{"id":405,"date":"2020-01-27T12:27:09","date_gmt":"2020-01-27T11:27:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.casadelbronzo.com\/?post_type=approfondimento&#038;p=405"},"modified":"2023-11-06T14:44:37","modified_gmt":"2023-11-06T13:44:37","slug":"bronze-aluminium","status":"publish","type":"approfondimento","link":"https:\/\/www.casadelbronzo.com\/en\/bronze-alloys-mechanical-properties\/bronze-aluminium\/","title":{"rendered":"Bronzi all\u2019alluminio"},"content":{"rendered":"<p>Le leghe di rame in cui il principale elemento aggiunto \u00e8 l&#8217;alluminio vengono generalmente chiamate bronzi all&#8217;alluminio (o anche cuprallumini). L&#8217;alluminio ha un tenore che varia dal 5 al 14% e molto spesso \u00e8 accompagnato da ferro, silicio, nichel o manganese.<br \/>\nSono caratterizzate da eccellenti propriet\u00e0 meccaniche e da una altrettanto eccellente resistenza alla corrosione; quest&#8217;ultima \u00e8 dovuta alla formazione superficiale di una patina protettiva ricca in ossido di alluminio che ha la capacit\u00e0 di generarsi in tempi molto rapidi: \u00e8 sottile, molto solida e ben aderente alla lega sottostante.<\/p>\n<p>Per questo motivo i bronzi all&#8217;alluminio vengono impiegati in ambienti molto aggressivi come quello marino, sotto condizioni di stress meccanico che altri metalli o leghe comuni non sarebbero in grado di sopportare. \u00c8 da segnalare che sono le leghe di rame con la migliore resistenza al tarnishing (perdita di lucentezza).<\/p>\n<p>Molto apprezzate sono anche altre caratteristiche, tra cui la resistenza alla corrosione per fatica, la durezza e la resistenza all&#8217;usura.<\/p>\n<p>I bronzi all&#8217;alluminio (che per comodit\u00e0 chiameremo anche CuAI) possono essere sommariamente divisi in 4 grandi famiglie:<\/p>\n<ul>\n<li>quelli contenenti meno dell&#8217;8% di alluminio, aventi una struttura cristallina \u03b1 (cubica a facce centrate, la stessa del rame): mantengono una buona duttilit\u00e0 e sono adatti per lavorazioni a freddo;<\/li>\n<li>quelli contenenti alluminio dall&#8217;8 all&#8217;11% con struttura \u03b1\u03b2, spesso contenenti nichel e ferro che migliorano la resistenza meccanica; la comparsa della fase \u03b2 (cubica a corpo centrato) aumenta la durezza.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Sono indicati per le lavorazioni a caldo e fusioni:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Quelli contenenti silicio<\/strong> (fino al 2%), che aumenta la durezza e la lavorabilit\u00e0 all&#8217;utensile. Hanno una bassa permeabilit\u00e0 magnetica;<\/li>\n<li><strong>Quelli contenenti manganese. <\/strong>Sebbene non cos\u00ec &#8220;forti&#8221; come gli altri, vantano eccellenti propriet\u00e0 di fusione e saldabilit\u00e0. Sviluppati soprattutto come materiale per le eliche, sono stati ormai rimpiazzati da quelli al nichel.<\/li>\n<\/ul>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\">Propriet\u00e0 fisiche di maggior interesse<\/h2>\n<ul>\n<li><strong>Densit\u00e0.<\/strong> La presenza dell&#8217;alluminio (densit\u00e0 2,7 kg\/dm<sup>3<\/sup>) alleggerisce molto la lega: un CuAl8 ha una densit\u00e0 di 7,8 mentre un CuAl10Fe5Ni5 ha una densit\u00e0 di 7,5: sono sensibilmente pi\u00f9 leggeri del rame (8,94) e dello stesso ordine di grandezza degli acciai.<\/li>\n<li><strong>Permeabilit\u00e0 magnetica.<\/strong> Leghe contenenti il 2% circa di silicio e meno dell&#8217;1% di ferro hanno una permeabilit\u00e0 magnetica bassissima e sono ideali per applicazioni non-magnetiche, come le bussole giroscopiche e altre strumentazioni simili; la CuAl7Si2 viene impiegata nelle navi cacciamine. Le propriet\u00e0 magnetiche dipendono anche dal trattamento termico.<\/li>\n<li><strong>Propriet\u00e0 anti-scintilla.<\/strong> I CuAl sono apprezzati per le loro propriet\u00e0 antiscintilla, che unite alle propriet\u00e0 meccaniche, li rendono ideali per attrezzi che devono operare in ambienti con pericolo di esplosione.<\/li>\n<li><strong>Intervallo di solidificazione.<\/strong> Dal diagramma di stato rame- alluminio notiamo immediatamente il ristrettissimo intervallo solidus- liquidus, dal quale ricaviamo che la lega fusa solidifica omogeneamente, quasi alla maniera di un metallo puro.<\/li>\n<\/ul>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\">Effetto degli elementi in lega<\/h2>\n<p><strong>Alluminio<\/strong>: \u00e8 l&#8217;elemento principale. La sua aggiunta permette un forte aumento della resistenza meccanica e della durezza. Le leghe binarie rame-alluminio fino all&#8217;8% circa sono costituite dalla sola fase \u03b1; al di sopra di questo tenore compare la fase \u03b2. Ad essere precisi, la fase fi si forma solo quando il raffreddamento della lega \u00e8 veloce; in caso contrario, sotto i 565 \u00b0C compare la fase \u03b3, termodinamicamente pi\u00f9 stabile ma indesiderata per la sua bassa resistenza alla corrosione: quindi i bronzi con questa struttura cristallina non trovano applicazioni pratiche nei getti o nei semilavorati.<br \/>\nLa fase \u03b3 si evita raffreddando velocemente oppure aggiungendo nichel o ferro. I CuAI con struttura \u03b1-\u03b2 hanno una maggiore resistenza alla cavitazione e alla corrosione-erosione rispetto a quelli a. Curiosit\u00e0: in passato sono stati osservati casi di &#8220;dealluminazione&#8221; -analoghi alla dezincificazione degli ottoni- ma al giorno d&#8217;oggi, controllando la composizione e la velocit\u00e0 di raffreddamento, questi fenomeni non sono pi\u00f9 fonte di preoccupazione.<\/p>\n<p><strong>Ferro<\/strong>: impedisce la formazione della fase \u03b3, raffina il grano e aumenta la resistenza alla trazione.<\/p>\n<p><strong>Nichel<\/strong>: come il ferro, impedisce la formazione della fase \u03b3; aumenta la resistenza alla corrosione per fatica e il limite di snervamento.<\/p>\n<p><strong>Manganese<\/strong>: migliora la resistenza alla corrosione per fatica<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>Generalit\u00e0 sui getti<\/strong><\/h2>\n<p>I CuAI sono leghe adatte sia per i getti che per semilavorati destinati a lavorazioni a caldo e a freddo, ma il loro maggiore utilizzo \u00e8 nei getti, ottenuti per colata in sabbia, in conchiglia, per centrifugazione, continua sia in verticale che orizzontale (quest&#8217;ultima asservita da specifica macchina di estrazione), microfusione e pressofusione.<\/p>\n<p>La produzione di componenti in bronzi all&#8217;alluminio spazia dalle microfusioni (per piccoli oggetti che richiedono elevata precisione nelle rifiniture) fino alle enormi eliche per navi, pesanti anche 70 t.<\/p>\n<p>La buona riuscita delle tecniche di colata\/solidificazione \u00e8 favorita dal&#8217; ristretto intervallo solidus-liquidus della lega, che rende pi\u00f9 omogeneo e compatto il pezzo ottenuto. Sono necessari comunque accorgimenti nel design dello stampo e nel processo di solidificazione per evitare la formazione di difetti interni: per esempio, bisogna impedire che la scoria di ossido di alluminio &#8211; che si forma istantaneamente quando il metallo liquido entra a contatto con l&#8217;aria- resti intrappolata nel pezzo durante la colata, o che si formino cavit\u00e0 da ritiro a seguito di raffreddamenti non ben eseguiti.<\/p>\n<p>Dopo la solidificazione di molte leghe \u03b1-\u03b2 pu\u00f2 essere necessario effettuare trattamenti termici per intervenire sulla microstruttura della lega e conferire una migliore resistenza alla corrosione. Con i bronzi all&#8217;alluminio si possono ottenere dei getti compositi, in cui la nostra lega viene solidificata intorno ad un altro componente metallico, per esempio un acciaio.<\/p>\n<p>In questo modo l&#8217;anima interna di acciaio conferisce robustezza al CuAI esterno, il quale provvede a dare al prodotto finale la caratteristica desiderata (antiscintilla, resistenza alla corrosione, all&#8217;usura, ecc.)<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>La fusione<\/strong><\/h2>\n<p>Il metallo fuso viene ottenuto in diverse maniere. Il rame pu\u00f2 essere aggiunto sotto forma di catodi o lingotti, l&#8217;alluminio come lingotti o leghe madri. Altri elementi in percentuali minori come ferro e nichel sono aggiunti come graniglia, chiodi o sfridi, ma anche come leghe madri che si dissolvono pi\u00f9 velocemente. Il liquido ottenuto pu\u00f2 essere versato direttamente nello stampo o solidificato in lingotti, da fondersi successivamente. La rifusione di questi lingotti sebbene pi\u00f9 dispendiosa, permette un migliore controllo nella fusione della lega. La fusione deve essere eseguita il pi\u00f9 velocemente possibile, sotto un atmosfera leggermente ossidante, con l&#8217;accortezza di evitare surriscaldamenti che porterebbero alla presa di gas (pick-up).<br \/>\nQuando il metallo liquido entra a contatto con l&#8217;aria si forma istantaneamente una scoria solida di ossido di alluminio, che non deve rimanere intrappolata nel pezzo durante la colata; questa scoria protegge la lega liquida, che pertanto non ha bisogno di galleggianti protettivi, almeno nelle operazioni di fusione di dimensione contenuta.<\/p>\n<p>Si noti che non sono necessari disossidanti: l&#8217;alluminio ha gi\u00e0 una altissima affinit\u00e0 per l&#8217;ossigeno e quindi la lega contiene gi\u00e0 in s\u00e9 il disossidante necessario.<br \/>\nLa disossidazione diventa necessaria quando al rame si aggiunge il manganese prima dell&#8217;alluminio.<br \/>\nLa presenza della scoria, in un certo senso benefica poich\u00e9 funge da copertura del bagno di fusione\/ diventa problematica nel momento della colata, poich\u00e9 pu\u00f2 restare intrappolata nel pezzo solido, portando ad un peggioramento delle caratteristiche meccaniche e della lavorabilit\u00e0. Per questo \u00e8 necessario ridurre al minimo la turbolenza e i rimescolamenti della lega fusa.<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>La colata<\/strong><\/h2>\n<p>Le propriet\u00e0 meccaniche dipendono molto dalle tecniche di colata e tempi di raffreddamento: un raffreddamento relativamente veloce, come nel caso di colata continua, centrifuga o pressofusione rafforza le propriet\u00e0 meccaniche.<br \/>\nE dal momento che lo spessore di un getto influenza il raffreddamento, i progettisti devono tenere conto che aumentando lo spessore diminuiscono in generale le propriet\u00e0 meccaniche come lo snervamento, il carico di rottura, la durezza, come rilevato dagli studi effettuati da Wenschot su 117 eliche in CuAl10Fe5Ni5 di varie dimensioni, da 25 mm a 450 mm di sezione.<\/p>\n<p>I getti in CuAl sono ottenuti con pressoch\u00e9 tutte le tecniche usate in fonderia; diamo qui solo qualche accenno, rimandando per gli approfondimenti alla letteratura tecnica disponibile.<br \/>\nLa colata in sabbia viene usata in una grande variet\u00e0 di dimensioni forme e complessit\u00e0 del pezzo; con questa tecnica vengono prodotte anche eliche da 70 t.<br \/>\n\u00c8 probabilmente la tecnica pi\u00f9 versatile, usata per produrre pompe, valvole, cuscinetti, filtri, raccordi, apparecchiature per decapaggi, macchinari per la produzione di carta, e cos\u00ec via. Gran parte delle leghe ad alta resistenza come la CuAl10Fe5Ni5 vengono prodotte con questa tecnica.<\/p>\n<p>La colata in conchiglia viene usata per pezzi che richiedono una migliore finitura e una maggiore accuratezza dimensionale, come per i rotori delle pompe centrifughe.<\/p>\n<p>La colata in forma ceramica garantisce una eccellente finitura superficiale ed \u00e8 usata per quei pezzi destinati all&#8217;industria aeromeccanica, ma non in numero cos\u00ec alto da ricorrere a tecniche alternative come la pressofusione o la fusione a cera persa. Le leghe colate secondo questa tecnica sono CuAI ad alta o media resistenza meccanica.<\/p>\n<p>La fusione a cera persa \u00e8 indicata per la produzione di grandi quantit\u00e0 di oggetti molto piccoli senza anima interna. \u00c8 un processo altamente automatizzato.<\/p>\n<p>La pressofusione \u00e8 pi\u00f9 adatta per pezzi piccoli e di forma complicata, richiesti in grande quantit\u00e0 e con basse tolleranze dimensionali.<br \/>\nUna lega che ben si presta a questa tecnica \u00e8 la CuAl10Fe3, dotata di una eccellente fluidit\u00e0 allo stato liquido e di resistenza all&#8217;usura, all&#8217;impatto e alla fatica: per questo viene impiegata dove sono previsti urti ripetuti, come in componenti per i cambi delle automobili. La qualit\u00e0 superficiale pu\u00f2 essere ulteriormente migliorata con lavorazioni successive: \u00e8 il caso di ruote dentate il cui indurimento superficiale migliora le caratteristiche anti-usura.<\/p>\n<p>La colata centrifuga va bene per i pezzi di forma cilindrica tra i 50 e i 2000 mm, compresi gli sbozzati per ruote e bronzine. Il vantaggio di questa tecnica sta anche nella solidificazione direzionale: la parte esterna raffredda per prima, con una struttura a grani cristallini piccoli, lasciando eventuali difetti solo all&#8217;interno. \u00c8 l&#8217;ideale per pezzi sottoposti ad usura superficie esterna. In genere, i bronzi all&#8217;alluminio richiedono maggiori velocit\u00e0 di rotazione rispetto ai bronzi allo stagno e i gunmetal (leghe rame- stagno-ottone).<\/p>\n<p>La colata continua o semicontinua \u00e8 un metodo relativamente semplice per produrre billette o barre destinate a lavorazioni successive.<\/p>\n<p>Ricapitolando, la scelta del metodo di solidificazione dipende da fattori come le dimensioni del pezzo, la quantit\u00e0 richiesta, la tolleranza dimensionale ammessa, la finitura e ovviamente i costi.<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>Attenzione a&#8230;<\/strong><\/h2>\n<p>Durante le operazioni di fonderia bisogna tenere conto di tre &#8220;pericoli&#8221;: l&#8217;inclusione di ossidi, le porosit\u00e0 da gas e le cavit\u00e0 da ritiro; i primi due dipendono principalmente dalle tecniche di fonderia, mentre il terzo dipende soprattutto dalla geometria della forma e dai metodi di produzione.<\/p>\n<p><strong>Cavit\u00e0 da ritiro.<\/strong> Durante la solidificazione, i CuAI hanno una contrazione di volume di circa il 4% e sono necessarie tecniche come la solidificazione direzionale (cio\u00e8 il metallo deve solidificarsi dalla sezione pi\u00f9 piccola verso la pi\u00f9 grande) e un accurato studio delle forme per evitare la formazione di cavit\u00e0 dentro il metallo solido.<\/p>\n<p><strong>Inclusione di ossidi.<\/strong> L&#8217;ossido di alluminio si forma istantaneamente quando la lega fusa entra a contatto con l&#8217;aria e rischia di rimanere intrappolato nel metallo se c&#8217;\u00e8 turbolenza durante la colata. Per prevenire questi fenomeni ci sono varie tecniche di colata, di cui facciamo due esempi storici.<\/p>\n<p><strong>Il metodo Durville<\/strong> per produrre billette in uso durante la prima guerra mondiale consiste nel versare il metallo fuso in un bacino di raccolta, lasciandolo il tempo necessario per fare emergere in superficie l&#8217;ossido, pi\u00f9 leggero. Il bacino e la forma sono rigidamente fissati l&#8217;uno all&#8217;altro. Una volta asportato l&#8217;ossido, si ruota di circa 180\u00b0 il bacino fino a versare il metallo fuso nella forma, minimizzando le turbolenze.<\/p>\n<p><strong>Nel metodo Meigh<\/strong>, il metallo fuso passa dalla siviera alla forma attraverso un canale lievemente inclinato: qui il metallo fluisce sotto uno strato di ossido che protegge da ulteriori ossidazioni. Infine il metallo fuso arriva alla forma, che ruota di 90\u00b0 durante il suo graduale riempimento. Altri processi basati sulla inclinazione della forma sono varianti di questi due. Bisogna aggiungere che alcuni oggetti con geometria particolare, come le eliche a passo fisso, non possono essere ottenuti con questi processi: in questo caso \u00e8 necessario prevedere particolari accorgimenti tecnici nel riempimento della forma e nel raffreddamento che creino le condizioni di solidificazione direzionale.<\/p>\n<p><strong>L&#8217;idrogeno.<\/strong> I CuAI allo stato fuso hanno una certa affinit\u00e0 per l&#8217;idrogeno, che pu\u00f2 provenire dai gas o dagli oli di combustione. Dal momento che la sua solubilit\u00e0 diminuisce significativamente all&#8217;avvicinarsi della temperatura di solidificazione, c&#8217;\u00e8 il rischio di formazione di bolle di gas, che rimangono poi &#8220;imprigionate&#8221; nella soluzione.<\/p>\n<p>Una strategia per eliminare il problema \u00e8 quella di impiegare fornaci a resistenza elettrica o degasare insufflando azoto.<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>La saldatura dei getti<\/strong><\/h2>\n<p>I CuAI hanno un modulo di elasticit\u00e0 relativamente basso (100-130 kN\/mm<sup>2<\/sup>) e a volte sono necessarie strutture di rinforzo che forniscano rigidit\u00e0 e resistenza al pezzo; il problema \u00e8 che tali strutture, se non ben progettate, possono causare &#8220;hot spot&#8221; e conseguentemente portare a difetti di cavit\u00e0 da ritiro.<\/p>\n<p>Una raccomandazione \u00e8 pertanto quella di progettare un getto &#8220;di base&#8221; dalla geometria semplice, sul quale saldare in tempi successivi alcune parti, come costole e sostegni. (Se ci\u00f2 non fosse possibile, \u00e8 fondamentale che le strutture di rinforzo siano pi\u00f9 sottili del pezzo a cui sono collegate e siano perpendicolari ad esso).<\/p>\n<p>I CuAI hanno una buona attitudine alla saldatura e, seppure in maniera minore, alla brasatura: in questa sede ci limitiamo a discutere alcune problematiche legate alla saldatura, rimandando i dettagli alla letteratura tecnica esposta in bibliograf\u00eca. Innanzitutto bisogna assicurarsi che il getto sia esente da cavit\u00e0 da ritiro e porosit\u00e0 da gas: occorre pertanto asportare le parti di metallo &#8220;difettose&#8221;, lasciando alla fine una superficie liscia. Tecniche non \u00addistruttive, come i liquidi penetranti e radiografia devono poi confermare che non siano rimasti difetti sotto la superf\u00eccie metallica.<\/p>\n<p>Il film di ossido di alluminio fornisce una eccellente resistenza alla corrosione, ma sfortunatamente ostacola la saldatura: il rischio \u00e8 quello di intrappolarlo dentro la saldatura. Pertanto bisogna rimuovere questi ossidi, insieme ad ogni traccia di grasso, sporco e altri contaminanti; la pulizia viene ottenuta attraverso spazzole di acciaio (che non devono aver pulito in precedenza altri materiali) a cui segue uno sgrassaggio.<br \/>\nL&#8217;asportazione dell&#8217;ossido deve essere fatta anche dopo ogni passata di saldatura.<\/p>\n<p>I CuAI subiscono una notevole diminuzione della duttilit\u00e0 (ductility dip) ad alte temperature: se durante il raffreddamento post-saldatura si creano eccessive tensioni interne e\/o dilatazioni differenziali tra diversi punti del pezzo, il rischio di criccature aumenta considerevolmente. Le leghe con Al &lt; 8% sono difficili da saldare proprio per questo fenomeno, che per loro si manifesta tra i 300\u00b0 e 650 \u00b0C; la saldabilit\u00e0 \u00e8 invece buona nell&#8217;intervallo 8,2 &lt; Al &lt; 10,7%, (con l&#8217;optimum a 9,5%). Anche il nichel influenza la duttilit\u00e0 ad alta temperatura: nella pratica i CuAI aventi Ni &gt; 5,5% non sono saldabili. Al contrario, le leghe ad alto tenore di manganese presentano una ottima saldabilit\u00e0.<\/p>\n<p>Infine \u00e8 da aggiungere che al termine della saldatura sono possibili trattamenti termici di ricottura per eliminare le tensioni interne rimaste nel pezzo.<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>Principali applicazioni<\/strong><\/h2>\n<p>Le propriet\u00e0 di una lega dipendono dalla composizione, dalla lavorazione, dal trattamento termico e dalla geometria del semilavorato o del getto: ci\u00f2 che sar\u00e0 di seguito \u00e8 da considerarsi di carattere generale, tenendo conto che i CuAI abbracciano una ampia gamma di composizioni, che singolarmente prese &#8220;funzionano&#8221; in alcuni ambienti, ma non automaticamente in altri.<\/p>\n<p>Premesso questo, i bronzi all&#8217;alluminio offrono un &#8220;mix&#8221; di caratteristiche chimiche e propriet\u00e0 meccaniche che li rendono adatti a numerose applicazioni, molte delle quali legate agli impieghi in campo marino.<br \/>\nLa nobilt\u00e0 dei CuAI \u00e8 di poco minore rispetto ai cupronickel e maggiore rispetto alle altre leghe di rame, ma le differenze sono cos\u00ec basse da non creare significative corrosioni galvaniche: per questa ragione negli impianti di dissalazione e nelle piattaforme off-shore vengono usati dispositivi di fissaggio in bronzi all&#8217;alluminio per tubazioni in lega di rame che trasportano acqua di mare. Le differenze galvaniche sono pi\u00f9 alte in presenza di acciaio inox e di titanio, ma nella pratica ingegneristica si \u00e8 visto che &#8211; essendo il rapporto tra le aree non sfavorevole nella maggior parte dei casi &#8211; la velocit\u00e0 di corrosione viene aumentata in realt\u00e0 di pochissimo: quindi piastre tubiere in CuAI sono impiegate nei condensatori insieme a tubi di titanio.<\/p>\n<p>\u00c8 stato osservato che i bronzi all&#8217;alluminio hanno anche una ottima resistenza alla corrosione-erosione, alla fatica e alla cavitazione. Come \u00e8 noto, le condizioni di alta velocit\u00e0 di flusso e di moto turbolento possono erodere il film protettivo di un metallo o di una lega attraverso la cavitazione. Il vantaggio dei bronzi all&#8217;alluminio risiede nella sua capacit\u00e0 di riformare velocemente la sua patina protettiva sulla parte appena erosa: per questo sono impiegate anche per parti di pompe e valvole. Tali caratteristiche, unite alla facilit\u00e0 nell&#8217;ottenere getti e alla saldabilit\u00e0, hanno fatto s\u00ec che queste leghe potessero essere ideali per la costruzione di eliche, anche per navi di grosse dimensioni. In particolare, la scelta del materiale per le eliche \u00e8 tra i CuAI al nichel e quelli al manganese: ormai si usano solo i primi, dal momento che hanno una maggiore resistenza alla cavitazione e alla fatica, anche se hanno valori simili di resistenza alla corrosione- erosione; riguardo quest&#8217;ultima, gli acciai inossidabili sono migliori, ma non hanno la stessa resistenza alla cavitazione, motivo per cui i CuAI sono usualmente i materiali preferiti. I bronzi all&#8217;alluminio- nichel sono impiegati nelle giranti, negli alberi e, in alcuni casi, nei corpi delle pompe centrifughe, e nei dischi e nelle battute delle valvole, anche per applicazioni in condizioni meno severe, come a contatto con l&#8217;acqua dolce. I CuAI vengono usati per tubi negli scambiatori di calore, per condensare vapore o raffreddare idrocarburi con acqua di mare, anche se per le stesse applicazioni s\u00ec preferiscono usare i cupronickel e il titanio; nella pratica comune i CuAI vengono usati nelle piastre tubiere, al posto delle tradizionali leghe d&#8217;ottone. Generalmente, quando si deve scegliere il materiale per tubi adibiti al trasporto di acqua di mare, in prima battuta ci si orienta verso il cupronickel 90-10, ma in alcuni casi viene impiegato il bronzo all&#8217;alluminio: ha analoghe prestazioni nella resistenza alla corrosione, ma presenta un migliore rapporto resistenza\/peso.<\/p>\n<p>I tubi possono essere prodotti anche per colata continua o centrifuga. \u00c8 importante ricordare che i CuAI sono leghe di rame e, come tutte le leghe di rame, impediscono o contrastano lo sviluppo del biofouling sulla loro superficie, minimizzando i problemi e i costi legati alle incrostazioni e alla manutenzione. Questa propriet\u00e0 \u00e8 importante per i tubi che trasportano acqua di mare per sistemi antincendio delle navi e delle piattaforme off-shore, la cui portata verrebbe ridotta dalla crescita di alghe al loro interno.<\/p>\n<p>Un&#8217;applicazione importante sono i fissaggi (bulloni, dadi ecc.) usati nel settore delle costruzioni, in particolare in zone industriali e marine: vengono impiegati raccordi e fissaggi per il cemento, come nel caso delle scale di accesso alle ciminiere, dove \u00e8 richiesta resistenza chimica ai prodotti di combustione e agli ossidi di zolfo. Infine, i bronzi all&#8217;alluminio sono anti-scintilla: gli strumenti e gli apparecchi costruiti con queste leghe contribuiscono alla sicurezza di ambienti dove bisogna ridurre al massimo il rischio di innesco di fiamme o di esplosione, come impianti chimici, petrolchimici, minerari o comunque aventi a che fare con gas infiammabili. Non possiamo non menzionare anche tutta la produzione di meccanica varia come ingranaggi, manicotti, cuscinetti e guarnizioni, ghiere e anelli, fiangie che trovano impiego nei campi pi\u00f9 disparati, dalla produzione di energia fino alla strumentazione di precisione (grazie anche alla bassa permeabilit\u00e0 magnetica, sfruttata negli strumenti di rilevazione), dall&#8217;industria del trasporto (auto e cos\u00ec via) a quella della produzione del freddo.<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>Un po\u2019 di storia\u2026<\/strong><\/h2>\n<p>L&#8217;alluminio \u00e8 l&#8217;elemento metallico pi\u00f9 comune nella crosta terrestre; nonostante questo \u00e8 stato isolato per la prima volta solo nel 1825. Ben presto ci si accorse che una piccola aggiunta di questo nuovo elemento nel rame ne aumentava la durezza, senza comprometterne la malleabilit\u00e0, ne conferiva una bellissima finitura e variava il colore da rosso-oro a giallo pallido.<\/p>\n<p>Gi\u00e0 nel 1856 i fratelli Tissier portarono l&#8217;attenzione della Accademia Francese sulle propriet\u00e0 dei bronzi all&#8217;alluminio; un obice fu prodotto in getti per l&#8217;artiglieria francese nel 1860, ma sebbene superasse tutti i test, fu considerato troppo caro per via dei metodi di ottenimento dell&#8217;alluminio. Probabilmente il primo diagramma d&#8217;equilibrio rame-alluminio fu quello pubblicato nel 1905 da L. Guillet: il quale concluse che le uniche leghe industriali erano quelle con alluminio minore del 11% e maggiore del 94%. Sebbene gi\u00e0 nell&#8217;ultimo decennio dell&#8217;Ottocento ci furono tentativi di aggiungere manganese, gli studi sistematici sull&#8217;aggiunta di altri elementi in lega risalgono al intorno al 1910; i metalli presi i considerazione furono manganese, nichel e zinco, ma all&#8217;inizio ci si concentr\u00f2 sul primo, per via delle sue propriet\u00e0 disossidanti.<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>Principali applicazioni dei getti in bronzo all\u2019alluminio\u2026<\/strong><\/h2>\n<p>Eliche, giranti, alberi, parti di pompe e valvole, tubi e piastre tubiere per scambiatori, ingranaggi e ruote dentate, dadi, boccole, ghiere, cuscinetti, raccordi, forcelle, attrezzatura per decapaggi e lavorazioni meccaniche, attrezzi anti-scintilla, stantuffi, connettori per cavi, parti in contatto con acqua di mare ecc.<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>\u2026e un esempio di semilavorato per l\u2019edilizia<\/strong><\/h2>\n<p>Uno dei prodotti pi\u00f9 innovativi per le facciate e il rivestimento di edifici sono le lastre in bronzo all&#8217;alluminio di composizione designata con la sigla CuAl5Zn5Sn1Fe0,5. Queste presentano un bellissimo aspetto dorato, che ne sconsiglia il trattamento con alcuni processi a caldo (come la brasatura o la saldatura) che ne rovinerebbero localmente la colorazione.<\/p>\n<p>Hanno una notevole resistenza meccanica: dai 450 ai 560 N\/mm<sup>2<\/sup>: per cui talvolta vengono usati specifici trattamenti termici per rendere pi\u00f9 facilmente lavorabile il materiale.<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>Leghe per getti ad alta resistenza<\/strong><\/h2>\n<p>CuAl10Fe5Ni5-C: forse il bronzo all&#8217;alluminio pi\u00f9 usato. Ottima resistenza alla corrosione\/erosione, all&#8217;urto, alti valori di durezza. Usata per pompe, valvole, eliche, scambiatori di calore (CuAl9Fe4Ni5Mn: variante di quella precedente, non unificata).<\/p>\n<p>CuAl11Fe6Ni6-C: massimi valori di resistenza meccanica tra i CuAI, a discapito per\u00f2 dell&#8217;allungamento percentuale. Elevata durezza ed eccellente resistenza all&#8217;usura.<\/p>\n<p>CuMn11Al8Fe3Ni3-C: Ottime propriet\u00e0 meccaniche, \u00e8 stata usata a lungo per la produzione di eliche, ma \u00e8 ormai rimpiazzata dalla CuAl10Fe5Ni5-C, data la maggiore resistenza di quest&#8217;ultima alla fatica da corrosione sotto tensione in acqua di mare.<\/p>\n<h2 style=\"font-family: 'Montserrat', sans-serif; margin-top: 40px; font-size: 20px; font-weight: bold;\"><strong>Leghe per getti a media resistenza<\/strong><\/h2>\n<p>CuAI9-C: usata nelle pressofusioni e colate centrifughe. Pu\u00f2 essere soggetta a lieve dealluminazione.<\/p>\n<p>CuAI10Fe2-C: Prodotta principalmente con colata continua o pressocolata e destinata a lavorazioni successive. Eccellente duttilit\u00e0 e resistenza all&#8217;urto: usata per componenti del cambio delle automobili.<\/p>\n<p>CuAl10Fe3Ni2-C: buona resistenza alla corrosione e dotata della migliore saldabilit\u00e0 tra i bronzi all&#8217;alluminio.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Ringraziamenti<\/strong><\/p>\n<p>Si ringrazia il dott. G.Mei per la collaborazione.<\/p>\n","protected":false},"featured_media":0,"menu_order":0,"template":"","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false},"class_list":["post-405","approfondimento","type-approfondimento","status-publish","hentry"],"acf":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v28.0 - https:\/\/yoast.com\/product\/yoast-seo-wordpress\/ -->\n<title>Bronze alluminium | Casa del Bronzo<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"The Copper Alloys in which the main Addition is Aluminium, are Aluminium Bronzes, or Cuprallumini. 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