Il vantaggio principale rispetto allo stampaggio di lamiere in acciaio è la conseguente riduzione di peso, ottenibile peraltro mediante tecnologie di stampaggio analoghe a quelle tradizionali.
Gli svantaggi relativi sono così riassumibili:
- Maggior costo del materiale;
- Maggior ritorno elastico e problemi di splitting con conseguente difficoltà di lavorazione;
- Minore modulo elastico
La rigidezza richiesta è ottenibile mediante:
- Adeguata geometria: comporta sensibili modifiche alle linee esterne e quindi al design della vettura, ponendo notevoli limiti in questo senso;
- Aumento dello spessore rispetto alla lamiera in acciaio: in questo modo si aumentano ulteriormente i costi e si riduce il vantaggio in termini di peso.
Poiché in generale si desiderano mantenere le forme dei pannelli pressoché inalterate, la via più praticata è l’utilizzo di spessori incrementati.
Per avere un ordine di grandezza, si può considerare che la rigidezza flessionale di una piastra piana elastica è data in prima approssimazione dalla relazione:
|
Rigidezza flessionale di una piastra piana |
Data la differenza tra i moduli elastici tra acciaio e leghe di alluminio, per avere un valore equivalente gli spessori delle lamiere in lega leggera devono quindi essere incrementate di un fattore pari a 1.4.
Le leghe più utilizzate per lo stampaggio di pannelli carrozzeria sono alcune della serie 6000 (6009, 6015 e 6016) e la lega 5182.
Le prime sono deformate allo stato T4 e subiscono un invecchiamento artificiale durante la cottura delle vernici.
La 5182 è invece deformata allo stato ricotto (O) e la deformazione plastica ne incrementa la resistenza meccanica per incrudimento.
Le leghe 6009 e 6016 presentano una buona resistenza meccanica ed alla deformazione, e quindi all’ammaccatura, superiore anche a quella dell’acciaio.
Le leghe 6015 e 5182 hanno invece maggiore formabilità, seppur decisamente inferiore a quella dell’acciaio da profondo stampaggio.
La 6015 presenta inoltre un contenuto ritorno elastico e permette di utilizzare più facilmente gli stessi stampi impiegati per l’acciaio o di stampare componenti con forme più complesse.
La 5182 ha ottime caratteristiche di resistenza alla corrosione e di saldabilità, e viene spesso utilizzata per la produzione di intere scocche portanti.
Nella Tabella seguente sono riportate le caratteristiche meccaniche di queste leghe e della lamiera in acciaio da stampaggio.
Lega |
Stato |
UTS [MPa] |
R p0.2 [MPa] |
A50 [%] |
6009 |
T4 |
280 |
160 |
22 |
6015 |
T4 |
190 |
115 |
20 |
6016 |
T4 |
245 |
135 |
26 |
5182 |
O |
265 |
130 |
23 |
Acciaio SAE J2329 |
- |
270 (min.) |
140-260 |
34-42 (min.) |
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Proprietà meccaniche delle leghe da stampaggio
(min. = valore minimo richiesto) |
