Acciai da Resistenza all'Urto nell'Automotive: Tipologie e Caratteristiche

L'acciaio è un materiale straordinariamente versatile, disponibile in una vasta gamma di gradi e composizioni chimiche. Nonostante la sua diversità, tutti i tipi di acciaio, compreso quello utilizzato per la lavorazione CNC, sono fondamentalmente composti da due soli elementi: ferro e carbonio. La vera differenza è data dagli elementi aggiuntivi, che ne determinano le proprietà specifiche per le diverse applicazioni. La durata e la resistenza dell'acciaio dipendono infatti da altri elementi, come manganese e fosforo, che vengono introdotti durante la sua formulazione.

In un'automobile è possibile utilizzare molti tipi diversi di acciaio. Il telaio, la trasmissione, gli assali, l'area dell'abitacolo, il cassone di carico, ecc., sono tutti componenti che possono beneficiare delle proprietà specifiche di vari acciai. Secondo la World Steel Association, il 55% del peso tipico di un'auto è dovuto all'acciaio che la compone. Con oltre 3.500 diversi tipi di acciaio, le possibilità per il suo utilizzo sono pressoché infinite, dalla produzione alla fabbricazione, fino alla lavorazione CNC. Ogni tipo ha il suo impiego e caratteristiche ottimali per soddisfare quasi tutte le esigenze.

Le diverse proprietà dell'acciaio derivano dall'utilizzo di diverse leghe, che si suddividono in quattro tipi principali che vediamo oggi.

Le Tipologie Principali di Acciaio

1. Acciaio al Carbonio

L'acciaio al carbonio ha un aspetto opaco ed è noto per essere sensibile alla corrosione. Esistono tre sottotipi di questo: acciaio a basso, medio e alto tenore di carbonio, che hanno rispettivamente circa il 0,30%, il 0,60% e l'1,5% di carbonio. Il nome stesso deriva dal fatto che contengono una quantità molto ridotta di altri elementi di lega. Il C45/AISI 1045 è un acciaio al carbonio medio adatto a parti come ingranaggi, bulloni, assi, chiavi e perni. Per le carrozzerie delle automobili, l'acciaio a basso tenore di carbonio è in genere la scelta più adatta, mentre l'acciaio ad alto tenore di carbonio è generalmente troppo fragile, poiché può rompersi in caso di impatto.

2. Acciai Legati

Gli acciai legati sono una miscela di metalli diversi, come nichel, rame e alluminio. Questi tendono a essere più economici, più resistenti alla corrosione e sono l'ideale per alcune parti di automobili, per condutture, scafi di navi e progetti meccanici. Gli acciai legati sono un gruppo di leghe di acciaio che contengono elementi leganti oltre al carbonio, come cromo, nichel, molibdeno, vanadio, manganese, tra gli altri. Questi elementi vengono aggiunti per conferire all'acciaio caratteristiche superiori in termini di resistenza, durezza, durabilità e resistenza alla corrosione. Gli acciai legati trovano applicazione in numerosi settori industriali, dall'automotive all'ingegneria meccanica, dall'energia alle costruzioni navali, e sono fondamentali per la produzione di componenti ad alte prestazioni.

Composizione Chimica degli Acciai Legati

La principale differenza tra gli acciai legati e gli acciai non legati risiede nella composizione chimica. Mentre gli acciai non legati contengono solo carbonio, gli acciai legati includono anche una varietà di altri elementi chimici che influenzano profondamente le loro proprietà. Tra gli elementi leganti più comuni vi sono:

• Cromo: Migliora la resistenza alla corrosione e all'usura, rendendo l'acciaio più resistente in ambienti aggressivi.
• Nichel: Aumenta la tenacità e la resistenza a basse temperature.
• Molibdeno: Migliora la resistenza alla temperatura e alle sollecitazioni meccaniche.
• Vanadio: Incrementa la resistenza all'abrasione e la durezza.

L'aggiunta di questi elementi consente di ottenere acciai legati con proprietà meccaniche specifiche, rendendoli idonei a soddisfare esigenze industriali molto particolari. La composizione esatta dipende dal tipo di legante utilizzato e dalla quantità che viene aggiunta all'acciaio. Un acciaio non legato, o acciaio legato di bassa qualità, è generalmente composto da una miscela di ferro e carbonio, senza aggiunta di altri elementi leganti. Questo tipo di acciaio è più economico da produrre ma presenta limitazioni in termini di resistenza alla corrosione, durabilità e tenacità rispetto agli acciai legati. Gli acciai legati sono, quindi, una scelta obbligata per applicazioni industriali che richiedono alte prestazioni, come la costruzione di componenti in grado di resistere a sollecitazioni meccaniche elevate, temperature estreme e ambienti corrosivi. La capacità di personalizzare le proprietà meccaniche attraverso l'aggiunta di leganti rende gli acciai legati la scelta ideale per molte applicazioni industriali.

Acciai Debolmente Legati e Acciai Basso Legati

Nel mondo degli acciai legati, esistono due categorie che meritano una particolare attenzione: gli acciai debolmente legati e gli acciai basso legati. Questi due tipi di acciaio si differenziano principalmente per la quantità di legante che viene utilizzata. Gli acciai debolmente legati sono caratterizzati da una bassa concentrazione di elementi leganti, che conferiscono loro alcune delle proprietà degli acciai legati, ma senza modificarne in modo significativo le proprietà meccaniche rispetto agli acciai non legati. Questi acciai sono più economici rispetto agli acciai legati ad alta concentrazione di leganti, ma offrono comunque una resistenza maggiore rispetto agli acciai non legati.

Gli acciai basso legati, d'altro canto, contengono una percentuale maggiore di elementi leganti. Sebbene non abbiano le stesse proprietà degli acciai legati ad alta lega, gli acciai basso legati presentano vantaggi significativi in termini di resistenza alla corrosione, durezza e tenacità. Questi acciai sono utilizzati in applicazioni industriali in cui è richiesta una resistenza superiore a quella degli acciai non legati, ma senza i costi elevati associati agli acciai legati ad alta lega.

Trattamenti Termici degli Acciai Legati

Il trattamento termico è uno degli aspetti fondamentali per migliorare le caratteristiche degli acciai legati. Questo processo consiste nell'esporre il materiale a temperature elevate per modificare la sua microstruttura e, di conseguenza, le sue proprietà meccaniche. I principali trattamenti termici che vengono applicati agli acciai legati includono:

• Tempra: Il processo di tempra è finalizzato ad aumentare la durezza e la resistenza agli urti degli acciai legati. Durante il trattamento, l'acciaio viene riscaldato a una temperatura elevata e successivamente raffreddato rapidamente, solitamente in acqua o olio.
• Rinvenimento: Dopo la tempra, il rinvenimento è utilizzato per alleviare le tensioni interne e ridurre la fragilità dell'acciaio. Questo trattamento consiste nel riscaldare l'acciaio a una temperatura inferiore rispetto a quella di tempratura e successivamente raffreddarlo lentamente.
• Normalizzazione: Il trattamento di normalizzazione ha lo scopo di uniformare la struttura interna dell'acciaio e di migliorarne la lavorabilità. L'acciaio viene riscaldato a una temperatura elevata e successivamente lasciato raffreddare all'aria.

Questi trattamenti sono cruciali per ottimizzare le proprietà degli acciai legati e renderli adatti a specifiche applicazioni industriali.

Trattamenti Superficiali degli Acciai Legati

Oltre ai trattamenti termici, gli acciai legati possono essere sottoposti a trattamenti superficiali per migliorarne ulteriormente le prestazioni. Tra i trattamenti superficiali più comuni applicati agli acciai legati si contano:

• Cementazione: Questo trattamento consiste nell'introdurre carbonio nella superficie dell'acciaio, migliorando la resistenza all'usura e la durezza. La cementazione è particolarmente utile per componenti che devono resistere a sollecitazioni meccaniche elevate.
• Nitrurazione: La nitrurazione è un processo che implica l'introduzione di azoto sulla superficie dell'acciaio, aumentando la resistenza alla corrosione e migliorando la durezza superficiale.
• Metallizzazione: Questo trattamento superficiale prevede l'applicazione di uno strato di metallo sulla superficie dell'acciaio, migliorando sia l'estetica che la protezione contro la corrosione.

I trattamenti superficiali sono essenziali per garantire che gli acciai legati soddisfino i requisiti specifici di resistenza e durata nel tempo, aumentando le performance in ambienti di lavoro estremi.

Applicazioni degli Acciai Legati Trattati

Gli acciai legati trattati sono utilizzati in una vasta gamma di settori industriali. Ad esempio, nell'automotive, gli acciai legati trattati sono impiegati per produrre componenti come ingranaggi, alberi motore e sospensioni, che richiedono alta resistenza all'usura e alle sollecitazioni meccaniche. Inoltre, gli acciai legati trattati sono fondamentali per la produzione di attrezzi e utensili, nonché per componenti strutturali in ambienti industriali dove è richiesta una protezione contro la corrosione. Nel settore energetico, gli acciai legati trattati sono impiegati nella realizzazione di turbine, impianti e apparecchiature che devono operare a temperature elevate o in ambienti corrosivi. Allo stesso modo, in ambito navale, gli acciai legati trattati sono utilizzati per costruire scafi di navi e altre strutture in grado di resistere agli agenti atmosferici e all'usura marina.

3. Acciaio per Utensili

L'acciaio per utensili è noto per essere duro e resistente al calore e ai graffi. Il nome deriva dal fatto che sono comunemente usati per realizzare utensili in metallo, come i martelli. In questo caso sono costituiti da elementi come cobalto, molibdeno e tungsteno.

4. Acciai Inossidabili

Gli acciai inossidabili sono probabilmente la tipologia più conosciuta sul mercato. Questi acciai sono lucidi e generalmente contengono circa il 10-20% di cromo, che è il loro principale elemento di lega. Questa combinazione consente all'acciaio di essere resistente alla corrosione e facilmente modellabile in varie forme. L'acciaio inossidabile è ampiamente utilizzato nelle automobili, soprattutto nelle carrozzerie degli autobus e nei camion, offrendo un'eccellente resistenza alla corrosione. Tuttavia, è più costoso e meno duttile dell'acciaio a basso tenore di carbonio, rendendolo meno comune per l'uso generale nella carrozzeria delle automobili.

Sistemi di Classificazione dell'Acciaio

Esistono diversi sistemi per classificare gli acciai, che aiutano a identificare le loro proprietà e applicazioni.

ASTM Grading System

Questo sistema di classificazione assegna a ogni metallo un prefisso di lettera in base alla sua categoria. Ad esempio, la lettera "A" è per i materiali in acciaio e ferro.

SAE Grading System

Qui invece viene utilizzato un numero a quattro cifre per la classificazione.

L'Acciaio nell'Industria Automobilistica

Nel 1967, il mondo ha prodotto solo 500 milioni di tonnellate di acciaio. Nel 2016 questo numero è salito a oltre 1.600 milioni. L'industria automobilistica è in continua evoluzione e richiede materiali sempre più avanzati per garantire le richieste del settore in termini di prestazioni, riduzione dei pesi e assicurare i più elevati standard di sicurezza. Gli acciai speciali sono molto importanti nell'industria automobilistica perché rispondono alle esigenze di sicurezza, efficienza e innovazione richieste dal settore. Grazie alle loro proprietà avanzate, questi acciai permettono di sviluppare strutture più leggere e resistenti, migliorando sia la performance che l'affidabilità dei veicoli.

Acciai Avanzati ad Alta Resistenza (AHSS)

Questo tipo di acciaio è il 10% più leggero dell'acciaio dolce e più resistente. I progettisti di telai si sono affidati, e lo stanno facendo attualmente con sempre maggiore impegno, all'uso di particolari acciai e leghe leggere con lo scopo di ottimizzare contemporaneamente gli aspetti di resistenza e peso. Una famiglia di materiali non è più resistente dell’altra. La famiglia degli acciai inossidabili comprende materiali duri e teneri, resistenti e deboli, flessibili e rigidi, competitivi in termini di costi e straordinariamente costosi. Lo stesso vale per la famiglia degli acciai al carbonio.

Vantaggi degli Acciai Speciali nell'Automotive

• Elevata resistenza meccanica: Assicura maggiore sicurezza per i veicoli e una durata prolungata nel tempo, anche in condizioni di utilizzo estreme.
• Riduzione del peso dei veicoli: Senza compromettere la resistenza strutturale.
• Elevata resistenza alla corrosione: Garantisce maggiore durabilità dei componenti esposti a condizioni ambientali difficili, come umidità, sbalzi termici e agenti chimici.
• Ottima lavorabilità e formabilità: Permettono di realizzare geometrie complesse, rispondendo alle esigenze di design sofisticato dell’industria automobilistica.

Gli acciai speciali sono impiegati in numerosi componenti automobilistici per garantire sicurezza, efficienza e durata nel tempo. Questi materiali non solo migliorano le prestazioni dei veicoli, ma contribuiscono anche a ridurre l’impatto ambientale dell’industria automobilistica. Molti di questi materiali sono completamente riciclabili, favorendo un’economia circolare e riducendo gli sprechi. L’efficienza nei processi produttivi consente di limitare gli scarti e aumentare la durata dei componenti. Gli acciai speciali sono una risorsa essenziale per l’industria automotive, offrendo resistenza, leggerezza e sicurezza.

Acciai ad Alta Resistenza (High-Strength Steels)

L'acciaio ad alta resistenza è una categoria di materiali metallici che combina un'elevata resistenza meccanica con una buona duttilità, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono sia prestazioni strutturali elevate che durabilità. Questi acciai sono ampiamente utilizzati in settori come l'automotive, l'edilizia e l'industria meccanica, dove la riduzione del peso, la sicurezza e la resistenza alla fatica sono fattori cruciali. L'uso di acciai ad alta resistenza permette di realizzare strutture più leggere e sicure, migliorando l'efficienza dei processi produttivi e la sostenibilità ambientale. Gli acciai ad alta resistenza si distinguono per una serie di proprietà meccaniche e fisiche che ne determinano l'idoneità a specifiche applicazioni.

Proprietà Chiave degli Acciai ad Alta Resistenza

1. Elevata Resistenza alla Trazione

• Descrizione: Gli acciai ad alta resistenza sono progettati per offrire una resistenza alla trazione molto elevata, spesso superiore a 600 MPa. Questo permette di utilizzare sezioni più sottili e leggere, mantenendo al contempo la capacità di sopportare carichi significativi.
• Vantaggi:
  • Riduzione del peso delle strutture, con conseguente diminuzione dei costi di materiale.
  • Aumento della sicurezza e della capacità di sopportare carichi dinamici, come quelli presenti nei veicoli e nei ponti.
• Esempi Comuni: Acciai al boro, acciai microlegati, acciai martensitici.

2. Buona Duttilità e Formabilità

• Descrizione: Nonostante la loro elevata resistenza, questi acciai mantengono una buona duttilità, che consente di lavorarli mediante processi come la piegatura, la tranciatura e la laminazione. La combinazione di resistenza e duttilità è particolarmente importante in applicazioni dove il materiale deve deformarsi senza rompersi, come nella formatura di parti automobilistiche.
• Vantaggi:
  • Facilità di lavorazione anche per forme complesse.
  • Migliore resistenza agli urti e alla fatica.
• Esempi Comuni: Acciai dual-phase, acciai TRIP (Transformation Induced Plasticity).

3. Eccellente Resistenza alla Fatica

• Descrizione: Gli acciai ad alta resistenza sono progettati per sopportare carichi ciclici elevati, il che li rende ideali per componenti soggetti a sollecitazioni ripetute, come molle, assali e sospensioni. La resistenza alla fatica è essenziale per garantire la durabilità e la sicurezza dei componenti sotto carichi dinamici.
• Vantaggi:
  • Prolungamento della vita utile dei componenti.
  • Riduzione dei rischi di guasti improvvisi dovuti a fatica.
• Applicazioni Tipiche: Componenti automobilistici, strutture di ponti, attrezzature industriali.

4. Resistenza alla Corrosione Migliorata

• Descrizione: Alcuni acciai ad alta resistenza, come quelli trattati con rivestimenti specifici o legati con elementi come cromo e nichel, offrono anche una resistenza migliorata alla corrosione, rendendoli adatti per applicazioni in ambienti aggressivi.
• Vantaggi:
  • Migliore durata in ambienti corrosivi.
  • Minore necessità di manutenzione e costi associati.
• Applicazioni Tipiche: Infrastrutture esposte all'ambiente esterno, componenti marini, strutture industriali.

Questo grafico evidenzia come gli acciai ad alta resistenza siano ampiamente utilizzati nei settori automobilistico, edilizio e industriale, dove le prestazioni meccaniche elevate e la durabilità sono essenziali.

Vantaggi Complessivi degli Acciai ad Alta Resistenza

1. Riduzione del Peso

• Descrizione: L'uso di acciai ad alta resistenza permette di ridurre lo spessore dei materiali utilizzati nelle strutture, senza compromettere la capacità portante. Questo si traduce in una significativa riduzione del peso, che è particolarmente vantaggiosa nelle applicazioni automobilistiche e aerospaziali.

2. Miglioramento della Sicurezza

• Descrizione: Grazie alla loro elevata resistenza e capacità di assorbire energia, gli acciai ad alta resistenza contribuiscono a migliorare la sicurezza delle strutture e dei veicoli, riducendo i rischi associati a urti e carichi dinamici.

3. Efficienza Economica a Lungo Termine

• Descrizione: Sebbene il costo iniziale degli acciai ad alta resistenza possa essere superiore rispetto agli acciai tradizionali, la riduzione del peso e l'aumento della durabilità dei componenti portano a risparmi significativi nel lungo termine, sia in termini di materiali che di costi operativi.

Sfide e Svantaggi degli Acciai ad Alta Resistenza

1. Complessità di Lavorazione

• Descrizione: La maggiore resistenza di questi acciai comporta una lavorazione più complessa, richiedendo attrezzature più avanzate e processi di fabbricazione specializzati. Questo può aumentare i costi di produzione e richiedere tempi di lavorazione più lunghi.

2. Costo Iniziale Maggiore

• Descrizione: Gli acciai ad alta resistenza hanno un costo per unità di peso superiore rispetto agli acciai tradizionali, il che può rappresentare una barriera per alcune applicazioni, specialmente in settori sensibili al costo.

3. Suscettibilità alla Frattura Fragile

• Descrizione: In alcune condizioni, come a basse temperature o sotto carichi impulsivi, gli acciai ad alta resistenza possono essere più suscettibili alla frattura fragile rispetto agli acciai a bassa resistenza. Questo richiede un'attenta considerazione delle condizioni operative e del design.

Gli acciai ad alta resistenza rappresentano una soluzione avanzata per soddisfare le esigenze di applicazioni critiche in cui la combinazione di resistenza meccanica, durabilità e leggerezza è fondamentale. Sebbene richiedano investimenti iniziali maggiori e una lavorazione più complessa, i benefici a lungo termine in termini di prestazioni, sicurezza ed efficienza economica sono significativi.

L'Importanza della Deformazione Programmata negli Impatti

Le vetture di oggi fanno uso di acciai moderni in grado di offrire, allo stesso tempo, particolari doti di comportamento a crash e resistenza strutturale alla deformazione torsionale e flessionale. Ma la solidità di un'auto non è l'unico parametro da tener sotto controllo; non bisogna infatti dimenticare che anche il peso (sarebbe più corretto dire la massa) ha la propria importanza! È proprio partendo da questi presupposti che i progettisti di telai si sono affidati, e lo stanno facendo attualmente con sempre maggiore impegno, all'uso di particolari acciai e leghe leggere con lo scopo di ottimizzare, contemporaneamente, gli aspetti di cui sopra.

Gli acciai appartenenti alle zone urtate si ritrovano a lavorare in regime di deformazione plastica. Sfruttando quindi le caratteristiche di deformabilità, i progettisti creano profili e strutture tali da offrire deformazioni già previste in fase di progetto della vettura. Questo è fondamentale per la sicurezza passiva, poiché permette di dissipare l'energia dell'impatto in modo controllato, proteggendo l'abitacolo.

Le due immagini mostrano l'andamento delle linee di carico per un urto frontale e laterale riferito alla Mercedes Classe C del 2013 e alla nuova CLS di Casa Mercedes. È un'importantissima proprietà che permette di calcolare il peso specifico di un acciaio; l'acciaio con densità inferiore offre, a parità di volume impiegato, un peso più basso.

Acciaio per Molle

I componenti in acciaio per molle sono molto importanti e vengono utilizzati nei prodotti per assorbire gli urti e migliorare il movimento. Nell'acciaio per molle, uno degli elementi più importanti è il silicio, che offre durata e flessibilità. L'acciaio per molle è un tipo speciale di acciaio, utilizzato principalmente nella produzione di molle. Ha un'elevata elasticità, un'alta durata, un basso creep e altre caratteristiche, e può migliorare la stabilità, il comfort e la sicurezza dell'auto. Grazie alla sua eccellente tenacità e all'elevata resistenza, è in grado di soddisfare i requisiti di resistenza ed elasticità dei materiali richiesti dagli ingegneri meccanici. L'acciaio per molle ha eccellenti caratteristiche di alta resistenza, elevata elasticità, resistenza alla corrosione, buona resistenza alla fatica e alle alte temperature, e può sopportare effetti di stress elevati. L'acciaio per molle è ampiamente utilizzato nell'industria medica per la sua eccellente elasticità, resistenza e durata.

Esistono diversi tipi di acciaio per molle, ciascuno con la propria composizione, proprietà e applicazioni:

• 1074 e 1075: Sono acciai per molle ad alto tenore di carbonio.
• 5160 (o A689): È un acciaio basso legato al cromo. Viene utilizzato nel settore automobilistico per molle a balestra, spade e alcuni utensili per impieghi gravosi. È adatto per molle elicoidali e barre di torsione.
• A666 (o 301): È un acciaio inossidabile temperato a molla. Viene utilizzato in ambienti in cui sono richieste resistenza alla corrosione e flessibilità.

L'acciaio per molle ha un'elevata resistenza perché passa attraverso la fase di indurimento.

Proprietà Fondamentali dell'Acciaio per la Progettazione Automobilistica

Quando si analizzano le caratteristiche "prestazionali" di un acciaio, si considerano alcune proprietà che costituiscono quella che possiamo pensare come la carta d'identità dell'acciaio stesso. Queste caratteristiche sono proprio quelle che ogni progettista prende in considerazione durante l'analisi di fattibilità di un progetto e quindi in fase di realizzazione del veicolo. È evidente che il discorso tecnico deve trovare perfetta corrispondenza con la questione economica, una voce che molto spesso condiziona la realizzazione di un sottosistema.

Carico di Rottura

Con questa voce i tecnici indicano lo sforzo massimo che un acciaio è in grado di sopportare prima di raggiungere la rottura. Normalmente viene indicato in N/mm^2, ma a volte, i tecnici più nostalgici e restii ad utilizzare il Sistema Internazionale, propongono la vecchia unità di misura kg/cm^2. Il carico di rottura assume un'importanza strategica nella fase di progettazione e dimensionamento di un componente della scocca o del telaio, e ciò per due motivi fondamentali. Primo fra tutti il fatto che un componente deve lavorare in condizioni di assoluta sicurezza, ossia deve essere sottoposto, durante l'esercizio, a sforzi ben lontani dal suo limite di rottura (o carico di rottura). Questa cosa si complica ulteriormente in quanto il limite di rottura è una grandezza che viene ricavata sottoponendo alcuni provini di piccole dimensioni ad una prova di trazione che li porta a rottura. Come però molti di voi già sapranno la resistenza di un componente non è dovuta solo al tipo di materiale utilizzato ma anche alla forma che lo stesso assume una volta finito.

Limite di Snervamento

Questo parametro è anch'esso di fondamentale importanza, soprattutto quando lo si utilizza per la realizzazione delle scocche a deformazione programmata. L'acciaio, come qualsiasi altro elemento in natura, quando viene sottoposto ad uno sforzo si deforma. Se però lo sforzo è tale da non superare il limite di snervamento accade che, una volta rimossa la sollecitazione, il componente ritorna alla forma originaria. Bene, quando invece lo sforzo va oltre il limite di snervamento l'acciaio si deforma in maniera permanente e i tecnici usano dire che il materiale si trova a lavorare in regime di deformazione plastica. Ogni acciaio affronta la zona plastica in modo differente!

Fusibilità

Questa proprietà degli acciai assume importanza cruciale durante la produzione dei componenti ed è la conseguenza di comportamenti strutturali anomali. Un acciaio ad elevata fusibilità è infatti quello che consente di ottenere componenti sani e privi di inclusioni gassose, un problema che può nascere durante la fase di colata e quella successiva di solidificazione.

Saldabilità

La saldabilità è una proprietà che probabilmente non ha bisogno di grandi spiegazioni; si tenga però conto che le problematiche principali legate a questo tipo di lavorazione sono quelle che coinvolgono l'unione di materiali molto differenti tra loro (leghe ed acciai, alluminio e acciaio) e quelle relative alla corretta realizzazione dei cordoni di saldatura, un aspetto imprescindibile per garantire le necessarie doti di resistenza dell'assieme.

Resistenza alla Corrosione

È un aspetto contro il quale i costruttori stanno lottando tuttora; quella che viene comunemente definita corrosione è in realtà un comportamento naturale dell'acciaio che reagendo con alcuni elementi dell'ambiente circostante modifica la propria struttura a discapito delle corrette doti di resistenza. E, come noto, uno dei principali metodi utilizzati dai costruttori per combattere la tendenza alla corrosione è la famosa zincatura. Si tenga conto a questo proposito un fatto di importanza basilare: la zincatura inibisce la corrosione della scocca perché evita che l'acciaio puro venga a contatto con l'aria ambiente. Se però il pannello viene inciso, per opera di un graffio o di un urto, avviene che acciaio e zincatura vengono esposti contemporaneamente all'ambiente. Ciò provoca un immediato processo di deterioramento della zona interessata.

Una tipica carrozzeria dell'auto è formata da una lamiera laminata a freddo di calibro 22 o 24, spesso zincata o con l'aggiunta di qualche altro inibitore di corrosione. Il Maggiolino VW originale era tutto arrotondato e imbottito, di conseguenza il materiale poteva essere reso molto più sottile rispetto alle auto con grandi superfici piane.

Durezza

Il significato di durezza utilizzato in campo ingegneristico è leggermente diverso da quello dell'accezione più comune; con durezza i tecnici indicano l'attitudine di un materiale a non farsi scalfire (o penetrare). Il concetto di durezza lo si può bene immaginare pensando di voler incidere una superficie con un oggetto tagliente. Più quest'operazione risulta difficile più il materiale è duro.

Resistenza alla Fatica

È una proprietà di tale importanza che ancora oggi vengono sviluppati studi appositi per approfondire la conoscenza di questo temibile fenomeno. La fatica è un concetto complicato per i non addetti ai lavori e quindi ora cercherò di fornire una spiegazione semplice. Gli ingegneri che progettavano componenti di macchine alla fine dell'800 e ai primi del '900 si accorsero ben presto che molte strutture, o singoli elementi, collassavano d'improvviso anche se sottoposti a sforzi di esercizio sensibilmente inferiori rispetto a quelli che erano in grado di sopportare. Studi ed esperimenti misero in luce un aspetto di cui sino ad allora non si era tenuto conto: gli acciai durante il loro lavoro si affaticano! In altre parole ciò che accade è che il materiale quando viene sottoposto a continui cicli di carico e scarico (intendendo con scarico e scarico le variazioni di sforzo tra i valori minimi e massimi) si affatica, ossia tiene, in un certo senso, memoria delle fatiche sopportate calando, nel tempo, il proprio valore di resistenza a rottura. Ciò però avviene sino a quando ci si avvicina ad un valore al di sotto del quale il materiale mantiene indefinitamente le proprie doti di resistenza. Progettare quindi un componente a fatica significa costruirlo in modo tale da assicurare la resistenza a rottura del componente stesso per un numero di ore pressoché infinito. Questo concetto viene più facilmente applicato al mondo automobilistico.

Questo storico crash test di Mercedes-Benz del 1962 mostra l'impegno precoce nella sicurezza automobilistica attraverso test sistematici.

tags: #acciai #da #resistenza #urto #automobile