industrialmente puro si ottengono i seguenti valori: Tensione massima R m = MPa Tensione di snervamento R p0.2 = MPa Allungamento a rottura A% = Modulo di Young E = GPa L alluminio puro trova impiego soprattutto nell elettrotecnica e nell industria chimica ma, a causa delle sue scadenti proprietà meccaniche, per le applicazioni strutturali vengono impiegate soprattutto le leghe. Gran parte degli elementi metallici sono solubili nell alluminio ma solo alcuni, quali silicio (Si), magnesio (Mg), rame, zinco (Zn), manganese (Mn) e litio (Li) sono i principali costituenti delle leghe commerciali. Talvolta sono aggiunte, per scopi particolari, piccole percentuali di nichel (Ni), titanio (Ti), zirconio (Zr), cromo (Cr), bismuto (Bi), piombo (Pb), cadmio (Cd), stagno (Sn) e ferro, quest ultimo sempre presente come impurezza. Ogni elemento genera un particolare effetto, per esempio: il silicio migliora la colabilità e riduce il coefficiente di dilatazione; il magnesio aumenta la resistenza alla corrosione in ambiente alcalino ed in mare; il manganese aumenta le resistenze meccanica ed alla corrosione; il rame accresce la resistenza meccanica, soprattutto a caldo; lo zinco, soprattutto se associato al magnesio, conferisce un elevata resistenza meccanica. Le proprietà ottenibili da ciascun elemento in lega devono essere valutate in base all applicazione cui la lega è destinata. Basso peso specifico ed alta resistenza: si utilizzano in campo automobilistico, aeronautico e, più in generale, nel campo dei trasporti e nella fabbricazione di organi in movimento per macchine utensili; Ottima conducibilità elettrica: si utilizza ovviamente in campo elettrico dove, associato al basso peso specifico, l Al si fa preferire all Ag; Buona conducibilità di calore: questa proprietà rende le leghe di Al ottime per tubi per scambiatori di calore o per realizzare pistoni o cilindri o altre parti per motori a combustione interna; Buona resistenza alla corrosione: si utilizza in campo marittimo. Le leghe dell Al si possono dividere in due grossi insiemi: le leghe per fonderia (per getti) e quelle per lavorazione plastica. 2

5 1.2 Classificazione e principali sistemi alliganti La Aluminum Association (rif. "Aluminum, Prop. and Ph. Met."), un organismo costituito negli Stati Uniti dai fabbricanti di alluminio e sue leghe, ha messo a punto una normativa basata sulla classificazione delle leghe di alluminio in base alla composizione chimica e secondo la seguente designazione, consistente in quattro cifre: - la prima cifra individua le famiglie o le serie di leghe - la seconda cifra definisce le eventuali varianti della lega originaria, alla quale è riservato l'indice 0 - le ultime due cifre indicano il grado di purezza dell'alluminio o le singole leghe all'interno della serie 1xxx (1000): Al tecnico o commercialmente puro (99%). In questo solo caso le ultime due cifre indicano il grado di purezza, ad es indica Al AP-5 (puro al 99.5%). Si utilizza per stoviglie, contenitori alimentari, fogli, lastre, impieghi elettrici. 2xxx (2000): leghe Al-Cu (e derivate Al-Cu-Mg, Al-Cu-Si, ecc.). Generalmente caratterizzate da alta resistenza meccanica particolarmente a caldo (buona resistenza al creep), mantengono la duttilità a basse temperature. Si utilizzano per produzione di estrusi, rivetti, impieghi criogenici; Alluminio - rame. Il rame, per la sua solubilità ed il suo effetto rinforzante, è un elemento in lega molto importante per l alluminio. Molte leghe commerciali contengono rame come principale elemento in lega, in concentrazioni variabili dall 1 al 10% in peso; è spesso usato in combinazione con magnesio per ottenere un migliore comportamento meccanico. Il sistema alluminio - rame possiede un eutettico Al-AlCu 2 alla temperatura di 548 C ed alla composizione pari al 33% di Cu in peso. L indurimento avviene per precipitazione. Le leghe binarie Al-Cu non sono molto usate commercialmente. Con l aggiunta di elementi quali Mg, Mn, Si, Ni, Li esse vengono usate spesso per applicazioni strutturali sugli aerei ed in generale dove occorrono buone caratteristiche meccaniche e leggerezza. Alluminio - rame - magnesio. Le leghe commerciali contenenti magnesio e rame come maggiori alliganti contengono generalmente anche sufficiente silicio da conferire loro caratteristiche di leghe quaternarie piuttosto che ternarie. Peraltro le principali reazioni di rinforzo da precipitazione sono quelle del sistema Al-Cu-Mg. Normalmente l alligante più abbondante è il rame e la matrice subisce indurimento per precipitazione delle fasi intermetalliche CuAl 2 e CuMgAl 2. La reazione di precipitazione coinvolgente il silicio, con formazione del composto intermetallico Mg 2 Si, avviene solo per certe composizioni e, comunque, dà un contributo minoritario all effetto rinforzante. 3xxx (3000): leghe Al-Mn (e derivate Al-Mn-Mg, Al-Mn-Ni, ecc.). Sono generalmente caratterizzate da buona lavorabilità per deformazione plastica e, in particolare, la lega Al-Mn-Ni è caratterizzata da buona lavorabilità ad alta temperatura. Si utilizzano per corpi di lattine, impieghi edili; Alluminio - manganese. Le leghe Al-Mn formano un eutettico alla temperatura di 658 C e per una composizione del 2% in manganese; la fase intermetallica che si separa è MnAl 6. Questo sistema si trova raramente in equilibrio ed il manganese, che ha una solubilità molto ridotta nell alluminio, non è portato in soluzione solida nella percentuale prevista dal diagramma di stato, e così MnAl 6 appare come microcostituente anche per percentuali molto basse di manganese; infatti è usato in percentuali di poco superiori all 1% in peso nelle leghe non trattabili termicamente ed in quantità maggiori nelle leghe trattabili al calore. 4xxx (4000): leghe Al-Si (e derivate Al-Si-Mg, Al-Si-Cu, ecc.). Sono generalmente caratterizzate da buona colabilità. Si utilizzano nell'industria automobilistica e dei trasporti in generale; Alluminio - silicio. L importanza del silicio è dovuta all aumento di fluidità ed alla riduzione del coefficiente di dilatazione termica conferita dall aggiunta di piccole quantità di alligante, proprietà molto utile nei getti e nelle saldature. Il sistema Al-Si forma un eutettico alla temperatura di 577 C ad una percentuale di silicio dell 11.7% in peso; poiché questo sistema non forma composti intermetallici, il silicio precipita direttamente dalla matrice della soluzione solida primaria. La durezza delle particelle di silicio conferisce, infine, una buona resistenza all usura. Nell uso commerciale vengono aggiunti a questo sistema altri elementi in lega quali, per esempio, il rame ed il magnesio. 5xxx (5000): leghe Al-Mg (e derivate Al-Mg-Mn, ecc.). Sono generalmente caratterizzate da buone resistenza alla corrosione ed attitudine alle lavorazioni plastiche ed all'utensile. Si utilizzano per coperchi di lattine, altri tipi di imballaggi, carrozzerie di automobili, tubi di oleodotti ed acquedotti, parti di navi. 3

6 Alluminio - magnesio. Il magnesio mostra una buona solubilità nell alluminio (seconda solo allo zinco) e, per questo, leghe con concentrazioni minori del 7% non mostrano una apprezzabile precipitazione (tuttavia, se sono presenti altri elementi, questa percentuale diminuisce) ma è possibile, comunque, ottenere un discreto effetto indurente tramite la lavorazione a freddo, visto che il magnesio permette di conservare un ottima duttilità. Il magnesio fornisce, inoltre, un eccellente resistenza alla corrosione ed una buona saldabilità: queste caratteristiche vengono sfruttate nella costruzione delle carrozzerie in alluminio. L eutettico Al-Mg 2 Al 3 si ha ad una concentrazione del 35% di Mg in peso ad una temperatura di 450 C. Per causare la precipitazione di Mg 2 Al 3 (fase b), che ha un reticolo CFC, la lega deve essere trattata a temperature fra 200 e 300 C e per un tempo dipendente dalla temperatura scelta. La precipitazione avviene preferenzialmente sui piani {100}, seguita da quella sui piani {120}. La lega Al-Mg, in genere, non richiede trattamento termico di invecchiamento. 6xxx (6000): leghe Al-Mg-Si (e derivate Al-Mg 2 Si, ecc.). Hanno buone proprietà meccaniche. Sono generalmente caratterizzate da buona lavorabilità per deformazione plastica e buona resistenza all ossidazione. Sono leghe autotempranti da semilavorato e facili da estrudere a caldo. Si utilizzano per finestre ottenute tramite estrusione ed in strutture saldate. Alluminio - magnesio - silicio. Questo sistema costituisce la classe principale di leghe per i pezzi lavorati a caldo e per quelli ricavati da fusione. Esse riescono a combinare alcune caratteristiche favorevoli: buone resistenze meccaniche, sensibilità relativamente bassa alla tempra, buona resistenza alla corrosione. L indurimento avviene soprattutto per precipitazione del composto Mg 2 Si. Per ottenere prodotti estrusi con questa lega normalmente si mantengono Mg e Si al di sotto dell 1.5% in peso. Il silicio, infine, aumenta la fluidità del fuso e riduce il coefficiente di dilatazione, come già detto anche per le leghe Al-Si. 7xxx (7000): leghe Al-Zn (e derivate Al-MgZn 2, Al-Mg-Zn-Cu, ecc.). Sono quelle con migliori proprietà meccaniche. Sono generalmente caratterizzate da resistenza meccanica a freddo e lavorabilità. Si utilizzano per impieghi strutturali specialmente nell'industria aeronautica. Alluminio - zinco. Lo zinco è l elemento che ha la solubilità più elevata nell alluminio e con esso forma un eutettico ad una concentrazione del 95% in peso di Zn alla temperatura di 382 C. Così, per quasi tutte le composizioni, si ha solidificazione di una soluzione solida primaria; al calare della temperatura il suo campo di stabilità crolla e si ha precipitazione di zinco. Generalmente le leghe binarie Al-Zn non vengono usate, ma vengono preferite leghe Al-Zn-Mg, impiegate nelle costruzioni aeronautiche. Alluminio - magnesio - zinco ed alluminio - rame - magnesio zinco. Questi sistemi formano una classe importante di leghe trattabili termicamente e, per il sistema quaternario, possono sopportare gli sforzi più alti di qualunque altra lega di alluminio commerciale (eccetto quelle rinforzate per dispersione di particolato ceramico). In molti casi lo zinco è il maggior elemento alligante. Il rinforzo avviene per precipitazione di composti intermetallici come MgZn 2, Mg 3 Zn 3 Al 2, Mg 5 Al 3 o CuMgAl 2. 8xxx (8000): leghe speciali e sperimentali fra cui si possono annoverare, ad esempio, le leghe antifrizione Al-Sn o le nuovissime leghe per impieghi aeronautici Al-Li. Alluminio - litio. Il sistema Al-Li permette di ottenere densità molto basse e, allo stesso tempo, elevati moduli elastici. Infatti è l unico elemento (oltre al berillio) che riduce la densità e che, contemporaneamente, aumenta il modulo elastico dell alluminio: ogni aumento percentuale (in peso) di litio, diminuisce la densità dell alluminio di circa il 3% ed aumenta il suo modulo elastico del 6%. Queste leghe, tuttavia, non sono del tutto mature tecnologicamente e mostrano una bassa duttilità. La composizione eutettica si ha per il 9.9% di Li (in peso) e per una temperatura di 602 C. L effetto indurente deriva dalla precipitazione, soprattutto quella del composto intermetallico metastabile Al 3 Li. Alluminio - rame - litio. L aggiunta di rame al sistema Al-Li riduce significativamente la solubilità del litio attorno all 1.5% in peso di litio alla temperatura di 515 C (senza Cu si era a 2.55% a 500 C). Nella zona del diagramma di stato ad alta concentrazione di Al, vi sono tre composti in equilibrio con l allumino; a seconda delle composizioni e delle temperature è possibile variare la quantità delle diverse fasi presenti per ottimizzare le particolari caratteristiche meccaniche desiderate. Alluminio - magnesio - litio. L aggiunta di magnesio al sistema binario Al-Li porta ad una diminuzione di densità e ad un certo aumento dei moduli elastici della lega. In particolare il magnesio contribuisce al rinforzo in due modi: aggiunge una componente alla soluzione solida e riduce la solubilità del litio nell alluminio, aumentando (a parità di altri fattori) la frazione volumica del precipitato Al 3 Li. 4

7 9xxx (9000): serie riservata per impieghi futuri. 1.3 Saldatura di leghe di alluminio Si riportano, qui di seguito, i 2 principali tipi di saldatura ad arco e le caratteristiche di saldabilità [6] delle varie leghe di alluminio. Saldatura MIG = saldatura ad arco con atmosfera protettiva inerte e filo di alimentazione continuo. Il flusso di gas inerte, l argon, protegge l alluminio dall ossidazione riducendo, così, i rischi di corrosione ed i conseguenti danni alla resistenza meccanica. Saldatura TIG = saldatura ad arco con atmosfera protettiva inerte ed elettrodo infusibile. E adatta alla realizzazione di giunti fra lembi di spessore ridotto. Offre le medesime garanzie della saldatura MIG. - Serie 1000: la saldabilità è buona. E necessario usare materiali d apporto di uguale purezza della base per mantenere la continuità elettrica. Per le leghe commerciali 1060 e superiori la scelta usuale è Serie 2000: le leghe di tale serie non sono saldabili ad arco perché presentano un elevato intervallo di solidificazione che comporta la formazione di cricche a caldo. Se è necessaria una saldatura, conviene usare il procedimento di saldatura a resistenza. La lega 2219 (6.3% Cu) è saldabile ad arco, il materiale d apporto consigliato è il Serie 3000: la saldabilità è da mediocre a buona. Per i materiali d apporto si consiglia il 4043, ma si ottengono buoni risultati anche con il Serie 4000: il silicio aggiunto fino a tenori del 12% produce una diminuzione dell intervallo di temperatura in cui avviene la solidificazione. Per questo motivo le leghe della serie 4000 vengono usate come materiale d apporto sia per leghe da incrudimento, sia per leghe da trattamento termico. In quest ultimo caso il materiale d apporto può assorbire dei costituenti dal materiale base ed essere, dunque, sensibile ai trattamenti termici post-saldatura. - Serie 5000: la saldabilità è da buona ad eccellente poiché è limitata la riduzione delle caratteristiche meccaniche in zona termicamente alterata. Ci sono problemi di cricche a caldo per tenori dall 1% al 3% di magnesio; i danni possono essere limitati scegliendo materiali d apporto opportuni (5356, 5183, 5556) che contengano una percentuale di titanio avente la capacità di affinare il grano. È utilizzata anche la 4043 ma c è un calo di resistenza rispetto al materiale base. - Serie 6000: sono di facile saldabilità. La 6082 (Al-Mg-Si-Mn) ha elevata saldabilità. Con tenori dell 1% di magnesio e dell 1% di silicio si ha un massimo di formazione di cricche a caldo. I materiali d apporto consigliati sono il 4043 ed il Serie 7000: le leghe Alluminio-Zinco-Magnesio (7020, 7005, 7003) hanno buona saldabilità. Vi è recupero delle caratteristiche meccaniche nella zona termicamente alterata senza bisogno di ritrattamento termico completo. Per strutture particolarmente sollecitate si consiglia di usare le leghe 7020, Il materiale d apporto consigliato è il Le leghe Alluminio-Zinco-Magnesio-Rame (7075, 7012) non sono saldabili perché presentano il fenomeno delle cricche a caldo; nella zona termicamente alterata, inoltre, presentano caratteristiche meccaniche estremamente ridotte rispetto al materiale di partenza. Queste leghe sono da scartare se prevista la saldatura. - Serie 8000: possono essere saldate; il materiale d apporto consigliato è il Trattamenti termici per le leghe di alluminio Il trattamento termico è, in genere, costituito da una fase di riscaldamento a temperatura elevata (470 C circa) che solubilizza i componenti derivanti dalla combinazione degli elementi di lega e rende la struttura omogenea. Un raffreddamento rapido (in aria, a circolazione forzata) "congela" temporaneamente questa struttura supersatura a temperatura ambiente. Un successivo riscaldamento a temperature comprese fra 90 e 150 C (invecchiamento o maturazione) fa precipitare i composti sotto forma di segregazioni che tendono a bloccare la struttura cristallina, conferendo al materiale caratteristiche meccaniche elevate e stabili nel tempo. 5

8 1.4.1 Solubilizzazione Il riscaldamento per la solubilizzazione richiede, in genere, molte ore. Un rigoroso controllo della temperatura deve essere, perciò, mantenuto per tutta la durata dell operazione, ad evitare fenomeni di bruciatura Tempra strutturale Il materiale viene riscaldato e mantenuto a temperatura adeguata (in linea di massima tra i 480 ed i 530 C) per un tempo sufficiente a solubilizzare tutti gli elementi di lega. Si forma, così, un reticolo cristallino stabile, proprio di queste temperature. Raffreddando rapidamente in acqua il materiale, questa struttura cristallina permane anche a temperatura ambiente Invecchiamento o riprecipitazione Le condizioni di solubilizzazione degli elementi di lega nell alluminio sono, di fatto, instabili a temperatura ambiente ed i vari componenti tendono a separarsi riprecipitando, per portarsi in condizioni di stabilità. Questo fenomeno, detto di invecchiamento, avviene abbastanza lentamente a temperatura ambiente (parecchi giorni); in questo periodo il materiale ha una struttura in evoluzione. Si può accelerare questo processo in modo artificiale riscaldando in forno il materiale. La riprecipitazione può essere sensibilmente rallentata conservando i materiali in frigorifero a temperature inferiori a 0 C. La tempra strutturale può limitare in qualche modo le deformazioni plastiche attuabili (a causa dell aumento di durezza); si possono, tuttavia, aumentare le caratteristiche meccaniche del materiale eseguendo la deformazione plastica subito dopo la tempra strutturale, prima che inizi la riprecipitazione. Il composto intermetallico Al2Cu, che deriva dal processo di solubilizzazione, non è suscettibile ad invecchiamento naturale in misura apprezzabile. Per provocare i fenomeni di precipitazione occorre invecchiare artificialmente ad almeno 100 C (massimo 250 C). Più elevata è la temperatura e tanto più breve è la durata dell invecchiamento artificiale che aumenta la durezza ed il carico di rottura e diminuisce l allungamento. Il Mg2Si è invece suscettibile di precipitazione spontanea, quindi le leghe complesse che compongono questi elementi sono atte, dopo la solubilizzazione, ad invecchiare spontaneamente a temperatura ordinaria. Sono necessari circa 3 giorni perché il materiale acquisisca le sue proprietà definitive. L invecchiamento a C ha una durata di ore circa. Per quello a 100 C si impiega acqua bollente mentre, per temperature superiori, bagni d olio o forni elettrici a circolazione forzata di aria calda. Il successivo raffreddamento si ottiene per immersione in acqua a temperatura ambiente Trattamento di bonifica Questo tipo di trattamento consiste in una solubilizzazione della lega, seguita da un raffreddamento sufficientemente rapido, in modo da congelare alla temperatura ambiente la soluzione solida stabile alle elevate temperature, quindi in un trattamento di rinvenimento che può essere effettuato alla temperatura ambiente (invecchiamento naturale) oppure a temperatura elevata (invecchiamento artificiale) in modo da ottenere l indurimento della lega. Tale indurimento è ottenuto mediante la decomposizione della soluzione solida sovrassatura. Nel caso di invecchiamenti artificiali si ottiene direttamente la fase q, mentre nel caso di un invecchiamento naturale la precipitazione procede in diversi stadi che comportano la formazione di precipitati. Se l invecchiamento viene troppo prolungato, si ottiene un ingrossamento dei precipitati di fase q Ricottura La ricottura delle leghe leggere viene praticata allo scopo di eliminare tensioni e rendere omogenea una lega a cristalli irregolari per differenti velocità di raffreddamento nei diversi spessori. Si effettua normalmente a C per più ore e conferisce una notevole duttilità al materiale, così da poterlo lavorare plasticamente a freddo. Il raffreddamento viene effettuato lentamente in forno da una temperatura di C fino a quella ambiente all aria aperta. 6

9 1.5 Stati di finitura Le proprietà delle leghe di Al dipendono in gran parte dallo stato di finitura, ossia dalle operazioni di trattamento termico e di lavorazione plastica (a caldo o a freddo). Le indicazioni sono quelle contenute nella norma UNI 7876, tuttavia si è affermato un nuovo sistema internazionale di designazione degli stati di finitura che si basa sull utilizzo di una sola lettera, per indicare il tipo di lavorazione cui è soggetto il prodotto, seguita da un codice numerico che specifica le proprietà che la lavorazione ha impartito al materiale: F = grezzo di lavorazione O = stato ricotto, portato al massimo grado di addolcimento H = incrudito tramite lavorazione di deformazione plastica a freddo T = trattato termicamente, solubilizzato, temprato, invecchiato, fino all ottenimento di uno stato stabile. Si riportano di seguito, in tab. 1, i simboli relativi allo stato di finitura delle leghe di Al: 7