È meglio la Zama o l’Ottone per i tuoi componenti in serie?

Tempo fa avevo confrontato la zama con un altro materiale molto utilizzato, l’alluminio. Se ti sei perso i miei post sull’argomento e vorresti approfondirlo, li puoi trovare cliccando sui seguenti link:
"È meglio la zama o l’alluminio per i tuoi componenti in serie?"
- "Vantaggi che la zama offre rispetto all’alluminio"

Oggi vorrei continuare il filone “Zama vs altri materiali” confrontando due leghe che contengono entrambe dello zinco: la zama, ovviamente, e l’ottone.

L’ottone è una lega formata da rame – in prevalenza – unito ad una percentuale variabile di zinco e altri componenti.

Le proprietà che caratterizzano l’ottone sono influenzate non soltanto dalla composizione chimica, ma anche dal metodo di lavorazione impiegato.

Mentre nel caso della zama il materiale viene trattato sempre attraverso la pressofusione a camera calda, l’ottone può essere plasmato sia per pressofusione a camera fredda che mediante lavorazione da barra (come la tornitura o in generale tutte le tecnologie per asportazioni da truciolo).

Tecniche di lavorazione dell'ottone a confronto con quelle di lavorazione della zama

Abbiamo già visto in passato come funziona la pressofusione a camera calda utilizzata per la produzione di componenti in zama. Se non conosci ancora questo processo, puoi approfondirlo leggendo qui: "La pressofusione a camera calda in 8 semplici step".

La lavorazione dell’ottone, invece, sfrutta due tecniche diverse a seconda delle esigenze. Queste sono la pressofusione a camera fredda la lavorazione da barra.

La pressofusione a camera fredda dell'ottone

La pressofusione a camera fredda differisce dalla camera calda per il metodo di fusione del metallo da iniettare.

In questo caso, il metallo viene sciolto in un forno esterno all’impianto di pressofusione e caricato - ciclo per ciclo - all’interno di una camera fredda, che prende banalmente il nome di “contenitore”. Da qui, poi, viene iniettato all’interno dello stampo. L’ottone lavorato attraverso questo processo viene definito “pressofuso”.

Questa tecnologia “a camera fredda” viene preferita rispetto a quella a “camera calda” per i materiali con alte temperature di fusione, come appunto nel caso dell’ottone.  La pressofusione a camera fredda offre la possibilità di ottenere spessori abbastanza ridotti e componenti complessi, con una buona rifinitura della superficie. 

Lo svantaggio principale è che un tale impianto richiede degli investimenti molto elevati, e a questi va aggiunto il costo dello stampo.

La lavorazione da barra dell'ottone

L’ottone viene trafilato in barre e poi lavorato alle macchine utensili (solitamente torni o transfert). È particolarmente adatto per le minuterie in ottone ed in generale, per tutti quei pezzi molto piccoli, che non sono realizzabili con la fusione a camera fredda.

La distinzione tra i due metodi di lavorazione è utile per comprendere le differenze attribuibili ad un componente in ottone pressofuso rispetto ad uno lavorato da barra.

A questo punto scopriamo quali sono nel dettaglio:

Caratteristiche della zama in confronto alle caratteristiche dell'ottone

Densità

La zama, si sa, è un materiale con densità abbastanza elevata.
Come abbiamo visto in passato, questo aspetto può conferire maggior qualità percepita del materiale, ma può rappresentare talvolta uno svantaggio, perché appesantisce il componente.

Come si può evincere dal grafico, l’ottone è però un materiale ancora più denso, e quindi pesante, rispetto alla zama.

Questo vuol dire che la zama diventa vantaggiosa rispetto all’ottone se nei requisiti di progetto bisogna prestare attenzione al peso del componente.

Allungamento % a rottura

Se vogliamo analizzare l’allungamento a rottura del materiale ottone, dobbiamo partire da una distinzione effettuata sulla base del tipo di lavorazione utilizzato. Sarà questo ad influenzare la percentuale di resistenza del componente.

I pezzi pressofusi, infatti, presentano valori molto bassi di allungamento, sia nel caso della zama che dell’ ottone.

Con la tornitura, invece, si ottiene un pezzo di ottone che potrà subire un allungamento percentuale molto elevato (fino al 30% circa) prima di spezzarsi.

Questo perché la lega lavorata da barra è più morbida e malleabile rispetto a quella sottoposta a pressofusione.

Resistenza allo snervamento

Anche in questo caso, la tecnica di lavorazione dell’ottone ne influenza le proprietà. La resistenza allo snervamento di un pezzo in zama risulta pertanto:

  • comparabile a quella dell’ottone estruso;
  • superiore a quella del pressofuso in lega di ottone.


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Resistenza all'urto in Joule

La resistenza all’urto della zama è molto alta e la lega migliore in assoluto, da questo punto di vista, è la ZL5. 

Possiamo poi dire che, in generale, la resistenza all’impatto della zama è paragonabile a quella della lega ottone.

Modulo di elasticità

Come materiale, la zama è meno elastica dell’ottone, anche se ovviamente si tratta di differenze non troppo significative, considerata la scarsa plasticità di entrambe le leghe.

Carico di rottura

La zama ha una resistenza alla rottura da carico paragonabile alla lega di ottone estrusa, mentre presenta un valore mediamente maggiore rispetto all’ottone pressofuso.

Durezza

I valori di durezza sono paragonabili per tutte le leghe prese in considerazione.

Anche da questo grafico, sono comunque evidenti le differenze tra l’ottone lavorato con tornitura, piuttosto che con la pressofusione.

Conduttività termica

La conduttività termica è ottima, sia nel caso della zama che dell’ottone.

È utile notare che la lega di ottone estrusa offre una conduttività termica migliore rispetto a quella pressofusa.

Resistenza elettrica

La resistenza elettrica presenta valori differenti a seconda della lega utilizzata. La scelta va quindi ponderata a seconda delle esigenze necessarie per lo specifico componente. In generale però, possiamo dire che la lega di zama più utilizzata, la ZL5, ha valori molto simili a quelli dell’ottone.


Quanto appena visto è un confronto tecnico delle caratteristiche di due leghe che potrebbero sembrare molto simili ma in realtà non lo sono.

Una valutazione di questo tipo ti può essere utile per capire:

  • come sviluppare un determinato componente in funzione del materiale scelto;
  • quale lega di zinco preferire a seconda delle tue esigenze;
  • se rivedere la tua produzione in ottone valutando la zama al suo posto.

In ogni caso, prima di prendere qualsiasi decisione, ti consiglio di parlarne sempre con un esperto del settore, capace di chiarirti ogni dubbio od incertezza.

Lavoro nel settore dal 1992 e grazie all'esperienza maturata in quasi 30 anni, sono la persona giusta per rispondere ai tuoi dubbi o domande riguardo la zama e gli altri materiali.

Inoltre ti invito a condividere questo articolo con tutti i tuoi amici e colleghi, in modo da contribuire a diffondere la conoscenza sulla zama.

"Maneggio la Zama sin da bambino e me ne occupo professionalmente a tempo pieno a partire dal lontano 1992. Amo aiutare aziende, tecnici e progettisti a trasformare le loro idee ed i loro progetti in componenti pressofusi in zama." 

Alberto Giretti