Le leghe di magnesio sono miscele di magnesio e altri metalli, come alluminio, zinco e manganese. Queste combinazioni offrono proprietà diverse, adatte a esigenze specifiche. Essendo il magnesio uno dei metalli strutturali più leggeri, le sue leghe sono ideali per ridurre il peso dei prodotti.
Le leghe di magnesio presentano una buona resistenza a fatica e allo scorrimento viscoso. La loro composizione specifica viene scelta per migliorare determinate caratteristiche, rendendole versatili nella progettazione e nella produzione.
Vantaggi delle leghe di magnesio
Il vantaggio più significativo è l’elevato rapporto resistenza/peso. Sono quindi resistenti ma leggere, una combinazione ideale per i settori che devono ridurre il peso senza compromettere la resistenza.
Le leghe di magnesio si lavorano facilmente anche mediante pressofusione. Ciò permette di creare componenti complessi con elevata precisione. La capacità di smorzare le vibrazioni aiuta a ridurre rumore e usura nei componenti meccanici. Inoltre, l’eccellente dissipazione del calore le rende adatte ai dispositivi elettronici e ad altre applicazioni.
Proprietà delle diverse leghe di magnesio
| Lega | Densità (g/cm³) | Resistenza alla trazione (MPa) | Limite di snervamento (MPa) | Allungamento (%) | Contenuto di Al (%) | Contenuto di Zn (%) | Altri elementi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AZ91 | 1.81 | 200-260 | 140-170 | 1-6 | 8.3-9.7 | 0.35-1.0 | 0.15-0.50% Mn |
| AM60 | 1.80 | 190-250 | 120-150 | 4-14 | 5.5-6.5 | 0.1 | 0.35% Mn |
| AM50 | 1.77 | 180-230 | 110-130 | 5-15 | 4.5-5.5 | 0.1 | 0.35% Mn |
| AM20 | 1.75 | 150-220 | 80-100 | 8-18 | 1.6-2.6 | 0.2 (max) | 0.1% Mn (min) |
| AZ80 | 1.81 | Non specificato | Non specificato | Non specificato | 7.8-9.2 | 0.2-0.8 | 0.15-0.5% Mn |
| WE54 | 1.74 | Non specificato | Non specificato | Non specificato | – | – | Y, RE, Zr |
| WE43 | 1.74 | Non specificato | Non specificato | Non specificato | – | – | Y, RE, Zr |
Punto di fusione delle diverse leghe di magnesio
| Lega di magnesio | Intervallo del punto di fusione (°C) | Intervallo del punto di fusione (°F) |
|---|---|---|
| Magnesio puro | 650 | 1202 |
| AZ91D | 470 – 595 | 875 – 1105 |
| AM60B | 540 – 615 | 1005 – 1140 |
| AM50A | 540 – 620 | 1005 – 1150 |
| AM20 | 545 – 630 | 1015 – 1165 |
| AE42 | 590 – 620 | 1095 – 1150 |
| WE54 | 540 – 640 | 1005 – 1185 |
| WE43 | 540 – 640 | 1005 – 1185 |
| Elektron 21 | 550 – 640 | 1022 – 1184 |
| ZK60A | 530 – 635 | 985 – 1175 |
Quali sono le differenze tra le leghe AZ91 e AM60B più utilizzate?
AZ91 contiene più alluminio rispetto ad AM60B, conferendo alla AZ91 maggiore resistenza ma minore duttilità. Inoltre, AZ91 contiene più zinco, che migliora resistenza e resistenza alla corrosione.
Nelle applicazioni reali, AM60B offre maggiore duttilità e capacità di assorbire energia, ed è quindi adatta ai componenti critici per la sicurezza. AZ91 offre invece maggiore resistenza e migliore resistenza alla corrosione, risultando ideale per componenti strutturali e alloggiamenti.
Quali sono le proprietà del magnesio pressofuso?
Caratteristiche meccaniche
Le leghe di magnesio pressofuse, come AZ91D, sono note per le loro eccellenti proprietà meccaniche: offrono elevata resistenza pur mantenendo un peso ridotto. Tenacità e tolleranze sono altre caratteristiche apprezzabili, che rendono queste leghe adatte alle applicazioni più impegnative.
La microstruttura fine del metallo contribuisce a una maggiore durata. Le leghe di magnesio offrono spesso una buona combinazione di resistenza alla trazione e limite di snervamento, perciò possono sopportare le sollecitazioni senza rompersi. Questa caratteristica le rende adatte alle applicazioni strutturali.
Resistenza alla corrosione e finitura superficiale
I componenti pressofusi in magnesio offrono una buona resistenza alla corrosione, caratteristica fondamentale negli ambienti in cui l’umidità può rappresentare un problema. Anche la finitura superficiale è un punto di forza: la superficie liscia facilita la verniciatura e il rivestimento, offrendo flessibilità nelle finiture.
I trattamenti avanzati possono migliorare ulteriormente la resistenza alla corrosione e la durata. Queste proprietà rendono le leghe di magnesio ideali per ambienti esterni o industriali, dove le superfici sono esposte a condizioni difficili. Unendo funzionalità ed estetica, sono materiali estremamente versatili.
Come avviene la pressofusione del magnesio?
La pressofusione del magnesio utilizza processi precisi per trasformare il metallo in componenti resistenti e durevoli. Due metodi importanti sono la pressofusione a camera calda e la pressofusione ad alta pressione. Ciascun metodo presenta vantaggi e applicazioni specifici.
Pressofusione a camera calda
La macchina e la configurazione dello stampo rendono la pressofusione a camera calda particolarmente adatta alle leghe di magnesio. Il processo utilizza una camera, o “collo di cigno”, immersa nel metallo fuso. Un meccanismo di iniezione spinge la lega liquida nella cavità dello stampo. Questa configurazione consente cicli rapidi ed è efficiente per la produzione di piccoli getti pressofusi.
È utilizzata nei settori che richiedono componenti durevoli e leggeri, come l’elettronica di consumo e i piccoli alloggiamenti per motori. Il metodo è semplice da gestire, anche se l’esposizione della camera di fusione può causare contaminazione del metallo.
Pressofusione ad alta pressione
Pressofusione ad alta pressione è ampiamente utilizzata per applicazioni strutturali, soprattutto quando i componenti richiedono dettagli precisi. Il magnesio fuso viene iniettato ad alta pressione in robusti stampi di acciaio, detti matrici.
Questa tecnica permette di produrre componenti con pareti sottili e superfici lisce, ideali per settori come automotive e aerospaziale. L’alta pressione assicura che il metallo riempia rapidamente l’intero stampo e riproduca anche design articolati. I costi delle macchine e delle attrezzature, così come le competenze tecniche richieste, sono però superiori rispetto ad altri metodi.
Vantaggi e svantaggi della pressofusione del magnesio
Vantaggi:
- 1. Estrema leggerezza: il magnesio è il 75% più leggero dell’acciaio e il 33% più leggero dell’alluminio.
- 2. Eccellente rapporto resistenza/peso.
- 3. Cicli produttivi rapidi grazie alla solidificazione veloce.
- 4. Possibilità di fondere pareti sottili e dettagli minuti.
- 5. Buona stabilità e precisione dimensionale.
- 6. Eccellente lavorabilità.
- 7. Buona conducibilità termica ed elettrica.
- 8. Eccellente capacità di smorzare vibrazioni e rumore.
- 9. Buone capacità di schermatura EMI/RFI.
- 10. Materiale completamente riciclabile.
- 11. Maggiore durata dello stampo rispetto alla pressofusione dell’alluminio.
Svantaggi:
- 1. Costo delle materie prime superiore rispetto all’alluminio o allo zinco.
- 2. Stabilità e rigidità inferiori rispetto ai componenti in alluminio.
- 3. Richiede più lavorazioni successive alla produzione.
- 4. Costi complessivi superiori rispetto alla pressofusione di alluminio o zinco.
- 5. Più soggetto alla corrosione rispetto ad alcuni altri metalli e quindi necessita di protezioni.
- 6. Per ottenere risultati ottimali servono competenze e attrezzature specializzate.
- 7. Costi iniziali più elevati per gli stampi complessi.
Quali sono le applicazioni della pressofusione del magnesio?
Settori automobilistico e aerospaziale
In questi settori, i materiali leggeri sono fondamentali per efficienza e prestazioni. I componenti in magnesio pressofuso sono apprezzati perché pesano meno dell’alluminio e dell’acciaio. I veicoli possono così percorrere distanze maggiori consumando meno carburante. Il magnesio viene utilizzato in componenti come blocchi motore e scatole del cambio per ridurre il peso complessivo del veicolo.
Anche nel settore aerospaziale il magnesio pressofuso ha un ruolo importante. Gli aeromobili lo impiegano in componenti come telai dei sedili e parti strutturali, beneficiando della leggerezza del metallo senza rinunciare alla durata. Ciò è essenziale per ridurre il consumo di carburante.
Elettronica di consumo
Nell’elettronica di consumo, le leghe di magnesio sono un’opzione robusta e leggera. Laptop e smartphone incorporano spesso getti pressofusi in magnesio nei loro involucri, ottenendo dispositivi durevoli e portatili.
Queste leghe offrono inoltre un’eccellente schermatura RFI, che protegge i componenti elettronici sensibili dalle interferenze e ne migliora le prestazioni. La combinazione di resistenza e leggerezza rende il magnesio una scelta privilegiata per i produttori di dispositivi elettronici di alta qualità e peso ridotto. Permette di realizzare design eleganti, resistenti e raffinati.
Domande frequenti
Quali vantaggi offre il magnesio nella pressofusione rispetto ad altri metalli?
Il magnesio è uno dei metalli strutturali più leggeri disponibili. Offre un eccellente rapporto resistenza/peso e per questo è apprezzato in settori come automotive e aerospaziale. Inoltre, garantisce buona resistenza alla corrosione e un’efficace dissipazione del calore.
In cosa differisce la fusione del magnesio dagli altri processi di fusione dei metalli?
A differenza dell’alluminio o dello zinco, il magnesio può essere lavorato sia con metodi a camera calda sia a camera fredda. La scelta dipende da esigenze produttive come velocità e complessità. L’iniezione ad alta pressione e il raffreddamento rapido sono fasi fondamentali per garantire accuratezza e precisione.
Quali precauzioni di sicurezza servono per fondere il magnesio?
Il magnesio è infiammabile, quindi sono essenziali misure di sicurezza adeguate. Occorrono un ambiente ben ventilato e attrezzature antincendio. Sono indispensabili anche dispositivi di protezione come guanti e occhiali. È inoltre importante controllare attentamente la temperatura per evitare l’innesco.
Come si confrontano i processi di pressofusione di magnesio e alluminio?
Entrambi i metalli offrono eccellenti caratteristiche di fusione, ma il magnesio è generalmente preferito quando la riduzione del peso è fondamentale. L’alluminio può essere scelto per le proprietà termiche leggermente migliori e per i componenti che devono mantenere un’elevata resistenza ad alte temperature.