Herstellungsprozess für Kupferlegierungsrohre
Herstellungsverfahren für Kupferlegierungsrohre (C44300, C61400, C68700, C70600, C71500) mittels Extrusion und Kaltziehen
- Kupferlegierungsrohre finden aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit breite Anwendung in der Schifffahrt, bei Wärmetauschern, in der Automobilindustrie und in anderen Industriezweigen. Das Extrusions- und Kaltziehverfahren variiert je nach Legierungszusammensetzung. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Aufschlüsselung der wichtigsten Legierungsgruppen.---
1. Rohmaterialvorbereitung
Legierungstypen und ihre wichtigsten Eigenschaften
| Legierung | Zusammensetzung | Wichtigste Eigenschaften | Gängige Anwendungen |
| C44300 | Cu-Zn-Sn (Admiralty Brass) | Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit | Kondensatoren, Wärmetauscher |
| C61400 | Cu-Al (Aluminiumbronze) | Hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit | Schiffsausrüstung, Pumpen |
| C68700 | Cu-Zn-As (arsenhaltiges Messing) | Biofouling-Resistenz | Wärmetauscher, Meerwasser |
| C70600 | Cu-Ni 90/10 | Beständigkeit gegen Meerwasserkorrosion | Entsalzung, Schiffsrohrleitungen |
| C71500 | Cu-Ni 70/30 | Überlegene Festigkeit, thermische Stabilität | Offshore-Öl und -Gas |
Knüppelvorbereitung
- Gießen: Die Knüppel werden im Stranggießverfahren oder im direkten Kühlgussverfahren hergestellt, um Homogenität zu gewährleisten.
- Heizung:
- Messing (C44300, C68700): 650–750°C
- Aluminiumbronze (C61400): 750–850 °C
- Cu-Ni-Legierungen (C70600, C71500): 800–950 °C
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2. Warmextrusionsverfahren
Wichtige Schritte
1. Schmierung des Rohlings:
- Graphit- oder Glasschmierstoff für hoch-Ni-Legierungen (C70600, C71500).
- Ölbasiert für Messing (C44300, C68700).
2. Einrichtung der Extrusionspresse:
- Matrize & Dorn: Wolframkarbid oder H13 Werkzeugstahl.
- Extrusionsverhältnis:
- Messing (C44300, C68700): 10:1 bis 20:1
- Aluminiumbronze (C61400): 8:1 bis 15:1 (höherer Druck erforderlich)
- Cu-Ni (C70600, C71500): 12:1 bis 25:1
3. Ausgabe extrudierter Rohre:
- Grobe Abmessungen (Außendurchmesser: +10–20 %, Wandstärke: +15–30 % Übergröße).
- Die Oberfläche kann eine Oxidschicht aufweisen (wird im nächsten Schritt entfernt).
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3. Entkalken und Reinigen
- Einlegen:
- Messing (C44300, C68700): Verdünnte Schwefelsäure (H₂SO₄).
- Aluminiumbronze (C61400): HNO₃ + HF (Vorsicht: aggressiv).
- Cu-Ni (C70600, C71500): HNO3 oder H2SOQ + Inhibitor.
- Mechanische Entzunderung: Bei hartnäckigen Oxiden (z. B. C61400) kann Strahlmittel zum Einsatz kommen.
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4. Kaltziehverfahren
Allgemeine Schritte (Alle Legierungen)
1. Spitze: Ein Ende ist zum Zeichnen spitz zulaufend.
2. Schmierung:
- Messing: Seifen- oder ölbasierend.
- Aluminiumbronze/Cu-Ni: Phosphatbeschichtung + Seife.
3. Zeichnungseinrichtung:
- Werkzeuge: Wolframcarbid oder PCD (polykristalliner Diamant).
- Dorne: Fest (für Präzision) oder schwimmend (für lange Rohre).
4. Reduzierung pro Durchgang:
- Messing (C44300, C68700): 25–35% Flächenreduzierung.
- Al Bronze (C61400): 15–25% (höhere Festigkeit).
- Cu-Ni (C70600, C71500): 20–30 %.
5. Zwischenglühen:
- Messing: Alle 2–3 Ziehvorgänge (400–600°C).
- Al Bronze: Alle 1–2 Ziehvorgänge (650–750°C).
- Cu-Ni: Alle 1–2 Ziehvorgänge (700–850°C).
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5. Abschließende Wärmebehandlung und Endbearbeitung
Glühen (Rekristallisation)
| Legierung | Glühtemperatur (°C) | Atmosphäre | Zweck |
| C44300 | 400–550 | Luft oder Stickstoff | Für Biegsamkeit weich machen |
| C61400 | 650–750 | Stickstoff/Wasserstoff | Stressabbau, Oxidationsschutz |
| C68700 | 450–600 | Luft | Wiederherstellung der Duktilität |
| C70600 | 700–800 | Wasserstoff/Stickstoff | Verhindern der Ni-Oxidation |
| C71500 | 750–850 | Wasserstoff/Stickstoff | Optimierung der Kornstruktur |
Endbearbeitung
- Glätten: Walzen- oder Streckenglätten.
- Zuschnitt: Sägen oder Drehen auf die gewünschte Länge.
- Oberflächenbehandlung:
- Polieren (für Wärmetauscher).
- Passivierung (HNO₃ für Cu-Ni-Legierungen).
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6. Qualitätskontrolle und Prüfung
- Maßprüfung: Lasermikrometer, Ultraschall-Wanddickenmessgeräte.
- Mechanische Prüfung:
- Zugfestigkeit (ASTM B111, B584).
- Härte (Rockwell B oder Vickers).
- Korrosionsprüfung:
- Salzsprühtest (ASTM B117) für Marinelegierungen (C70600, C71500).
- Quecksilbernitratprüfung (ASTM B154) für C44300 (Admiralty Brass).
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Vergleich der wichtigsten Unterschiede bei der Legierungsverarbeitung
| Parameter | C44300 (Messing) | C61400 (Aluminiumbronze) | C68700 (Arsenmessing) | C70600 (Cu-Ni 90/10) | C71500 (Cu-Ni 70/30) |
| Extrusionstemperatur | 650–750 °C | 750–850 °C | 650–750 °C | 800–900 °C | 850–950 °C |
| Kalte Ziehungen | 3–5 | 4–6 | 3–5 | 5–8 | 6–10 |
| Glühfrequenz | Alle 2–3 | Alle 1–2 | Alle 2–3 | Alle 1–2 | Jeder 1 |
| Endstärke | 300–400 MPa | 500–700 MPa | 350–450 MPa | 300–400 MPa | 400–550 MPa |
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Schlussbemerkungen
- Cu-Ni-Legierungen (C70600, C71500): Erfordern aufgrund der Kaltverfestigung eine strengere Prozesskontrolle.
- Al Bronze (C61400): Erfordert höhere Extrusionskräfte und sorgfältiges Glühen.
- Messing (C44300, C68700): Leichter zu verarbeiten, aber empfindlich gegenüber Entzinkung (C44300 benötigt Inhibitoren).
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