Dossier aeronautica, le leghe per la produzione aerea. Questo articolo fa parte del più ampio dossier aeronautica già pubblicato per singole sezioni.
Il dossier aeronautica pubblicato in questo sito ha diverse sezioni. Qui la parte tecnica, dedicata alle leghe. Si noterà come ogni mezzo areo “pretenda” una lega a se stante. E’ impressionante!
Sul Magnesio a carattere generale. Sezione tecnica del Dossier Aeronautica.
Il magnesio è un metallo unico grazie a bassa densità unita e buona elasticità. Non va dimenticata l’elevata resistenza specifica. Sono tutti dati che sono normalmente evidenziati nelle mappe di Ashby.
Le leghe di magnesio possiedono anche una buona lavorabilità alle macchine utensili grazie alla colabilità. Va considerata anche la stabilità dimensionale. Un fattore che conferisce una velocità di ritiro costante durante la solidificazione. Quindi la quasi assenza di stress dovuto al ritorno alle dimensioni originarie.
Queste caratteristiche, fanno del magnesio e delle sue leghe, materiali appetibili per l’industria dei trasporti ed aeronautica. La possibilità del suo impiego, come materiale strutturale, permette di ridurre il peso dei veicoli. Conseguentemente si contrae il consumo di carburante. Questo in accordo con un obbiettivo per le case automobilistiche Europee e del Nord America. La riduzione del 30% delle emissioni di CO2.
Infine ci sono delle considerazioni economiche dal forte aumento dei prezzi dei metalli. Infatti la dinamica dei prezzi del magnesio ha favorito il suo grande e recente sviluppo nell’industria. Questo attraverso le leghe e nuove applicazioni tecnologiche.
APPLICAZIONI DEL MAGNESIO
LE LEGHE PER L’AERONAUTICA
Ci sono delle qualità che fanno preferire il Magnesio, rispetto ad altre leghe, nella produzione di componenti aeronautici. Queste sono la bassa densità e la resistenza specifica. Questo perché c’è una sempre maggiore richiesta di riduzione di peso e migliore affidabilità del prodotto. Il Magnesio è utilizzato molto nella parte del compressore nei motori aeronautici. Si trova anche nella struttura portante del velivolo e nei cerchioni del carrello.
In particolare il Magnesio offre un buon rapporto resistenza/densità nei prodotti ottenuti per colata. Si aggiunge a un rapporto, altrettanto buono, tra rigidezza e densità, nei prodotti ottenuti per deformazione plastica. Il tutto unito alle caratteristiche di resistenza a temperature elevate, a impatto e fatica.
Solitamente vengono impiegate le seguenti leghe, che inoltre posseggono ottima resistenza alla corrosione:
ZE41 (Mg-4.2Zn-0.7Zr-1.3MM)
QE22 (Mg-0.7Zr-2.5Nd-2.5Ag)
WE43 (Mg-4Y-3.25Nd-0.5Zr)
I prodotti colati in sabbia trovano impiego nei velivoli corazzati. Per presso-fusione si ottengono componenti di radar.
LE LEGHE PER ELICOTTERI
E’ solitamente l’industria bellica interessata al Magnesio. Le leghe solitamente utilizzate erano la ZE41 e la QE22 per la proprietà di resistenza ad elevate temperature. Recentemente sono state sostituite dalle WE43 e WE54. Si tratta di leghe contenenti Ittrio, Neodimio e Zirconio. L’obiettivo è abbinare un buon comportamento a creep, con una eccellente resistenza a corrosione tramite rivestimenti al plasma. Rivestimenti contenti Cadmio e allumino-ceramici.
LE LEGHE PER LA MISSILISTICA
La resistenza e la rigidità, abbinate alla facilità di produzione sono importanti. Aggiungendo la bassa densità, le leghe a base di Magnesio sono materiale appetibile per l’industria missilistica e spaziale. Tuttavia, i progettisti di sonde spaziali e di impianti missilistici, richiedono anche altre caratteristiche. Si tratta degli sbalzi termici dovuti sia al riscaldamento aerodinamico sia al passaggio in zone d’ombra. Quindi il contatto con alcuni componenti di combustibili liquefatti. Va considerato il bombardamento da radiazioni elettromagnetiche ad onda corta. L’alta energia di frizione e i colpi da micro meteoriti. Infine la presenza di vuoto con pressioni dell’ordine 10-11 mmHg.
Solitamente vengono utilizzate leghe di Magnesio sotto forma di:
– Laminati: per coperture, rinforzi, paratie formate e pannelli del piano di comando. Anelli, condotti di aria, coni e corpi degli espulsioni. Serbatoi del sistema pneumatico delle antenne di radar e dei portelli. Infine nelle traverse.
– Estrusi: carenature esterne, supporti e staffe. Traverse del piano di comando dell’impianto idraulico e dei collegamenti.
– Fusione: alette d’irrigidimento degli anelli del motore. Settori delle ali ed elementi di sostegno.
Vengono impiegate leghe EZ33 per fusione in sabbia nella costruzione del razzo di ricerca “Skylark”. In generale si hanno informazioni scarse sulle leghe impiegate nell’industria missilistica. In linea di massima la tipologia di lega del tipo ZK51, contenenti Zinco e Zirconio è in uso. Va considerata anche la lega ZE41 per ottenere componenti strutturali per fusione. Al contrario le leghe del tipo LA141 trovano impiego per le basse temperature.
CONCLUSIONI
Il dossier aeronautica ha diverse sezioni. In questo spezzone si è voluto dar risalto alle leghe di Magnesio per l’industria aerospaziale e bellica. Ci sono altrettanti spunti pubblicati nella sezione “Grandi dossier”. Nel complesso il dossier aeronautica conta 4 studi.
