Che cos'è l'alluminio fuso? Il metallo versatile utilizzato nella produzione moderna

Le fusioni in alluminio sono uno dei materiali più adattabili e comuni nella produzione contemporanea. Si usa per fondere e versare l'alluminio fuso in stampi per adottare le forme desiderate e, in questo processo, si possono costruire parti complesse e intricate che altrimenti avrebbero difficoltà ad essere realizzate con tecniche alternative. Il prodotti in alluminio fuso hanno trovato il loro valore in varie applicazioni che vanno dalle parti di motori per auto, al settore aerospaziale, alle caffettiere, alle pentole e persino alla casa. L'incredibile leggerezza, oltre alla contemporanea robustezza e resistenza alla corrosione e alla buona conducibilità termica, ne fanno il miglior fornitore per numerosi settori industriali. L'alluminio fuso offre inoltre ai produttori una grande flessibilità di progettazione, consentendo la creazione di geometrie complesse in grado di ottimizzare le prestazioni senza utilizzare molto materiale. 

Il processo di fusione è anche molto efficiente ed economicamente vantaggioso, soprattutto quando si tratta di una produzione di massa di pezzi. Inoltre, l'alluminio è una delle categorie di metalli facilmente riciclabili, il che significa che può ridurre i costi ecologici della produzione. Sebbene l'alluminio fuso presenti molti vantaggi, ha anche alcuni difetti, come la sua natura fragile rispetto all'alluminio battuto e la difficoltà di saldatura. Questi fattori devono essere presi in considerazione quando si sceglie l'alluminio fuso per particolari applicazioni.

Questo articolo fornirà un'ampia prospettiva delle proprietà, dei vantaggi e delle applicazioni dell'alluminio fuso, una delle sostanze più comuni nel mondo contemporaneo.

Che cos'è la fusione di alluminio?

L'alluminio fuso consiste nell'aspetto piuttosto liquido dell'alluminio che è stato rimodellato in una forma che forma un prodotto. Questo processo, o colata, è un processo produttivo molto antico adattato alle pratiche attuali. A differenza dell'alluminio battuto, che viene colato con il processo di laminazione o di estrusione, l'alluminio viene versato nello stampo come metallo fuso, dopodiché viene lasciato indurire.

La fusione consente di ottenere forme più complesse, cave e persino tridimensionali, che non potrebbero essere facilmente o economicamente raggiungibili con la lavorazione o la forgiatura, poiché nasce come liquido. È questa versatilità che rende i prodotti in alluminio fuso così ampiamente utilizzati in tutto il nostro spettro di prodotti: parti di motore, apparecchiature elettroniche e pentole, per citarne alcuni.

Composizione semplice in alluminio fuso

L'alluminio, nella maggior parte dei casi, non è alluminio puro. Si tratta invece di una lega, cioè di una miscela di alluminio e altri materiali per migliorare la resistenza o la fluidità, o entrambi. L'aspetto più frequente della lega è

• Silicio: fa sì che scorra e che il ritiro abbia un tasso basso. La roccia, la roccia, la roccia, fempare, fempare.
• Magnesio 
• Zinco e manganese: Con essi si ottengono forza e tenacità del materiale.
• Nichel, Ferro: non superiore a una determinata durezza.

La combinazione è particolare e dipende dall'uso. Per esempio, le leghe ad alta conducibilità termica e resistenza alla corrosione verrebbero utilizzate per le apparecchiature ad alta temperatura, come i componenti automobilistici, mentre le pentole sceglierebbero quelle ad alto contenuto di silicio-alluminio, con elevate prestazioni termiche e resistenza all'usura.

Storia e sviluppo dell'alluminio fuso

La fusione dei metalli ha una storia dell'ordine di migliaia di anni, da quando le prime società erano note per fondere il bronzo e la ghisa per produrre utensili e armi. L'alluminio non è stato estratto fino all'inizio del XIX secolo ed era antieconomico farlo fino alla creazione del processo Hall-Héoult alla fine del XIX secolo. All'inizio del XX secolo, la fusione dell'alluminio divenne uno dei processi dell'industria aeronautica e delle pentole. 
È durante la Seconda Guerra Mondiale che la domanda di alluminio ha raggiunto il suo massimo livello, grazie al suo rapporto forza-peso che lo rendeva particolarmente adatto agli aeroplani. Dopo la guerra, la fusione dell'alluminio ha trovato applicazioni commerciali nei prodotti di consumo, nella produzione di automobili e nell'architettura.
Grazie ai progressi della progettazione di stampi, della metallurgia e delle fusioni, l'alluminio fuso fa parte della produzione attuale.

Processo di fusione dell'alluminio 

La fusione dell'alluminio è un processo che richiede una serie di fasi principali per trasformare l'alluminio fuso in parti che possono essere utilizzate sotto forma di forme specifiche. La spiegazione di base del processo si svolge nel modo seguente:

1. Preparazione dello stampo

La procedura iniziale della colata consiste nella realizzazione di uno stampo in cui verrà colato l'alluminio fuso. A seconda del metodo di colata, lo stampo può essere costituito da materiali come sabbia, metallo o ceramica, tra gli altri. Viene anche progettato uno stampo che abbia la forma desiderata per garantire che l'alluminio si solidifichi nella forma giusta.

2. Fusione dell'alluminio

Quando lo stampo è pronto, alcuni scarti di alluminio o lingotti di alluminio vengono messi in un forno dove vengono fusi a una temperatura compresa tra 660 e 750 °C (1220 e 1382 o F). Anche l'alluminio fuso viene continuamente monitorato con l'obiettivo di ottenere la giusta temperatura di colata e la giusta qualità.

3. Versare l'alluminio fuso nel suo stampo

Una volta versato l'alluminio fuso nella cavità dello stampo, il metallo fuso viene versato nella cavità dello stampo. Il versamento viene effettuato a seconda del tipo di colata, ossia pressofusione, colata in sabbia o microfusione. Alcune delle tecniche utilizzate sono la pressofusione, in cui l'alluminio fuso viene iniettato sotto pressione, mentre in altre tecniche l'alluminio fuso viene semplicemente versato nello stampo e lasciato raffreddare.

4. Raffreddamento e solidificazione

Costruzione e supervisione: Un pezzo troppo spesso o complicato richiede molto tempo per raffreddarsi. In questa fase, l'alluminio fuso si raffredda nella forma desiderata ed espelle la pressione interna.

5. Installazione e ispezione

Dopo che l'alluminio si è raffreddato e solidificato, lo stampo viene rilasciato e rimane il pezzo fuso. In alcuni casi la separazione avviene con la rottura dello stampo, in particolare nel caso della colata in sabbia, mentre in altre tecniche, come la pressofusione, lo stampo si apre e il pezzo viene espulso.

6. Finitura e ispezione

Dopo il taglio, il pezzo viene di solito lavorato ulteriormente con operazioni di finitura come la rettifica, la lucidatura, la lavorazione, ecc. per lisciare la superficie o ottenere tolleranze più strette. Il pezzo viene poi controllato per verificare l'eventuale presenza di porosità o cricche e per verificare il rispetto degli standard di resistenza e funzionalità richiesti.

Quale sarebbe il processo di creazione di un getto di alluminio?

L'alluminio sotto forma di alluminio fuso può essere realizzato versando l'alluminio fuso in una forma modellata, in cui il metallo fuso si indurisce in una forma specifica. I pezzi complessi possono essere realizzati con il processo di colata perché difficilmente possono essere realizzati con altri processi, come la lavorazione o la forgiatura.

1. Pressofusione

Durante il processo di pressofusione, l'alluminio liquido viene forzato in uno stampo o in una matrice a grande pressione. Questa tecnica è ottima per la produzione di grandi volumi e crea pezzi precisi e lisci. Le applicazioni industriali di questa tecnica sono comuni nell'industria automobilistica ed elettronica (compresi componenti come parti di motori o alloggiamenti elettronici).

2. Fusione in sabbia

Colata in sabbia è un metodo per realizzare una fusione attraverso l'uso di uno stampo di sabbia che viene creato e in cui viene versato alluminio fuso. Questa tecnologia è anche molto economica e meno rigida, quindi adatta alla realizzazione di pezzi grandi e intricati come blocchi motore e pezzi marini. Tuttavia, la finitura superficiale è grossolana e può essere necessario un ulteriore processo di finitura.

3. Colata a investimento (fusione a cera persa)

In questo processo si utilizza uno stampo in cera, con un guscio in ceramica, in cui viene versata la cera fusa e poi l'alluminio fuso. È un processo perfetto per realizzare componenti piccoli e fini, come quelli medici.

4. stampo permanente Colata

La colata in stampo permanente è il processo di produzione di componenti in alluminio mediante l'utilizzo di stampi metallici riutilizzabili. L'alluminio viene riscaldato fino allo stato fuso, quindi viene versato nello stampo dove si raffredda. Questo processo consente di ottenere pezzi più robusti e con una migliore finitura delle superfici ed è molto diffuso nell'industria automobilistica.

5. Colata a gravità

L'alluminio fuso viene versato in uno stampo metallico con la forza di gravità (cioè la pressofusione, di solito, sotto gravità) invece di applicare una pressione. Questa soluzione è adatta per la produzione di componenti di medie dimensioni, come strutture automobilistiche e ruote di autoveicoli.

Vantaggi dell'alluminio fuso

1. Leggero e potente

L'alluminio fuso è leggero e capace di un buon livello di resistenza, per questo viene utilizzato nella costruzione di automobili e aerei, nei macchinari e in altre applicazioni.

2. Resistente alla corrosione

È in grado di formare strati di ossido protettivo in modo naturale, evitando così la ruggine e gli effetti degli agenti atmosferici; per questo è utile per i mobili da esterno, gli accessori per la nautica e gli utensili da cucina.

3. Produzione di massa a basso costo

La sua eccellente conducibilità termica ed elettrica ne consente l'utilizzo come pentola, come dissipatore di calore e nelle custodie elettroniche.

4. Capacità di forme complesse

Questo perché la colata consente di ottenere forme piuttosto dettagliate e complesse, altrimenti costose e complicate da ottenere con altre forme di trattamento dell'alluminio.

5. Economico nella produzione su larga scala

Inoltre, dopo la produzione degli stampi, è possibile fondere un gran numero di articoli simili in tempi relativamente brevi e a un prezzo molto conveniente, soprattutto nel caso della pressofusione.

6. Riciclabile ed ecologico

L'alluminio può anche essere riciclato al cento per cento, risparmiando energia e ottenendo un processo di produzione sostenibile.

Svantaggi dell'alluminio fuso

1. Problemi di porosità

L'aria può essere intrappolata nella creazione di porzioni sollecitate nel corso della colata, così come in quelle soggette a pressione, e possono verificarsi debolezze o pianto.

2. Minore resistenza alla trazione

Anche l'alluminio fuso è fragile, proprio come l'alluminio battuto, e potrebbe rompersi se sollecitato o colpito.

3. Difficile da saldare

Anche la saldatura è difficile a causa degli ossidi superficiali e dei vuoti interni, per cui sono necessari metodi e accorgimenti speciali.

4. Fusione di alluminio VS Alluminio battuto

Altre forme di colata, come la colata in sabbia, producono una struttura o una superficie ruvida per cui è inevitabile una successiva rifinitura.

5. Non adatto a un uso intensivo

I getti di alluminio sono difficili da piegare e sono anche più inclini alle cricche; di conseguenza, diventano inapplicabili nella progettazione delle proporzioni, che dovrebbe essere costantemente incentrata sui difetti di sollecitazione o sulle vibrazioni.

6. Restringimento dopo il raffreddamento

L'alluminio si ritira quando si solidifica e questo influisce sulle dimensioni finali e potrebbe richiedere alcune modifiche al progetto.

Applicazioni dell'alluminio fuso

L'alluminio fuso viene utilizzato in molti settori industriali e le ragioni sono molteplici. Alcune delle principali applicazioni sono le seguenti:

1. Industria automobilistica

L'alluminio viene utilizzato in forma fusa su blocchi motore, scatole di trasmissione, ruote e sospensioni. È leggero, il che aumenta il risparmio di carburante, ma è anche robusto e resistente.

2. Industria aerospaziale

L'alluminio fuso per uso aerospaziale trova impiego nelle parti dei motori degli aerei, nelle staffe e nei serbatoi di carburante, grazie al suo rapporto peso/resistenza e al suo comportamento non corrosivo.

3. Pentole

Viene solitamente applicato su padelle, pentole e griglie, poiché ha un'ottima conducibilità termica e una distribuzione uniforme del calore.

4. Elettronica

L'alluminio fuso viene utilizzato nei dissipatori di calore, negli alloggiamenti elettronici e nelle cornici dei LED, dove il calore può essere dissipato nei computer e nelle luci LED.

5. Attrezzature industriali

Si è diffuso nelle pompe, negli alloggiamenti degli ingranaggi e nelle coperture dei macchinari grazie alla sua elevata forza e resistenza agli ambienti difficili.

6. Il tipo di gruppo corpo che viene fuso (Alluminio Vs Alluminio battuto)

La lega di alluminio viene utilizzata per la produzione di mobili per esterni, pali della luce e cancelli grazie alla sua assenza di manutenzione e alla sua resistenza alla ruggine.

Alluminio fuso vs. Alluminio battuto

Come identificare l'alluminio fuso

Ci sono segni precisi che possono essere utilizzati per determinare l'alluminio fuso.

• Peso: Meno peso di un'asta in acciaio, ma comunque solida.
• Linee di cucitura: Inoltre, le linee di separazione fanno parte dello stampo.
• Test del campo: Il suono di battitura è più sordo di quello prodotto dall'alluminio forgiato.
• Superficie: I materiali fusi in sabbia hanno una superficie ruvida.

Nel campo della verifica della composizione contraffatta, i professionisti applicano spettrometri o analizzatori XRF. Alcuni produttori marcano i codici/simboli delle leghe per riconoscerle. È in base a queste proprietà che i tecnici sono diventati illuminati nel distinguere tra alluminio fuso in sabbia, pressofuso e persino forgiato.

Questi sono i piccoli suggerimenti:

I prodotti in alluminio fuso hanno un'aspettativa di vita estremamente lunga, di diversi decenni, a condizione che siano sottoposti a un'adeguata manutenzione. Il grande ritorno del riciclo:

• Pulizia: Per la pulizia non si devono assolutamente utilizzare lana d'acciaio, panni abrasivi o detergenti. Per la pulizia, utilizzare un detergente molto delicato e un panno morbido.
• Stoccaggio: Con il passare del tempo può verificarsi una forma di ossidazione a causa dell'acqua.
• Rivestimento: Riverniciate o sigillate i mobili da esterno ogni due anni circa e proteggeteli dai raggi UV e dagli agenti atmosferici.
• Ispezione: È necessario eseguire un controllo regolare degli oggetti strutturali per rilevare la presenza di ruggine, crepe o bulloni allentati.

La cura regolare ne prolunga la durata e permette all'alluminio fuso di avere un aspetto fresco e di continuare a lavorare in sicurezza.

L'ambiente, il riciclaggio e i suoi effetti

Tra i vantaggi più evidenti dell'alluminio fuso c'è la possibilità di riciclarlo. Più di tre quarti di tutto l'alluminio prodotto è ancora in uso oggi.

• Diminuisce la distruzione delle mine.
• Risparmia il 95% dell'energia necessaria per produrre alluminio vergine.
• Riduce il livello di emissione di carbonio
• Il futuro tende all'alluminio fuso
• Facilitazione della produzione di loop Facilitazione della produzione di loop

Le industrie si sono ora orientate verso il concetto di design circolare, in cui gli scarti di alluminio raccolti in fabbrica vengono fusi e poi reintrodotti nel ciclo produttivo, a tutto vantaggio della sostenibilità.

 Il futuro dell'alluminio fuso

L'innovazione e l'attenzione per l'ambiente sono alcuni accordi che si avvicinano alla fusione di alluminio:

• Stampi stampati in 3D: E ancora, ci sono meno sprechi e pezzi altamente personalizzati.
• Sistemi di colata intelligenti: Un processo di intelligenza artificiale per identificare i difetti in tempo reale.
• Nuove leghe Eco: I livelli di sostanze tossiche verrebbero ridotti e il riciclaggio verrebbe potenziato.
• Veicoli elettrici (EV): I veicoli elettrici hanno maggiori esigenze che si traducono in un maggiore utilizzo di alluminio fuso nei coperchi delle batterie e nei telai.

Con il resto delle industrie che diventano ecologiche, l'alluminio fuso avrà un impatto ancora maggiore sulla progettazione di prodotti eco-compatibili.

Conclusione

L'alluminio fuso è l'ingrediente principale della produzione moderna grazie ai suoi diversi vantaggi e utilizzi. La sua leggerezza, la resistenza alla corrosione e la conducibilità termica lo rendono un materiale appetibile nella maggior parte dei settori industriali come quello automobilistico, aerospaziale, elettronico, delle pentole e molti altri. L'alluminio fuso è altamente strutturato, sia dal punto di vista delle prestazioni che da quello economico, sia quando viene utilizzato per realizzare alcuni prodotti automobilistici complessi, sia quando viene utilizzato per realizzare alcuni prodotti di alta qualità. prodotti aeronautici leggeri o quando viene utilizzato come resistente arredo per esterni. Nonostante la sua versatilità, l'alluminio fuso presenta delle sfide. Problemi come la porosità, la fragilità e le difficoltà di fusione devono essere presi in considerazione quando si sceglie questo materiale in aree rigorose e poi in aree difficili. A prescindere da questi ostacoli, il riciclo dell'alluminio e le sue proprietà ecologiche si rivelano un altro fattore che ne motiva il flusso e la domanda. Con il cambiamento e la maggiore sostenibilità del modo di produrre, si prevede che la fusione dell'alluminio continuerà a essere determinante per garantire che durante la produzione vengano utilizzati meno materiali di scarto e meno energia. Le tecnologie e le leghe che verranno utilizzate in futuro potrebbero essere ancora più innovative, poiché le tecnologie di colata saranno più avanzate e più rispettose dell'ambiente, per consentire un ulteriore aumento delle prestazioni del materiale e ridurre l'effetto sull'ambiente. L'alluminio fuso ha la possibilità di essere riciclato e di svilupparsi continuamente in un materiale di prima scelta, e questo è anche uno dei motivi per cui giocherà un ruolo importante nel mondo della produzione nei prossimi anni.

Domande frequenti

1. Quali sono gli aspetti positivi dell'alluminio fuso?

L'alluminio colato è un alluminio fuso e colato che viene fatto assumere un determinato design mediante colata in uno stampo. Grazie a questo processo di fusione, è possibile produrre anche pezzi complicati che non sarebbe facile realizzare con altri processi, ad esempio la lavorazione o la forgiatura.

2. Quali sono gli aspetti negativi della fusione dell'alluminio?

Le caratteristiche principali dell'alluminio fuso sono la leggerezza del materiale, la resistenza alla corrosione, la buona conducibilità termica del calore e la capacità di produrre forme complesse con la possibilità di produrre grandi quantità.

3. Come avviene il processo di produzione dell'alluminio?

Questo tipo di alluminio si ottiene fondendo l'alluminio e versandolo in calchi che possono essere fatti di materiali come sabbia, metallo o persino ceramica. Il raffreddamento sotto temperatura porta l'alluminio a uno stato solido che gli conferisce la forma desiderata. Può essere realizzato in molti modi, come la pressofusione, la colata in sabbia e la microfusione.

4. Quali sono gli aspetti negativi dell'alluminio fuso?

L'alluminio fuso è relativamente flessibile, ma presenta anche alcuni punti deboli. Questi sono la porosità (piccole sacche di gas), la ridotta resistenza alla trazione rispetto all'alluminio battuto, la mancanza di facilità di saldatura, le finiture superficiali grossolane e il ritiro durante il raffreddamento.

5. L'alluminio fuso è riciclabile?

Naturalmente, l'alluminio fuso può essere riciclato ad una capacità molto elevata. Può essere riutilizzato senza sprecare nessuna delle sue qualità, in quanto può essere fuso e riutilizzato. Il riciclo dell'alluminio è molto efficiente dal punto di vista energetico rispetto alla prima produzione della miniera e riduce anche i costi del prodotto.