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Densità dell'Alluminio

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Tabella di Riferimento della Densità delle Leghe di Alluminio
LegaGermania (DIN)Stati Uniti (AA)Regno Unito (BS)ENISODensità (g/cm³)Densità (g/mm³)Densità (kg/cm³)Densità (kg/mm³)Densità (kg/m³)Densità (t/m³)Densità (lb/in³)Densità (lb/ft³)
1050Al99.510501BEN AW-1050ISO Al 99.52.7050.0027050.0027050.00000270527052.7050.0977168.87
1060Al99.610601AEN AW-1060ISO Al 99.62.7050.0027050.0027050.00000270527052.7050.0977168.87
1070Al99.710701DEN AW-1070ISO Al 99.72.7030.0027030.0027030.00000270327032.7030.0976168.75
1100Al99.0Cu11001CEN AW-1100ISO Al 99.0Cu2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
1145Al99.451145-EN AW-1145ISO Al 99.452.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
1175Al99.751175-EN AW-1175ISO Al 99.752.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
1200Al99.012001EEN AW-1200ISO Al 99.02.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
1230-1230---2.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
1235Al99.351235-EN AW-1235ISO Al 99.352.7050.0027050.0027050.00000270527052.7050.0977168.87
1345Al99.451345--ISO Al 99.45E2.7050.0027050.0027050.00000270527052.7050.0977168.87
1350Al99.5E13501SEN AW-1350ISO Al 99.5E2.7050.0027050.0027050.00000270527052.7050.0977168.87
1370-1370-EN AW-1370ISO Al 99.7E2.7030.0027030.0027030.00000270327032.7030.0976168.75
2011AlCuBiPb2011FC1EN AW-2011ISO Al-Cu6BiPb2.8300.0028300.0028300.00000283028302.8300.1022176.67
2014AlCu4SiMg2014H15EN AW-2014ISO Al-Cu4SiMg2.8000.0028000.0028000.00000280028002.8000.1012174.80
2014AAlCu4SiMg(A)2014-EN AW-2014A-2.8000.0028000.0028000.00000280028002.8000.1012174.80
2017AlCu4MgSi2017H14EN AW-2017ISO Al-Cu4MgSi2.7900.0027900.0027900.00000279027902.7900.1008174.17
2017AAlCu4MgSi(A)2017L95EN AW-2017AISO Al-Cu4MgSi(A)2.7900.0027900.0027900.00000279027902.7900.1008174.17
2018AlCuMgNi2018--ISO Al-Cu2Mg1.5Ni2.8200.0028200.0028200.00000282028202.8200.1019176.05
2024AlCu4Mg12024L97/L98EN AW-2024ISO Al-Cu4Mg12.7800.0027800.0027800.00000278027802.7800.1004173.55
2025-2025---2.8100.0028100.0028100.00000281028102.8100.1015175.42
2036-2036--ISO Al-Cu2.6Mg0.72.7500.0027500.0027500.00000275027502.7500.0994171.68
2117-2117---2.7500.0027500.0027500.00000275027502.7500.0994171.68
2124AlCu4Mg1(A)2124--ISO Al-Cu4Mg1(A)2.7800.0027800.0027800.00000278027802.7800.1004173.55
2218-2218--ISO Al-Cu3.5Mg1.5Ni1.52.8100.0028100.0028100.00000281028102.8100.1015175.42
2219AlCu6Mn2219-EN AW-2219ISO Al-Cu6Mn2.8400.0028400.0028400.00000284028402.8400.1026177.30
2618AlCu2Mg1.5Ni2618-EN AW-2618ISO Al-Cu2Mg1.5Ni2.7600.0027600.0027600.00000276027602.7600.0997172.30
3003AlMn1Cu3003N3EN AW-3003ISO Al-Mn1Cu2.7300.0027300.0027300.00000273027302.7300.0986170.43
3004AlMn1Mg13004N4EN AW-3004ISO Al-Mn1Mg12.7200.0027200.0027200.00000272027202.7200.0983169.80
3005AlMn1Mg0.53005N41EN AW-3005ISO Al-Mn1Mg0.52.7300.0027300.0027300.00000273027302.7300.0986170.43
3105AlMn0.5Mg0.53105-EN AW-3105ISO Al-Mn0.5Mg0.52.7200.0027200.0027200.00000272027202.7200.0983169.80
4032AlSi12.5MgCuNi4032LM18/LM20EN AW-4032ISO Al-Si12.5MgCuNi2.6800.0026800.0026800.00000268026802.6800.0968167.31
4043AlSi54043N21EN AW-4043ISO Al-Si52.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
4045AlSi104045-EN AW-4045ISO Al-Si102.6700.0026700.0026700.00000267026702.6700.0965166.68
4047AlSi124047N32EN AW-4047ISO Al-Si122.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
4145AlSi10Cu44145-EN AW-4145ISO Al-Si10Cu42.7400.0027400.0027400.00000274027402.7400.0990171.05
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5052AlMg2.55052N8EN AW-5052ISO Al-Mg2.52.6800.0026800.0026800.00000268026802.6800.0968167.31
5056AlMg55056N6EN AW-5056ISO Al-Mg52.6400.0026400.0026400.00000264026402.6400.0954164.81
5083AlMg4.5Mn0.75083N8EN AW-5083ISO Al-Mg4.5Mn0.72.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5086AlMg45086N51EN AW-5086ISO Al-Mg42.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5154AlMg3.55154N51EN AW-5154ISO Al-Mg3.52.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5154AAlMg3.5(A)5154-EN AW-5154AISO Al-Mg3.5(A)2.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
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5251AlMg25251-EN AW-5251ISO Al-Mg22.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
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5356AlMg5Cr5356N6EN AW-5356ISO Al-Mg5Cr2.6400.0026400.0026400.00000264026402.6400.0954164.81
5454AlMg3Mn5454N51EN AW-5454ISO Al-Mg3Mn2.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
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5652AlMg2.5Cr0.255652-EN AW-5652ISO Al-Mg2.5Cr0.252.6700.0026700.0026700.00000267026702.6700.0965166.68
5654AlMg3.5MnCr5654-EN AW-5654ISO Al-Mg3.5MnCr2.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
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6063AlMg0.7Si6063H9EN AW-6063ISO Al-Mg0.7Si2.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
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6082AlSi1MgMn6082H30EN AW-6082ISO Al-Si1MgMn2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
6101AlMgSi0.56101H10EN AW-6101ISO Al-Mg0.5Si0.52.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
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6111AlMg0.8Si0.7Cu6111-EN AW-6111ISO Al-Mg0.8Si0.7Cu2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
6151AlSi0.9Mg0.66151-EN AW-6151ISO Al-Si0.9Mg0.62.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
6162AlMg0.9Si0.86162-EN AW-6162ISO Al-Mg0.9Si0.82.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
6201AlMgSi0.76201-EN AW-6201ISO Al-Mg0.7Si0.32.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
6262AlMg1Si0.8PbBi6262-EN AW-6262ISO Al-Mg1Si0.8PbBi2.7200.0027200.0027200.00000272027202.7200.0983169.80
6351AlSi1Mg0.6Mn6351H30EN AW-6351ISO Al-Si1Mg0.6Mn2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
6463AlMg0.7Si0.46463-EN AW-6463ISO Al-Mg0.7Si0.42.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
6951AlMg0.8Si0.7Cu6951-EN AW-6951ISO Al-Mg0.8Si0.7Cu2.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
7005AlZn4.5Mg1.5Mn7005-EN AW-7005ISO Al-Zn4.5Mg1.5Mn2.7800.0027800.0027800.00000278027802.7800.1004173.55
7008AlZn5Mg7008-EN AW-7008ISO Al-Zn5Mg2.7800.0027800.0027800.00000278027802.7800.1004173.55
7020AlZn4.5Mg17020-EN AW-7020ISO Al-Zn4.5Mg12.7600.0027600.0027600.00000276027602.7600.0997172.30
7022AlZn5Mg3Cu7022-EN AW-7022ISO Al-Zn5Mg3Cu2.8000.0028000.0028000.00000280028002.8000.1012174.80
7049AlZn8MgCu7049-EN AW-7049ISO Al-Zn8MgCu2.8400.0028400.0028400.00000284028402.8400.1026177.30
7050AlZn6CuMgZr7050-EN AW-7050ISO Al-Zn6CuMgZr2.8300.0028300.0028300.00000283028302.8300.1022176.67
7072AlZn17072N3EN AW-7072ISO Al-Zn12.7200.0027200.0027200.00000272027202.7200.0983169.80
7075AlZn5.5MgCu7075H41EN AW-7075ISO Al-Zn5.5MgCu2.8100.0028100.0028100.00000281028102.8100.1015175.42
7175AlZn5.5MgCu(A)7175H41EN AW-7175ISO Al-Zn5.5MgCu(A)2.8000.0028000.0028000.00000280028002.8000.1012174.80
7178AlZn8MgCu7178H42EN AW-7178ISO Al-Zn8MgCu2.8300.0028300.0028300.00000283028302.8300.1022176.67
7475AlZn5.5Mg1.5Cu7475-EN AW-7475ISO Al-Zn5.5Mg1.5Cu2.8100.0028100.0028100.00000281028102.8100.1015175.42
8006AlFe1.68006-EN AW-8006ISO Al-Fe1.62.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
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Sources include the Aluminum Association (AA) standards, Alcoa technical documentation, Matweb, and other verified materials databases.

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Cos'è la Densità dell'Alluminio?

L'alluminio è uno dei metalli più utilizzati nell'industria moderna, e la sua densità è una proprietà fisica cruciale per i calcoli ingegneristici e la selezione dei materiali. Questa guida completa fornisce informazioni dettagliate sulla densità dell'alluminio, includendo l'alluminio puro e varie composizioni di leghe.

La densità è una misura della massa per unità di volume di un materiale. È comunemente espressa in grammi per centimetro cubo (g/cm³) o chilogrammi per metro cubo (kg/m³). La densità dell'alluminio puro a temperatura ambiente (20°C) è tipicamente di 2.70 g/cm³ (equivalente a 2700 kg/m³). Nelle applicazioni industriali, l'alluminio è spesso utilizzato in forme leghe, dove la sua densità può variare da 2.6 g/cm³ a 2.9 g/cm³ a seconda dei tipi e delle proporzioni degli elementi di lega.

La bassa densità dell'alluminio significa che per lo stesso volume, la sua massa è più leggera. Questo è cruciale per le applicazioni sensibili al peso:

  • Trasporti: Ridurre il peso dei veicoli riduce direttamente il consumo di carburante e le emissioni.
  • Aerospaziale: L'alleggerimento consente carichi utili più elevati e un'autonomia maggiore. Circa il 70% del peso strutturale di un moderno aereo passeggeri proviene dall'alluminio e dalle sue leghe.
  • Sostenibilità: L'alluminio è facilmente riciclabile, con l'energia richiesta per il riciclo che è solo circa il 5% di quella necessaria per la produzione di alluminio primario, rendendolo una scelta di materiale ecologica.

Sebbene l'alluminio stesso sia relativamente morbido, attraverso la legatura e un appropriato trattamento termico, le leghe di alluminio possono raggiungere un'elevata resistenza. La loro resistenza specifica (rapporto resistenza/densità) supera spesso quella di molti acciai, bilanciando perfettamente i requisiti di leggerezza e resistenza strutturale.

Come Calcolare la Densità dell'Alluminio

Il calcolo della densità dell'alluminio segue la formula fisica fondamentale: Densità (ρ) = Massa (m) / Volume (V).

Passaggi di Calcolo

  1. Misurazione della Massa (m): Utilizzare una bilancia per misurare direttamente la massa del campione di alluminio.
  2. Misurazione del Volume (V): Il metodo dipende dalla forma:
    • Forme regolari (ad es., piastre, barre, tubi): Calcolare il volume misurando le dimensioni. Ad esempio, Volume di un parallelepipedo = Lunghezza × Larghezza × Altezza; Volume di un cilindro = π × (Raggio)² × Altezza.
    • Forme irregolari: Utilizzare comunemente il metodo di spostamento dell'acqua (principio di Archimede) per misurare il volume dell'acqua spostata.
  3. Calcolo della Densità (ρ): Dopo aver ottenuto la massa (in g o kg) e il volume (in cm³ o m³), sostituirli nella formula. Assicurarsi che le unità siano coerenti.

Stima del Peso in Ingegneria:

In ingegneria, il peso dei materiali in alluminio viene spesso calcolato direttamente utilizzando la formula della densità:

  • Peso della Piastra di Alluminio (kg) = Spessore (mm) × Larghezza (m) × Lunghezza (m) × Densità (2.7)
  • Peso della Barra Tonda di Alluminio (kg) = π × (Diametro/2)² × Lunghezza (m) × Densità (2.7)

Tabella di Riferimento per le Densità Comuni delle Leghe di Alluminio

Serie di LegaGradi TipiciPrincipali Elementi di LegaDensità (g/cm³)Proprietà Chiave & Applicazioni
Serie 10001050/1060/107099%+ Alluminio (Al Industriale Puro)2.70-2.71Alta purezza, eccellente conducibilità elettrica/termica, resistenza alla corrosione. Comunemente utilizzato per materiali elettrici, scambiatori di calore, imballaggi alimentari, tubazioni di attrezzature chimiche.
Serie 20002024/2014/2017Rame (Cu) come principale elemento di lega2.76-2.80Alto rapporto resistenza-peso, eccellente lavorabilità, trattabile termicamente. Ampiamente utilizzato in aerospaziale, strutture di aeromobili, applicazioni militari e componenti ad alto stress.
Serie 30003003/3004/3105Manganese (Mn) como principal elemento de aleación2.72-2.73Buona formabilità, resistenza moderata, eccellente resistenza alla corrosione. Applicazioni comuni includono pentolame, scambiatori di calore, recipienti a pressione e pannelli architettonici.
Serie 50005052/5083/5754Magnesio (Mg) como principal elemento de aleación2.66-2.70Eccellente resistenza alla corrosione, buona saldabilità, resistenza da moderata ad alta. Utilizzato in applicazioni marine, pannelli automobilistici, recipienti a pressione e strutture architettoniche.
Serie 60006061/6082/6005Magnesio (Mg) e Silicio (Si)2.69-2.70Buon rapporto resistenza-peso, eccellente estrudibilità, trattabile termicamente. Ampiamente utilizzato in applicazioni strutturali, componenti automobilistici, telai di biciclette ed estrusioni architettoniche.
Serie 60636063/6063AMagnesio (Mg) e Silicio (Si) - ottimizzato per l'estrusione2.69Eccellente estrudibilità, buona finitura superficiale, resistenza moderata. Scelta principale per estrusioni architettoniche, telai di finestre, telai di porte e applicazioni decorative.
Serie 70007075/7050/7020Zinco (Zn) come principale elemento di lega2.80-2.85Massima resistenza tra le leghe di alluminio, eccellente resistenza alla fatica, trattabile termicamente. Utilizzato in aerospaziale, automobilistico ad alte prestazioni, attrezzature sportive e applicazioni militari.

Fattori che Influenzano la Densità dell'Alluminio

La densità dell'alluminio non è fissa ed è influenzata principalmente dai seguenti fattori:

Elementi di Lega (Fattore Principale):

L'aggiunta di diversi elementi all'alluminio ne altera significativamente la densità.

Diminuire la Densità:

Diminuire la Densità: Aggiungere elementi più leggeri come Litio (Li), Magnesio (Mg), Silicio (Si). Ad esempio, le leghe alluminio-litio, contenenti litio leggero, possono avere densità fino a 2.4-2.6 g/cm³.

Aumentare la Densità:

Aumentare la Densità: Aggiungere elementi più pesanti come Rame (Cu), Zinco (Zn), Manganese (Mn), Nichel (Ni). Ad esempio, la lega 2024 (alto contenuto di rame) ha una densità di ~2.78 g/cm³, e la lega 7075 (alto contenuto di zinco) ha una densità di ~2.81 g/cm³.

Tecniche di Lavorazione

Fusione: Diversi metodi di fusione (fusione in sabbia, pressofusione, fusione a cera persa) possono influenzare la densità finale a causa di variazioni di porosità e struttura dei grani. La pressofusione produce tipicamente parti più dense con meno vuoti.

Lavorazione per Deformazione: Laminazione, estrusione e forgiatura possono aumentare la densità riducendo la porosità e affinando la microstruttura. La lavorazione a freddo si traduce generalmente in una densità più elevata rispetto alla lavorazione a caldo.

Trattamento Termico: I processi di trattamento in soluzione, invecchiamento e ricottura possono influenzare la densità attraverso cambiamenti nella formazione di precipitati e nella struttura dei grani. Un trattamento termico appropriato ottimizza sia le proprietà meccaniche che la densità.

Effetti della Temperatura

La temperatura influenza significativamente la densità dell'alluminio attraverso l'espansione termica. Con l'aumentare della temperatura, l'alluminio si espande e la sua densità diminuisce. A temperatura ambiente (20°C), l'alluminio puro ha una densità di 2.70 g/cm³. Il coefficiente di espansione termica dell'alluminio è di circa 23.1 × 10⁻⁶ /°C, il che significa che la densità diminuisce di circa lo 0.006% per ogni grado Celsius di aumento.

Effetti della Porosità

La porosità riduce significativamente la densità dell'alluminio introducendo vuoti e sacche d'aria all'interno della struttura del materiale. Anche piccole quantità di porosità possono avere effetti misurabili sulla densità. I livelli tipici di porosità nelle fusioni di alluminio variano dall'1 al 5%, il che può ridurre la densità di 0.03-0.14 g/cm³. La porosità è influenzata dai parametri di fusione, dalle velocità di raffreddamento e dal contenuto di gas durante la lavorazione.

Confronto della Densità dell'Alluminio con Altri Metalli

MaterialeDensità (g/cm³)Rapporto con l'AlluminioCaratteristiche Chiave
Alluminio (Puro)~2.701.00Leggero, resistente alla corrosione, eccellente conducibilità
Lega di Magnesio1.74-1.840.65-0.68Alta resistenza, resistente alla corrosione, magnetico
Titanio4.40-4.851.63-1.8Alta resistenza, magnetico, resistente alla corrosione
Acciaio al Carbonio~7.852.91Alta resistenza, magnetico, soggetto a corrosione
Acciaio Inossidabile7.75-7.932.87-2.94Resistente alla corrosione, alta resistenza, gradi non magnetici disponibili
Rame Puro~8.963.32Eccellente conducibilità elettrica/termica, antimicrobico
Ottone8.40-8.703.11-3.22Buona lavorabilità, aspetto decorativo, resistente alla corrosione
Lega di Zinco6.60-7.202.44-2.67Buona colabilità, resistenza moderata, applicazioni di zincatura
Piombo Puro~11.344.20Molto pesante, morbido, schermatura dalle radiazioni, preoccupazioni tossicologiche

La densità dell'alluminio è circa 1/3 di quella dell'acciaio e del rame, rendendolo una scelta eccellente per applicazioni sensibili al peso. Rispetto alle leghe di magnesio (1.74-1.84 g/cm³), l'alluminio offre una migliore resistenza e resistenza alla corrosione mantenendo ragionevoli vantaggi di peso.

Applicazioni Pratiche della Densità dell'Alluminio

Industria Aerospaziale

La riduzione del peso è fondamentale per l'efficienza del carburante e la capacità di carico. La bassa densità dell'alluminio consente strutture di aeromobili più leggere mantenendo l'integrità strutturale.

Industria dell'Imballaggio

Lattine e fogli di alluminio leggeri riducono i costi di trasporto e l'impatto ambientale fornendo eccellenti proprietà di barriera.

Edilizia e Architettura

Carichi strutturali inferiori, requisiti di fondazione ridotti e maneggevolezza più facile durante l'installazione rendono l'alluminio ideale per le moderne applicazioni edilizie.

Elettronica e Dissipazione del Calore

La combinazione di bassa densità e alta conducibilità termica dell'alluminio lo rende perfetto per dissipatori di calore, custodie elettroniche e soluzioni di gestione termica.

Sport e Tempo Libero

Dai telai delle biciclette alle racchette da tennis, le proprietà di leggerezza dell'alluminio migliorano le prestazioni e riducono l'affaticamento dell'utente nelle attrezzature sportive.

Conclusione

Le caratteristiche di densità dell'alluminio (alluminio puro: 2.7 g/cm³, leghe: 2.6-2.9 g/cm³) lo rendono un materiale eccezionale per applicazioni che richiedono un equilibrio ottimale tra resistenza, peso e prestazioni. La sua leggerezza, combinata con un'eccellente resistenza alla corrosione, formabilità e riciclabilità, posiziona l'alluminio como un materiale fondamentale nell'ingegneria moderna.