Proprietà, tipi e applicazioni del filo di alluminio

Filo di alluminio contro filo di rame

Il rame conduce l’elettricità meglio dell’alluminio in termini di dimensioni – circa il 61% meglio in termini di sezione trasversale – ma l’alluminio pesa circa un terzo e in genere costa meno per libbra di conduttore. Questo compromesso è il motivo per cui il filo di alluminio domina le applicazioni in cui peso e costo contano più che ridurre al minimo le dimensioni del conduttore, come le linee di trasmissione di energia aeree, mentre il rame rimane lo standard in spazi più ristretti come i cablaggi di derivazione residenziale, dove un calibro più piccolo che trasporta la stessa corrente conta di più.

Principali differenze di proprietà tra filo di alluminio e rame.

Cos'è il filo di alluminio morbido

Filo di alluminio morbido , chiamato anche filo di alluminio ricotto, è un filo di alluminio che è stato trattato termicamente dopo la trafilatura per alleviare le tensioni interne e ripristinare la duttilità. Durante il processo di trafilatura, l'alluminio si indurisce man mano che viene tirato attraverso stampi progressivamente più piccoli, diventando più rigido e meno flessibile ad ogni passaggio. La ricottura inverte l'indurimento riscaldando il filo a una temperatura controllata – tipicamente 300-400°C per l'alluminio – che consente alla struttura dei grani del metallo di ricristallizzarsi in uno stato più morbido e più lavorabile.

Il risultato è un filo che si piega, si attorciglia e si forma facilmente senza rompersi, al costo di una resistenza alla trazione leggermente inferiore rispetto al filo trafilato duro che salta la fase di ricottura.

Filo di alluminio ricotto o trafilato duro

Filo di alluminio ricotto e trafilato duro a confronto per proprietà meccaniche e utilizzo.

Processo di produzione del filo di alluminio

La produzione del filo di alluminio generalmente segue queste fasi:

1. L'alluminio fuso viene colato in forma di barra, tipicamente attraverso la colata continua, producendo bobine di barra di grande diametro come materiale iniziale.
2. L'asta viene trafilata attraverso una serie di matrici progressivamente più piccole, riducendo gradualmente il diametro fino a raggiungere il diametro del filo desiderato; questo indurisce il metallo man mano che si assottiglia.
3. Nel caso del filo dolce/ricotto, il filo trafilato passa attraverso un forno di ricottura o una linea di ricottura continua, riscaldandolo per alleviare lo stress interno e ripristinare la flessibilità.
4. Il filo destinato al cavo a trefoli o intrecciato viene attorcigliato insieme in una cordatrice per formare conduttori multifilo della costruzione richiesta.
5. Il filo o il cavo finito viene avvolto in bobina e, se necessario, rivestito o isolato prima dell'imballaggio per la spedizione.

Proprietà del filo di alluminio

• Leggero — circa un terzo della densità del rame, riducendo il carico strutturale sulle infrastrutture di supporto come le torri di trasmissione.
• Resistenza alla corrosione — l'alluminio forma naturalmente un sottile strato di ossido che protegge da ulteriore corrosione, sebbene questo strato possa anche interferire con le connessioni elettriche se non adeguatamente trattato alle terminazioni.
• Dilatazione termica — L'alluminio si espande e si contrae più del rame con i cambiamenti di temperatura, un fattore di cui gli ingegneri tengono conto nella progettazione di linee aeree a lunga portata.
• Duttilità (in forma ricotta) — Il filo di alluminio morbido può essere piegato e modellato ripetutamente senza rompersi, rendendolo adatto per applicazioni di avvolgimento e formatura.
• Stabilità dei costi — l’alluminio è generalmente più abbondante e meno volatile rispetto al rame, il che costituisce un fattore determinante nelle decisioni di approvvigionamento su larga scala.

Usi e applicazioni del filo di alluminio morbido

La flessibilità del filo di alluminio morbido (ricotto) lo rende particolarmente adatto ad applicazioni che comportano piegatura, avvolgimento o formatura durante l'installazione o la produzione:

• Connettori elettrici e terminazioni — dove il filo deve essere modellato attorno ai capicorda o ai punti di connessione senza rompersi.
• Applicazioni di avvolgimento — bobine di trasformatori, avvolgimenti di motori e usi simili in cui il filo è avvolto strettamente attorno a un nucleo.
• Cavo flessibile e intrecciato — conduttori a trefoli che devono piegarsi ripetutamente durante l'installazione o in servizio, come nei cavi degli apparecchi o nei condotti flessibili.
• Filo di collegamento e messa a terra — applicazioni in cui il cavo viene fatto passare attorno a ostacoli e deve adattarsi a percorsi irregolari.
• Applicazioni elettriche generali — cablaggio di edifici, produzione di elettrodomestici e pannelli di controllo industriali in cui la flessibilità durante l'installazione riduce i tempi di manodopera.

Grafico del calibro del filo di alluminio

Calibri di filo AWG comuni con diametro approssimativo e applicazione tipica.

Poiché la conduttività dell'alluminio è inferiore a quella del rame, il filo di alluminio è generalmente di dimensioni uno o due numeri di calibro più grandi di quanto dovrebbe essere un filo di rame per la stessa capacità di trasporto di corrente: una differenza chiave nelle specifiche da tenere in considerazione quando si sostituisce l'alluminio in un progetto originariamente dimensionato per il rame.