3003 è la lega da scegliere quando la forma del pezzo conta più della sua resistenza. Si imbutisce e si tornisce più di quasi qualsiasi altro alluminio lavorato, resiste all'uso esterno e a contatto con alimenti senza rivestimento, e si salda con normali attrezzature di officina. Ciò che non può fare è fornire resistenza strutturale o lavorarsi come un grado a taglio libero.
Questo compromesso è l'intera storia della lega, e la maggior parte degli errori di specifica deriva dal vederne solo metà. Un acquirente sceglie il 3003 per un serbatoio, un condotto o un nucleo di radiatore, poi chiede allo stesso materiale di sopportare carichi o mantenere una tolleranza in un centro di lavorazione, cosa che non può fare.
Cos'è la lega di alluminio 3003
3003 alluminio è una lega Al-Mn non trattabile termicamente della serie 3xxx, registrata come UNS A93003 e nota in Europa come EN AW-3003, o AlMn1Cu. Il manganese all'1,0–1,5% è l'unica aggiunta deliberata, e aumenta la resistenza di circa il 20% rispetto all'alluminio commercialmente puro 1100 senza sacrificare la formabilità o la resistenza alla corrosione.
Non esiste una fase di invecchiamento, quindi il laminatoio crea l'intera resistenza mediante riduzione a freddo. Questo singolo fatto spiega sia il sistema dei temperamenti sia la principale limitazione d'impiego: qualsiasi successiva fase di ricottura o saldatura restituisce localmente la resistenza.
La lega è stata standardizzata negli anni '30 ed è ora tra i gradi di alluminio laminato a più alto volume al mondo. L'approvvigionamento è ampio, il prezzo è stabile, ed è disponibile in più temperamenti di qualsiasi altro grado della serie 3xxx.
Composizione chimica e norme
I limiti riportati di seguito sono la composizione registrata per il 3003 e sono condivisi da ASTM B209 ed EN 573-3. Tutti i valori sono in percentuale in peso.
| Elemento | Limite (wt %) |
| Silicio (Si) | ≤ 0,60 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0,70 |
| Rame (Cu) | 0.05 - 0.20 |
| Manganese (Mn) | 1.00 – 1.50 |
| Zinco (Zn) | ≤ 0,10 |
| Titanio (Ti) | ≤ 0,05 |
| Altri, ciascuno | ≤ 0,05 |
| Altri, totale | ≤ 0.15 |
| Alluminio (Al) | Resto |
Questa tabella è standard e completa, quindi non c'è nulla da negoziare. Due punti, tuttavia, traggono in inganno gli acquirenti.
Magnesio e cromo non sono specificati separatamente per il 3003 in nessuna delle due norme, quindi qualsiasi residuo rientra nel limite dello 0,05% “altri, ciascuno”. Alcuni certificati di laminatoio stampano Mg ≤ 0,05 e Cr ≤ 0,05 per rendere esplicito quel limite implicito, ed è per questo che due schede tecniche possono sembrare diverse pur descrivendo esattamente la stessa lega.
Lo stesso materiale porta designazioni diverse nei vari sistemi, e la norma di prodotto cambia con la forma acquistata.
| Barra e Tondino | Denominazione | Norme di prodotto applicabili |
| 6–400 mm | 3003 / A93003 | ASTM B209 (lamiera, piastra), B210 (tubo trafilato), B211 (barra, tondino, filo), B221 (profili estrusi) |
| IT | EN AW-3003 / AlMn1Cu (DIN 3.0517) | EN 573-3 (chimica), EN 485 (laminati), EN 754 (trafilati), EN 755 (estrusi) |
| ISO | AlMn1Cu | Nota: Il contenuto di alluminio è il resto. I massimi dei singoli elementi sono secondo le norme ASTM ed EN. La composizione completa secondo il grado ASTM ordinato sarà confermata sul MTC. |
| JIS | A3003 | JIS H4000 / H4040 / H4080 |
| GB | 3003 | GB/T 3190, GB/T 3880 |
Se un disegno riporta solo “3003” e nient'altro, confermare la forma del prodotto prima di concordare il prezzo. I materiali laminati ed estrusi seguono norme diverse, definizioni di temperamento diverse e minimi meccanici diversi, e il divario è sufficientemente ampio da cambiare un progetto.
Proprietà meccaniche in base al trattamento termico
Il temperamento determina questi numeri molto più della chimica. La riduzione a freddo dallo stato ricotto raddoppia approssimativamente la resistenza a trazione e rimuove gran parte della duttilità, e ogni passo di questo è deliberato.
| Proprietà | 3003-O (ricotto) | 3003-H14 (mezzo duro) | 3003-H18 (completamente duro) |
| Resistenza a trazione, Rm (MPa) | 95 – 130 | 140 – 180 | ≥ 185 |
| Resistenza allo snervamento, Rp0,2 (MPa) | ≥ 35 | ≥ 115 | ≥ 165 |
| Allungamento (%) | ≥ 25 | ≥ 5 | ≥ 3 |
| Durezza (HB) | ≈ 28 | ≈ 40 | ≈ 55 |
Per i laminati piani, H14 è il default operativo e O è il temperamento che si specifica intenzionalmente. Scegliere O quando il pezzo verrà imbutito profondamente, tornito o piegato strettamente dopo la fornitura, H14 quando deve mantenere la forma attraverso una formatura leggera, e H18 quando non verrà formato affatto. I dettagli del percorso mezzo duro, i suoi raggi di piegatura e i suoi limiti di formatura si trovano nella nostra guida al 3003-H14.
I valori minimi dipendono dallo spessore, quindi un valore citato senza uno spessore non è utilizzabile. ASTM B209 abbassa il minimo di allungamento man mano che la lamiera diventa più sottile, e EN 485-2 pubblica valori H14 leggermente superiori rispetto ad ASTM: un intervallo di trazione di 145–185 MPa con un minimo di snervamento di 125 MPa. Indicare la norma applicabile sull'ordine e leggere i valori certificati dal documento di ispezione fornito con la colata.
Proprietà fisiche
Questi sono i valori alla base della maggior parte dei calcoli termici e di peso. Densità e modulo sono effettivamente fissi, mentre i valori di conducibilità variano leggermente con il temperamento.
| Proprietà | Valore |
| Densità | 2,73 g/cm³ |
| Intervallo di fusione | ≈ 640 – 655 °C |
| Conducibilità termica | ≈ 160 – 190 W/(m·K), massima nel temperamento ricotto |
| Conducibilità elettrica | ≈ 40 – 44 % IACS |
| Dilatazione termica, 20–100 °C | 23,1 µm/(m·K) |
| Modulo elastico | ≈ 69,5 GPa |
| Intervallo di ricottura | 350 – 400 °C |
La densità è il valore che di solito decide un progetto. A 2,73 g/cm³, il 3003 pesa circa un terzo dell'acciaio, ed è per questo che sostituisce la lamiera zincata in serbatoi, canalizzazioni e rivestimenti. La conducibilità termica è buona ma ben al di sotto del rame, quindi la lega compete sul peso e sul costo piuttosto che sul trasferimento di calore puro.
Scelta di un temperamento
Il temperamento che si indica fissa l'equilibrio tra resistenza e quanta formatura il pezzo può ancora sopportare. La maggior parte del volume è in O, H14 e H22; gli altri esistono per uno specifico processo o uno specifico stato di sollecitazione.
| Temperamento | Cos'è | Utilizzo tipico |
| O | Ricotta, completamente morbida | Imbutitura profonda, tornitura, stampaggi complessi |
| H12 | Quarter hard | General forming where a little strength helps |
| H14 | Semiduro | Roofing, siding, tanks, cookware, general fabrication |
| H16 | Three-quarter hard | Pannelli strutturali, insegne |
| H18 | Pieno duro | Flat panels with no post-supply forming |
| H22 | Strain-hardened, then partly annealed | Parts formed after delivery, where H14 would crack |
| H112 | As-fabricated, no strain-hardening control | Thick plate and heavy-gauge structural work |
H22 è il temper che gli acquirenti trascurano più spesso. Offre una resistenza vicina a H14 con una duttilità sensibilmente migliore, il che conta quando la formatura avviene nel vostro stabilimento anziché al laminatoio e il pezzo deve piegarsi senza incrinarsi.
Dove si sceglie il 3003 — e dove no
Il 3003 vince quando quattro requisiti si presentano insieme: facilità di formatura, resistenza alla corrosione di grado outdoor, saldatura semplice e basso costo per chilogrammo. Rimuovete uno solo di questi e di solito un'altra lega si aggiudica il lavoro.
Specificate il 3003 quando:
- Il pezzo è imbutito in profondità, tornito o piegato severamente, e lo spessore finito è determinato dallo stampo anziché dalla sollecitazione.
- Il gruppo è brasato, oppure si tratta di un radiatore, condensatore, evaporatore o piastra di raffreddamento.
- Il servizio è outdoor, in atmosfera marina, a contatto con alimenti o in ambiente blandamente chimico, e preferite non aggiungere un rivestimento.
- Il volume è elevato e una lega stabile e ampiamente disponibile conta più dell'ultimo paio di punti percentuali di resistenza.
Passate a un'altra qualità quando:
- La sollecitazione di progetto supera il limite dell'H18, che 5052 in H32 o in una lega trattabile termicamente si gestisce facilmente.
- Il pezzo è lavorato alle macchine utensili anziché formato.
- Un temper incrudito a freddo deve mantenere la piena resistenza attraverso una saldatura.
- È richiesta l'anodizzazione decorativa da materiale colato in continuo.
La lavorabilità meccanica è la limitazione che sorprende di più gli acquirenti, perché sulla carta il 3003 sembra un metallo di uso generale. La qualità è troppo tenera e duttile per formare un truciolo pulito: si spalma, si accumula sul tagliente e lascia una finitura scadente. Per pezzi torniti, fresati o forati, il 6061-T6, il 6262 o il 2011 sono le scelte corrette, e il costo extra del materiale viene normalmente recuperato nel tempo ciclo.
Applicazioni dell'alluminio 3003
Scambiatori di calore, radiatori e lamierino per brasatura
Il singolo impiego più importante del 3003 è come strato centrale del lamierino placcato per brasatura. Una costruzione tipica è 4343/3003/4343, oppure 4045 su una o entrambe le facce, dove la pelle in 4xxx fonde nel forno mentre il nucleo in 3003 rimane solido.
È questa struttura che rende possibile uno scambiatore di calore brasato senza filler aggiunto. La pelle fluisce nel giunto per azione capillare, e il nucleo porta la resistenza e mantiene i canali del fluido a dimensione.
I pezzi costruiti in questo modo includono radiatori per auto, condensatori, evaporatori, intercooler aria-carica, nuclei riscaldatori, alette per batterie di climatizzazione e le piastre di raffreddamento a liquido utilizzate nei pacchi batteria e nell'accumulo di energia. Il lamierino semplice in 3003 e il materiale per alette coprono l'estremità a basso costo dello stesso mercato, dove il carico di brasatura è leggero ma lo stampaggio e la formatura decidono comunque il temper.
Edilizia, coperture e HVAC
Il 3003 è un materiale di rivestimento predefinito per coperture, rivestimenti, grondaie, scossaline e pannelli murali. Si ossida naturalmente senza rivestimento protettivo, e si rulla e si piega nei profili richiesti da questi sistemi.
Le stesse proprietà lo portano nelle canalizzazioni, nei rivestimenti isolanti per tubazioni, negli involucri HVAC e nei prodotti per il drenaggio. Dove un progetto richiede colore, lamiera in alluminio 3003 accetta verniciatura o una finitura in coil preverniciato.
Trasporti e automotive
Il settore dei trasporti utilizza la lega dove peso e costo di fabbricazione contano più della resistenza: serbatoi del carburante, coppe dell'olio, pannelli di carrozzeria per rimorchi e camion, vassoi per batterie e staffe non strutturali.
Lo stesso settore la consuma a tonnellate negli scambiatori di calore per veicoli, che è la più grande applicazione automotive per volume. La domanda di previsione e di fabbricazione in questo ambito decide di solito se un ordine al laminatoio viene eseguito in O o H14.
Alimentare, chimico e fabbricazione generale
Il servizio a contatto con alimenti e in ambiente blandamente corrosivo è un adattamento naturale: pentolame, vassoi per la lavorazione alimentare, serbatoi di stoccaggio, apparecchiature chimiche leggere e componenti per tubazioni di acqua dolce.
Oltre a ciò, la qualità copre il lavoro generale di lamiera — involucri, insegne, targhette, finiture per mobili, riflettori per illuminazione e contenitori elettrici formati — ovunque una resistenza moderata sia sufficiente e si desideri una superficie pulita.
Come si confronta il 3003
Rispetto alle leghe con cui viene più spesso messo a confronto, il 3003 si colloca al centro del gruppo non trattabile termicamente e ben al di sotto di quelle trattabili termicamente.
LegaRinforzata medianteResistenza a un temper comuneMiglior motivo per sceglierla1100Incrudimento a freddoH14 ≈ 110 – 145 MPaMassima conduttività e purezza anticorrosiva3003Incrudimento a freddoH14 ≈ 140 – 180 MPaL'equilibrio di uso generale3004Incrudimento a freddoH34 ≈ 215 – 240 MPaLamierino ad alta resistenza e materiale per contenitori5052Incrudimento a freddoH32 ≈ 210 – 260 MPaServizio marino e in pressione6061Trattamento termicoT6 ≥ 290 MPaParti strutturali e lavorate alle macchine
La decisione contro il 6061 riguarda il processo più che le proprietà. Se il pezzo è formato da lamiera piana in volume, il 3003 è più economico e più duttile; se è lavorato alle macchine, saldato in un telaio portante o chiamato a sopportare sollecitazioni, il 6061 vince e il 3003 non può competere.
Il confronto completo fianco a fianco, compreso il comportamento alla corrosione e alla saldatura, si trova nel nostro confronto 3003 vs 6061. Dove la questione è quale lega laminata si adatta a un contenitore o a un pannello, il confronto tra lamiere 3104 vs 3003 vs 3004 segue lo stesso percorso decisionale.
Conclusione
Il 3003 è una lega di lamiera Al-Mn di uso generale, e il suo compromesso è un basso limite di resistenza: l'H18 raggiunge solo circa 185 MPa di carico di rottura, ben al di sotto del 5052-H32 o del 6061-T6, e la qualità si lavora male alle macchine. Si guadagna il suo posto attraverso la formabilità, la resistenza alla corrosione, la saldabilità e il comportamento alla brasatura, non attraverso la capacità di carico.
Forniamo il 3003 come lamiera, piastra, coil, nastro, tubo, barra e filo in O, H12, H14, H18, H22 e H112, in dimensioni standard o su vostro disegno, con un MOQ basso e un tempo di consegna di 10–60 giorni. Ogni ordine viene spedito con certificato di collaudo del laminatoio, e i rapporti SGS sono disponibili su richiesta.
Inviateci il vostro temper 3003, spessore e disegno, e confermeremo disponibilità, prezzo e tempi di consegna.
Domande frequenti
Qual è la resistenza massima con cui posso progettare nel 3003?
Circa 185 MPa di carico di rottura in H18 secondo ASTM B209, la tempra più dura a cui il grado viene laminato. H14 e H22 si collocano più in basso e scambiano resistenza per formabilità. Se lo sforzo di progetto supera il limite dell'H18, passare a 5052-H32 o a una lega trattabile termicamente.
Qual è la quantità minima d'ordine e il tempo di consegna per il 3003?
Le tempre e le dimensioni standard sono disponibili a magazzino; qualsiasi cosa al di fuori di tale range viene prodotta con MOQ basso, tipicamente 10–60 giorni, a seconda della lega, delle dimensioni e della lavorazione. Lastre, piastre, coil, nastri, tubi, barre e fili sono tutti forniti.
Cosa devo inviare per un preventivo del 3003?
Quattro dettagli definiscono la maggior parte delle richieste:
- Tempra e spessore, perché i minimi meccanici dipendono da entrambi.
- Forma del prodotto — lastra, piastra, coil, nastro, tubo, barra o filo.
- La norma applicabile, ASTM B209 o il suo equivalente EN.
- Se è sufficiente un certificato di collaudo del produttore o se è richiesta anche una prova di terzi SGS.
Quali documenti accompagnano un ordine del 3003?
Un certificato di collaudo del produttore che riporta la chimica effettiva e i risultati meccanici del lotto. I rapporti SGS sono disponibili su richiesta a costi di prova aggiuntivi. EN 10204 3.2 aggiunge una controfirma indipendente dove un progetto lo richiede.
