Comprendere la differenza tra limite di snervamento e resistenza alla trazione può salvarvi da guasti catastrofici nelle strutture in alluminio. Queste due proprietà determinano se il vostro componente in alluminio si piegherà, si romperà o resisterà perfettamente alle sollecitazioni, eppure molti ingegneri le confondono o le usano in modo intercambiabile.
Il limite di snervamento indica quando l'alluminio inizia a deformarsi in modo permanente, mentre la resistenza alla trazione rivela quando si rompe completamente. Sbagliare questa distinzione significa fare la differenza tra una staffa leggermente piegata e una struttura collassata, tra una parte del motore deformata e una frantumata.
Il limite di snervamento è la sollecitazione massima che una lega di alluminio può sopportare prima di iniziare a deformarsi in modo permanente. Quando si applica una forza all'alluminio al di sotto del suo limite di snervamento, questo tornerà alla sua forma originale una volta rilasciata la pressione. Ma se si spinge oltre questo limite, il metallo si piega o si allunga in modo permanente.
Immagina di piegare una graffetta. C'è un punto in cui puoi piegarla leggermente e poi riprende la forma originale. Se spingi più forte, rimane piegata per sempre. Quel punto di transizione è il limite di snervamento.
La resistenza alla trazione è la sollecitazione massima che una lega di alluminio può sopportare prima di rompersi o fratturarsi completamente. È sempre superiore alla resistenza allo snervamento, perché il materiale può continuare a sopportare carichi anche dopo aver iniziato a deformarsi permanentemente.
Quando si tira un campione di alluminio durante un test, questo raggiunge prima il limite di snervamento e poi inizia ad allungarsi in modo permanente. Continuando a tirare, alla fine si spezzerà: quel punto di rottura è la resistenza alla trazione.
| Lega (Serie) | Temperamento/Condizione | Resa di rendimento (MPa) | Resistenza alla trazione (MPa) |
|---|---|---|---|
| 1100 (1xxx – ~99% Al) | O (ricotto) | ≥ 20 MPa | ≥ 75–105 MPa |
| 2024 (2xxx – Al-Cu) | T3 (trattato in soluzione e lavorato a freddo) | ≥ 290 MPa | ≥ 395 MPa |
| 5052 (5xxx – Al-Mg) | H112 (incrudito)† | ≥ 70 MPa | ≥ 170 MPa |
| 5083 (5xxx – Al-Mg) | H112 (incrudito)† | ≥ 125 MPa | ≥ 270 MPa |
| 6061 (6xxx – Al-Mg-Si) | T6 (trattato con soluzione e invecchiato) | ≥ 240 MPa | ≥ 260 MPa |
| 6082 (6xxx – Al-Mg-Si) | T6 (trattato con soluzione e invecchiato) | ≥ 250 MPa | ≥ 290 MPa |
| 7075 (7xxx – Al-Zn-Mg) | T6 (trattato con soluzione e invecchiato) | ≥ 460 MPa | ≥ 530 MPa |
La maggior parte delle leghe di alluminio ha un rapporto snervamento/resistenza alla trazione compreso tra 0.6 e 0.9. Le leghe trattate termicamente come la 7075-T6 tendono a valori più elevati (intorno a 0.9), mentre le leghe ricotte si avvicinano a 0.6.
Sì, il trattamento termico e la lavorazione a freddo possono migliorare entrambe le proprietà contemporaneamente. Tuttavia, questo di solito riduce la duttilità, rendendo l'alluminio più fragile e più difficile da lavorare.
Utilizzare sempre il limite di snervamento per i calcoli di sicurezza, a meno che non si stia progettando specificamente per un cedimento controllato. La maggior parte dei codici di ingegneria richiede di rimanere ben al di sotto del limite di snervamento durante il normale funzionamento.
Sia lo snervamento che la resistenza alla trazione diminuiscono all'aumentare della temperatura. A 200 °C, le leghe di alluminio perdono in genere il 20-50% della loro resistenza a temperatura ambiente, con la resistenza allo snervamento che diminuisce più rapidamente della resistenza alla trazione.
Il limite di snervamento (spesso pari allo 0.2%) viene utilizzato quando il limite di snervamento non è chiaramente definito. È lo sforzo che causa una deformazione permanente dello 0.2% e funge da pratico sostituto del limite di snervamento nelle leghe di alluminio.
