Prototipazione

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Leghe di Prototipazione

La pressofusione è un processo che comporta un raffreddamento molto rapido. Questo induce una microstruttura metallica molto fine che migliora la maggior parte delle proprietà meccaniche del materiale. Di conseguenza, i pezzi colati a partire da una stessa lega, ma utilizzando i processi in gravità che danno luogo ad un raffreddamento più lento, hanno solitamente delle caratteristiche meccaniche inferiori. Un’eccezione è rappresentata dalla resistenza a creep, che migliora all’aumentare della dimensione del grano.

Per realizzare un prototipo da sottoporre ai test meccanici, di solito si utilizza una lega differente rispetto a quella prevista per la produzione in serie: è molto frequente l’utilizzo della ZL12, poiché la resistenza a trazione dei getti ottenuti con la colata in gravità è quella che più si avvicina alle ZP3 e ZP5 realizzate mediante pressofusione. Per quanto riguarda le altre proprietà, esistono delle notevoli differenze: la duttilità e la resistenza del prototipo realizzato in ZL12 sono notevolmente inferiori, mentre le resistenze all’usura ed a creep sono più elevate. Per avvicinarsi ai valori di duttilità e resistenza dei getti pressocolati in ZP3 o ZP5, è possibile fondere un prototipo (oppure lavorarlo meccanicamente) a partire dalla ZL27, e sottoporlo ad un trattamento termico (320°C per 3 ore con raffreddamento in forno): ciò che si ottiene è la riduzione della resistenza a trazione unitamente all’aumento della duttilità sino a livelli quasi equivalenti. Si noti che i prototipi realizzati in ZL27 non devono essere testati in situazioni in cui sia richiesto un materiale esente da scintillamento.

Se i test da eseguire su un prototipo richiedono delle proprietà fisiche strettamente prossime a quelle della lega utilizzata per la produzione in serie, allora per la realizzazione del provino si dovrebbe utilizzare la stessa lega: è il caso, ad esempio, della verifica di caratteristiche fisiche come la dissipazione di calore da parte di un pezzo. Bisognerebbe fare altrettanto nel determinare gli effetti di uno sforzo moderato e prolungato nel tempo in condizioni di temperature elevate.

Nelle situazioni in cui si desidera eseguire dei test di resistenza, ed è importante che il pezzo abbia una densità simile a quella del pressocolato, allora un prototipo in lega ZP8 colato in gravità rappresenta un compromesso ragionevole.

Se su di un prototipo si deve realizzare una serie di test diversi, può essere preferibile produrre un certo numero di pezzi utilizzando delle leghe adatte per ogni prova e condizione.

Nella tabella sottostante sono riportate le proprietà meccaniche e fisiche delle leghe ZL8, ZL12 e ZL27 nel caso della colata in gravità:

Proprietà delle Leghe di Zinco/Alluminio/Rame Utilizzate Comunemente per i Prototipi Colati in Sabbia

Designazione Abbreviata della Lega ZL2 ZL8 ZL12 ZL27 ZL27
HT*
Numero della Lega ZL0430 ZL0810 ZL1210 ZL2720 ZL2720
Resistenza a Trazione, MPa 252 240-276 276-317 400-441 310-324
Allungamento, % 3 1-2 1-2 3-6 8-11
Carico di Snervamento (0.2%), MPa (1) 177 200 207 372 255
Coefficiente di Poisson (1) 0.3 0.32 0.32
Resistenza a Taglio, MPa 227 255 290 228
Durezza Brinell (500-10-30) 100 80-90 92-96 110-120 90-100
Resilienza, Joules (6.3mm x 6.3mm bar) 7.4 20 25 47 58
Modulo di Young, GPa 83.4 85 83 80 80
Carico di Snervamento a Compressione (0.1% offset) 180 200 228 331 255
Resistenza a Fatica, 108 cicli, MPa 103 172 103
Densità a 21oC, kg/m3 6600 6300 6030 5000 5000
Dilatazione Termica at 20-100oC, µm/mm/oC 27.8 23.3 24.1 26.0 26.0
Conducibilità Termica a 20oC, W/m/h/m2 104.7 114.7 116.1 125.5 125.5
Capacità Termica Specifica J/kg/oC a 20-100oC 418.7 435 450 525 525
Conducibilità Elettrica, % IACS 24.7 27.7 28.3 29.7 29.7
Resistività Elettrica, µohm-cm a 20oC 6.85 6.2 6.1 5.8 5.8
Range di Fusione, oC 379-390 375-404 377-432 376-484 376-484

*TT = Trattamento Termico per 3 ore a 320oC e raffreddamento in forno.

Riferimento 3

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