Alluminio, inox, acciaio, plastiche tecniche: scegliere bene il materiale dei Suoi pezzi

Si sceglie un materiale in base alla sua funzione, non per abitudine. Cinque domande permettono di ridurre rapidamente l’elenco:

• Quali sollecitazioni? Resistenza, rigidità, durezza, usura, fatica.
• Quale ambiente? Corrosione, temperatura, prodotti chimici, contatto alimentare o medicale.
• Quale massa? L’alluminio pesa circa un terzo dell’acciaio (2,7 g/cm³ contro 7,85), le plastiche tecniche ancora meno.
• Quale trasformazione? Saldatura, trattamento termico, trattamento superficiale: non tutte le leghe si prestano.
• Quale budget? Il prezzo del materiale, ma soprattutto il tempo di lavorazione che esso impone.

Descriva la funzione nella Sua richiesta: l’officina di lavorazione CNC potrà confermare la Sua scelta o proporre una lega più economica.

Alcune scelte comuni

• Un supporto leggero, lavorato rapidamente: una lega di alluminio anziché un acciaio.
• Un pezzo esposto agli spruzzi marini: un inox 316L o un 5083 anziché un S235, anche se verniciato.
• Un rullo o una guida di scorrimento silenziosa: un POM o un PA6 anziché un metallo, se rumore e lubrificazione sono importanti.

L’alluminio si lavora velocemente, si tratta bene in superficie e alleggerisce i pezzi. La scelta si gioca sulla lega:

• 6082 o 6061: la scelta predefinita. Versatili, saldabili, anodizzabili. Il 6082 è più diffuso in Europa, il 6061 in Nord America; sono spesso intercambiabili, da cui l’utilità dell’indicazione «o equivalente».
• 2017A: più resistente e molto gradevole da lavorare, ma meno protetto contro la corrosione e poco saldabile. Adatto a pezzi meccanici ricavati dal pieno.
• 5083: per la resistenza alla corrosione, in particolare in ambiente marino, e per la saldatura. Si trova soprattutto in piastre e dà trucioli lunghi alla lavorazione.
• 7075: quando prevale la resistenza (aeronautica, pezzi molto sollecitati). Non è saldabile, costa di più e resiste meno bene alla corrosione: spesso è necessaria una protezione superficiale.

Lo stato metallurgico (per esempio T6 o T651) fa parte della designazione: lo precisi sul disegno.

Acciai

• S235: acciaio da costruzione comune, saldabile ed economico. La sua resistenza è modesta e non è destinato alla tempra: piastre, telai, supporti.
• C45: acciaio non legato a medio tenore di carbonio, che può essere temprato e rinvenuto per aumentarne la durezza. La scelta classica per alberi, assi e pezzi meccanici; la saldatura è delicata.
• 42CrMo4: acciaio legato al cromo-molibdeno, utilizzato dopo bonifica per pezzi molto sollecitati a fatica (alberi, ingranaggi). Allo stato trattato è più difficile da lavorare: spesso si sgrossa, si tratta, poi si finisce o si rettifica per rispettare le quote nonostante le deformazioni.

Inox

• 304L: l’inox standard, a basso tenore di carbonio, saldabile. Si incrudisce durante la lavorazione, il che usura gli utensili e allunga i tempi rispetto all’acciaio.
• 316L: il molibdeno migliora la resistenza alla corrosione per vaiolatura, soprattutto in presenza di cloruri: ambiente marino, chimica, farmaceutica, medicale. Costa più del 304L.
• 303: arricchito di zolfo per facilitare la lavorazione, è adatto a pezzi torniti in serie. In cambio, la sua resistenza alla corrosione è minore e la saldatura sconsigliata.

L’ottone per tornitura automatica (CuZn39Pb3) è uno dei metalli più facili da lavorare: trucioli corti, ottima finitura superficiale, buona conduttività. È comune per raccordi, rubinetteria e contatti. Contiene piombo: per l’acqua potabile o l’alimentare, verifichi i requisiti applicabili; esistono leghe senza piombo.

Il titanio (grado 2 o Ti-6Al-4V) unisce leggerezza (circa 4,5 g/cm³), elevata resistenza, resistenza alla corrosione e biocompatibilità. È difficile da lavorare, perché smaltisce male il calore e usura gli utensili: preveda un costo del materiale e un tempo di lavorazione nettamente superiori.

Il rame puro, apprezzato per la conduttività elettrica e termica (barre di distribuzione, dissipatori), è tenero e appiccicoso: si lavora meno bene dell’ottone.

Le plastiche tecniche si lavorano a partire da barre, piastre o tubi. Si dilatano molto più dei metalli, possono scorrere sotto carico e alcune assorbono umidità: le tolleranze strette sono qui più delicate da rispettare (si veda la guida sulle tolleranze).

• POM: rigido, stabile, basso attrito. Il giusto compromesso per i pezzi meccanici di precisione.
• PA6: resistente all’usura e agli urti, ma si gonfia riprendendo umidità: da evitare per gli accoppiamenti stretti.
• PEEK: resistenza alla temperatura (dell’ordine di 250 °C in uso continuo), resistenza chimica, sterilizzabile. Materiale molto costoso.
• PTFE: attrito molto basso e inerzia chimica, ma tenero e soggetto a scorrimento: poco adatto a pezzi portanti di precisione.
• PMMA: trasparente e rigido, ma fragile; si criccia sotto sforzo o a contatto con certi solventi.
• PEHD: economico, leggero, buona resistenza chimica, poco rigido e molto dilatabile.

Riferimenti qualitativi per confrontare i materiali. Il costo relativo riguarda il materiale grezzo (€ economico, €€€€ molto elevato); non dice nulla sul tempo di lavorazione.

Il prezzo di un pezzo lavorato somma materiale, tempo macchina e utensili (si veda il calcolo di un preventivo di lavorazione). Il materiale meno caro al chilo non è quindi sempre il meno caro al pezzo: una lega che si lavora in fretta può compensare un prezzo al chilo più alto, mentre un inox o un titanio difficili da lavorare aumentano il tempo macchina.

Altre due leve incidono sul costo. Anzitutto le dimensioni del grezzo: un pezzo ricavato dal pieno consuma un’intera barra o piastra, di cui gran parte finisce in trucioli. Una sezione vicina alle dimensioni commerciali riduce lo spreco. Poi il certificato del materiale (per esempio di tipo 3.1 secondo NF EN 10204), utile per la tracciabilità ma da richiedere solo se necessario.

I materiali con forti tensioni interne (piastre spesse, plastiche) possono deformarsi dopo la lavorazione: l’officina prevede allora una sgrossatura, una distensione e poi una finitura, il che aggiunge tempo.

Quanto alla disponibilità, le leghe comuni (6082, S235, C45, 304L, 316L, POM, PA6) si trovano a magazzino presso i distributori. Le leghe speciali, come titanio, PEEK o 7075 in certe dimensioni, possono richiedere tempi di approvvigionamento o quantità minime.

Utilizzi la designazione normalizzata anziché il nome d’uso, con lo stato o il trattamento: «EN AW-6082 T6», «S235JR (1.0038)», «42CrMo4 +QT (1.7225)», «X2CrNiMo17-12-2 (1.4404)» per un 316L, «POM-C». Precisi se è accettata una lega equivalente e se è richiesto un certificato. Eviti diciture ambigue come «alluminio» o «inox» da soli: costringono l’officina a ricontattarLa, o addirittura a quotare su un’ipotesi diversa dalla Sua.

Pronto a chiedere i prezzi? Pubblichi la Sua richiesta su Meaflow: è gratuito e senza commissioni, riceve le proposte di più fornitori e può confrontarle prima di scegliere.