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Densità dell'alluminio

Questa tabella fornisce dati di densità per i materiali di lega di alluminio comuni, inclusi i conversioni per unità come g/cm³, kg/cm³, lb/in³ e kg/m³, facilitando i calcoli ingegneristici e il riferimento per la selezione dei materiali.

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Tabella di riferimento delle 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 99.52.7100.0027100.0027100.00000271027052.7100.0977168.87
1060Al99.610601AEN AW-1060ISO Al 99.62.7100.0027100.0027100.00000271027052.7100.0977168.87
1100Al99.0Cu11001CEN AW-1100ISO Al 99.0Cu2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
1145Al99.45Cu1145-EN AW-1145ISO Al 99.452.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
1175-1175---2.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
1200-1200-EN AW-1200ISO Al 99.02.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
1230-1230---2.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
1235-1235-EN AW-1235-2.7100.0027100.0027100.00000271027052.7100.0977168.87
1345-1345---2.7100.0027100.0027100.00000271027052.7100.0977168.87
1350-1350-EN AW-1350ISO Al 99.5E2.7100.0027100.0027100.00000271027052.7100.0977168.87
2011AlCuBiPb2011FC1EN AW-2011ISO Al-Cu6BiPb2.8300.0028300.0028300.00000283028302.8300.1022176.67
2014AlCu4SiMg2014H15EN AW-2014ISO Al-Cu4SiMg2.8000.0028000.0028000.00000280028002.8000.1012174.80
2017AlCu4MgSi2017H14EN AW-2017ISO Al-Cu4MgSi2.7900.0027900.0027900.00000279027902.7900.1008174.17
2018AlCu2Mg1.5Ni2018--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---2.7500.0027500.0027500.00000275027502.7500.0994171.68
2117-2117---2.7500.0027500.0027500.00000275027502.7500.0994171.68
2124-2124---2.7800.0027800.0027800.00000278027802.7800.1004173.55
2218-2218---2.8100.0028100.0028100.00000281028102.8100.1015175.42
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
3105-3105-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
4145-4145-EN AW-4145ISO Al-Si10Cu42.7400.0027400.0027400.00000274027402.7400.0990171.05
4343AlSi7.54343-EN AW-4343ISO Al-Si7.52.6800.0026800.0026800.00000268026802.6800.0968167.31
4643-4643-EN AW-4643ISO Al-Si4Mg2.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
5005AlMg15005N41EN AW-5005ISO Al-Mg12.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
5050AlMg1.55050N5EN AW-5050ISO Al-Mg1.52.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
5052AlMg2.55052N5EN 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
5154AlMg3.55154N5EN AW-5154ISO Al-Mg3.52.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5183AlMg4.5Mn0.75183N8EN AW-5183ISO Al-Mg4.5Mn0.72.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5252-5252-EN AW-5252ISO Al-Mg2.5Cr2.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5254AlMg3.5Mn5254-EN AW-5254ISO Al-Mg3.5Mn2.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5356AlMg5Cr5356N6EN AW-5356ISO Al-Mg5Cr2.6400.0026400.0026400.00000264026402.6400.0954164.81
5454AlMg3Mn5454N51EN AW-5454ISO Al-Mg3Mn2.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
5456AlMg5Mn15456N61EN AW-5456ISO Al-Mg5Mn12.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5457-5457-EN AW-5457ISO Al-Mg1Si12.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
5554-5554-EN AW-5554ISO Al-Mg3Mn2.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
5556AlMg5Cr5556N6EN AW-5556ISO Al-Mg5Cr2.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5652-5652-EN AW-5652ISO Al-Mg2.52.6700.0026700.0026700.00000267026702.6700.0965166.68
5654-5654-EN AW-5654ISO Al-Mg3.5Mn2.6600.0026600.0026600.00000266026602.6600.0961166.06
5657-5657-EN AW-5657ISO Al-Mg12.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
5754-5754-EN AW-5754-2.6700.0026700.0026700.00000267026702.6700.0970167.86
6003-6003-EN AW-6003ISO Al-Si1.5Mn2.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
6005AlSiMg6005H9EN AW-6005ISO Al-SiMg2.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
6053-6053-EN AW-6053ISO Al-Mg0.7Si0.42.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
6060AlMgSi0.56060H9EN AW-6060ISO Al-Mg0.5Si2.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
6063AlMgSi0.56063H9EN AW-6063ISO Al-Mg0.7Si2.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
6066AlMg1Si1Cu6066H11EN AW-6066ISO Al-Mg1Si1Cu2.7200.0027200.0027200.00000272027202.7200.0983169.80
6070-6070-EN AW-6070ISO Al-Mg0.8Si1.32.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
6082-6082-EN AW-6082-2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
6101AlMgSi0.56101H10EN AW-6101ISO Al-Mg0.5Si0.52.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
6105-6105-EN AW-6105ISO Al-Si0.6Mg0.72.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
6151-6151-EN AW-6151ISO Al-Si0.6Mg0.6Cu2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
6162-6162-EN AW-6162ISO Al-Mg0.8Si0.92.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56
6201AlMgSi0.76201-EN AW-6201ISO Al-Mg0.7Si0.32.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
6262-6262-EN AW-6262ISO Al-Mg1Si0.8Pb0.8Bi0.82.7200.0027200.0027200.00000272027202.7200.0983169.80
6351AlSi1Mg0.5Mn6351H30EN AW-6351ISO Al-Si1Mg0.5Mn2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
6463-6463-EN AW-6463ISO Al-Mg0.7Si0.32.6900.0026900.0026900.00000269026902.6900.0972167.93
6951-6951-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
7008-7008-EN AW-7008ISO Al-Zn5Mg2.7800.0027800.0027800.00000278027802.7800.1004173.55
7049-7049-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
7175AlZn5.5MgCu7175H41EN AW-7175ISO Al-Zn5.5MgCu2.8000.0028000.0028000.00000280028002.8000.1012174.80
7178AlZn7MgCu7178H42EN AW-7178ISO Al-Zn7MgCu2.8300.0028300.0028300.00000283028302.8300.1022176.67
7475-7475-EN AW-7475ISO Al-Zn5.5MgCu2.8100.0028100.0028100.00000281028102.8100.1015175.42
8006-8006-EN AW-8006ISO Al-Fe1.4Si0.62.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
8011-8011-EN AW-8011ISO Al-Fe0.7Si0.92.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
8017-8017-EN AW-8017ISO Al-Fe1.3Si2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
8030-8030-EN AW-8030ISO Al-Fe0.8Si0.32.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
8176-8176-EN AW-8176ISO Al-Fe2Si2.7100.0027100.0027100.00000271027102.7100.0979169.18
8177-8177-EN AW-8177ISO Al-Fe0.7Si0.32.7000.0027000.0027000.00000270027002.7000.0975168.56

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Qual è la densità dell'alluminio?

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

La densità è una misura della massa per unità di volume di un materiale. Viene comunemente espressa in grammi per centimetro cubo (g/cm³) o in chilogrammi per metro cubo (kg/m³). La densità dell'alluminio puro a temperatura ambiente (20°C) è tipicamente 2.70 g/cm³ (equivalente a 2700 kg/m³). Nelle applicazioni industriali, l'alluminio viene spesso utilizzato in forme legate, 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 leganti.

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

  • Trasporto: Ridurre il peso dei veicoli diminuisce direttamente il consumo di carburante e le emissioni.
  • Aerospazio: La leggerezza consente carichi utili maggiori e una gamma di volo più lunga. Circa il 70% del peso strutturale di un aereo passeggeri moderno deriva dall'alluminio e dalle sue leghe.
  • Sostenibilità: L'alluminio è facilmente riciclabile, con l'energia necessaria per il riciclaggio che è solo circa il 5% di quella richiesta per la produzione di alluminio primario, rendendolo una scelta di materiale ecologica.

Sebbene l'alluminio in sé sia relativamente morbido, tramite l'alleamento e un trattamento termico appropriato, le leghe di alluminio possono raggiungere una alta 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. Misure della massa (m): Utilizzare una bilancia per misurare direttamente la massa del campione di alluminio.
  2. Misure del volume (V): Il metodo dipende dalla forma:
    • Forme regolari (es. piattaforme, barre, tubi): Calcolare il volume misurando le dimensioni. Ad esempio, Volume di un cuboide = Lunghezza × Larghezza × Altezza; Volume di un cilindro = π × (Raggio)² × Altezza.
    • Forme irregolari: Utilizzare comunemente il metodo del dislocamento d'acqua (principio di Archimede) per misurare il volume di acqua dislocata.
  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:

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

  • Peso della piattaforma 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 delle leghe di alluminio comuni

Serie di legheGradi tipiciElementi leganti principaliDensità (g/cm³)Proprietà chiave e applicazioni
Serie 10001050/1060/107099%+ Alluminio (Al puro industriale)2.70-2.71Alta purezza, eccellente conduttività elettrica/termica, resistenza alla corrosione. Comunemente utilizzato per materiali elettrici, scambiatori di calore, imballaggi alimentari, tubazioni per attrezzature chimiche.
Serie 20002024/2014/2017Rame (Cu) come elemento legante principale2.76-2.80Alto rapporto resistenza-peso, eccellente macchinabilità, trattabile termicamente. Ampiamente utilizzato in aerospazio, strutture aeree, applicazioni militari e componenti ad alto stress.
Serie 30003003/3004/3105Manganese (Mn) come elemento legante principale2.72-2.73Buona formabilità, resistenza moderata, eccellente resistenza alla corrosione. Applicazioni comuni includono utensili da cucina, scambiatori di calore, recipienti pressurizzati e pannelli architettonici.
Serie 50005052/5083/5754Magnesio (Mg) come elemento legante principale2.66-2.70Eccellente resistenza alla corrosione, buona saldabilità, resistenza moderata ad alta. Utilizzato in applicazioni marini, pannelli automobilistici, recipienti pressurizzati 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 e estrusi architettoniche.
Serie 60636063/6063AMagnesio (Mg) e Silicio (Si) - ottimizzati per l'estrusione2.69Eccellente estrudibilità, buon finitura superficiale, resistenza moderata. Scelta principale per estrusi architettoniche, cornici di finestre, cornici di porte e applicazioni decorative.
Serie 70007075/7050/7020Zinco (Zn) come elemento legante principale2.80-2.85Massima resistenza tra le leghe di alluminio, eccellente resistenza alla fatica, trattabile termicamente. Utilizzato in aerospazio, automobili ad alte prestazioni, attrezzature sportive e applicazioni militari.

Fattori che influenzano la densità dell'alluminio

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

Elementi leganti (fattore principale):

L'aggiunta di diversi elementi all'alluminio modifica significativamente la sua densità.

Diminuire la densità:

Diminuire la densità: Aggiunta di 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: Aggiunta di 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

Fonderia: Diverse metodiche di fonderia (fonderia in sabbia, fonderia a pressione, fonderia a cera persa) possono influenzare la densità finale a causa di variazioni di porosità e struttura granulare. La fonderia a pressione produce tipicamente componenti più densi con meno vuoti.

Lavorazione per deformazione: Lamina, estrusione e forgia possono aumentare la densità riducendo la porosità e rafforzando la microstruttura. L'elaborazione a freddo generalmente porta a una densità maggiore rispetto all'elaborazione a caldo.

Trattamento termico: Il trattamento di soluzione, l'invecchiamento e l'annealamento possono influenzare la densità attraverso modifiche nella formazione di precipitati e nella struttura granulare. Un trattamento termico appropriato ottimizza sia le proprietà meccaniche che la densità.

Effetti della temperatura

La temperatura influenzza significativamente la densità dell'alluminio attraverso l'espansione termica. Quando la temperatura aumenta, 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 approssimativamente 23.1 × 10⁻⁶ /°C, il che significa che la densità diminuisce di circa il 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 nella struttura del materiale. Anche piccole quantità di porosità possono avere effetti misurabili sulla densità. I livelli tipici di porosità nelle colature di alluminio variano dal 1-5%, il che può ridurre la densità di 0.03-0.14 g/cm³. La porosità è influenzata da parametri di colatura, velocità di raffreddamento e contenuto di gas durante l'elaborazione.

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 conduttività
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 alla corrosione
Acciaio inox7.75-7.932.87-2.94Resistente alla corrosione, alta resistenza, gradi non magnetici disponibili
Rame puro~8.963.32Eccellente conduttività elettrica/termica, antimicrobico
Rame8.40-8.703.11-3.22Buona macchinabilità, aspetto decorativo, resistente alla corrosione
Lega di zinco6.60-7.202.44-2.67Buona colabilità, resistenza moderata, applicazioni di galvanizzazione
Piombo puro~11.344.20Molto pesante, morbido, schermo anti-radiazioni, problemi di tossicità

La densità dell'alluminio è approssimativamente 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 vantaggi di peso ragionevoli.

Applicazioni pratiche della densità dell'alluminio

Industria aerospaziale

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

Industria dell'imballaggio

Lattine e foglie di alluminio leggere riducono i costi di trasporto e l'impatto ambientale offrendo eccellenti proprietà di barriera.

Costruzione e architettura

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

Elettronica e dissipazione di calore

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

Sport e recreazione

Da telai di biciclette a racchette da tennis, le proprietà leggere dell'alluminio migliorano le prestazioni e riducono la fatica dell'utente negli 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 natura leggera, combinata con una eccellente resistenza alla corrosione, formabilità e riciclabilità, posiziona l'alluminio come un materiale fondamentale nell'ingegneria moderna.