Nuove leghe e prodotti d’alluminio per le auto di nuova generazione

Le leghe d’alluminio protagoniste dell’evoluzione dell’industria automobilistica e dei trasporti

di Giuseppe Giordano

European Aluminium ha recentemente pubblicato (aprile 2019) un interessante numero della newsletter ALUDRIVE sponsorizzata dai maggiori fornitori di prodotti a base di alluminio all’industria europea dell’automobile e dei trasporti in genere. In particolare ALUDRIVE presenta in ogni numero una serie di novità nei prodotti e nelle tecnologie con l’obiettivo di offrire le risposte più complete alle richieste dei produttori di veicoli. Non si tratta, infatti, solo di ridurre il peso dei vari componenti sostituendo con l’alluminio materiali a più alta densità ma di offrire prestazioni specifiche ritrovabili tra quelle delle leghe d’alluminio. Questo numero di ALUDRIVE presenta tre casi d’innovazione riguardanti le applicazioni ma anche il processo produttivo dei semilavorati e un esempio di economia circolare già in atto in un gruppo automobilistico europeo.

HyForge™, nuova lega Hydro a basso attrito per forgiatura
Le leghe leggere negli esempi d’innovazione riportati nella newsletter offrono la possibilità di ridurre il peso del veicolo e di conseguenza i consumi ma aprono, come detto, anche nuove possibilità per il progettista e il loro sviluppo può portare a riduzioni di costo del prodotto finale. E’ questo il caso della tecnologia LPC (Low Pressure Casting) sviluppata da Hydro e che sarà al centro degli investimenti di upgrading nella produzione di forge stock a fianco alla tradizionale produzione di billette per estrusione nello stabilimento norvegese di Husnes. Si tratta della produzione di materiale “forge stock” denominato HyForge™ destinato allo stampaggio a caldo, che grazie alla tecnologia citata presenta un attrito superficiale molto ridotto durante la forgiatura rispetto ai prodotti tradizionali. HyForge™, inoltre, non presenta zone di segregazione inversa ed ha una struttura granulare molto fine, con conseguente elevata isotropia. Con l’utilizzo di questo materiale non ci sarà più necessità di scalping, estrusione o lavorazioni meccaniche prima della forgiatura. La disponibilità di materiale già idoneo alla forgiatura prevedibilmente farà aumentare il numero di applicazioni e di utilizzatori di forgiati nell’automotive, dove già ora i forgiati in leghe leggere sono usati in applicazioni strategiche, come ad esempio i bracci delle sospensioni.

Getti pressocolati ad alte prestazioni senza trattamento termico
Per quanto concerne l’innovativo uso di particolari ottenuti con tecnologia di pressocolata ad alta pressione (HPDC) viene riportata l’esperienza di Alcoa che ha presentato da tempo una famiglia di leghe speciali per HPDC denominate EZCast™. Ora si inizia ad avere riscontro di applicazioni industriali, in particolare per le versioni di leghe non trattabili termicamente EZCast-NHT™ A152 / A153, che grazie all’elevato valore di allungamento a rottura anche allo stato F ‘as cast state’ (Tabella 1) sono state utilizzate per realizzare assorbitori di energia in caso di crash (shock tower). Queste leghe hanno come alligante principale il magnesio (3% in A152; 4% in A153). Ne consegue che, oltre al vantaggio citato, tali leghe offrono una buona saldabilità, buona resistenza alla corrosione e anodizzabilità. Si può infine ricordare che l’assenza di trattamento termico determina una riduzione dei costi di processo oltre ad un abbassamento del rischio di distorsioni meccaniche.
Nelle applicazioni automotive l’aspetto superficiale è sempre più importante per la maggiore attenzione del consumatore finale al livello di finitura e per gli aspetti di marketing legati a superfici perfette spesso verniciate con nuovi colori e alla loro brillantezza e inalterabilità nel tempo. I fornitori e i costruttori di veicoli hanno bisogno non solo di ricerca e innovazione di prodotto ma anche di metodi di valutazione condivisi, rapidi e possibilmente poco costosi. Un esempio si ritrova nel nuovo metodo di valutazione del “roping” superficiale sviluppato da Hydro Aluminium in sostituzione del metodo prima utilizzato e derivato da quello approvato da VDA (Verband der Automobilindustrie e.V. – Associazione tedesca dei costruttori di automobili) per lamiere d’acciaio per stampaggio a freddo.
Il roping è un difetto superficiale che porta alla formazione di zone difettose caratterizzate da linee di deformazione. Il controllo del difetto si ottiene attraverso numerosi accorgimenti nel corso dell’intero processo di stampaggio. Il metodo di misura proposto definisce i livelli di difetto. La scala ottenuta sarà integrata dalla definizione di valori limite accettabili da produttore e acquirente. Il metodo si basa su misure d’interferenza della luce realizzate con uno spettrometro che confronta l’immagine del campione con quella degli standard. La misura è veloce e ripetibile con facilità e potenzialmente condotta direttamente dall’operatore di produzione.
Un’ultima notizia circa le novità del rapporto tra alluminio e auto è lo sviluppo del progetto REALITY (REcycling ALuminium with Innovative Technologies) portato avanti da Novelis e il gruppo Jaguar Land Rover. Attraverso azioni di recupero e riciclaggio dell’alluminio nelle auto a fine vita, il gruppo automobilistico britannico prevede il riutilizzo di 75000 tonnellate di alluminio determinando un esempio importante di economia circolare nel settore auto.

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