Proceso de fabricación de tubos de aleación de cobre
Proceso de fabricación de tubos de aleación de cobre (C44300, C61400, C68700, C70600, C71500) mediante extrusión y estirado en frío.
- Los tubos de aleación de cobre se utilizan ampliamente en aplicaciones marinas, de intercambiadores de calor, automotrices e industriales debido a su resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y conductividad térmica. El proceso de extrusión y trefilado en frío varía ligeramente según la composición de la aleación. A continuación, se presenta un desglose detallado para cada grupo principal de aleaciones.---
1. Preparación de la materia prima
Tipos de aleación y propiedades clave
| Aleación | Composición | Propiedades clave | Aplicaciones comunes |
| C44300 | Cu-Zn-Sn (Latón del Almirantazgo) | Excelente resistencia a la corrosión | Condensadores, intercambiadores de calor |
| C61400 | Cu-Al (Bronce de aluminio) | Alta resistencia, resistencia al desgaste | Equipamiento náutico, bombas |
| C68700 | Cu-Zn-As (Latón arsénico) | Resistencia a la bioincrustación | Intercambiadores de calor, agua de mar |
| C70600 | Cu-Ni 90/10 | Resistencia a la corrosión del agua de mar | Desalinización, tuberías de barcos |
| C71500 | Cu-Ni 70/30 | Resistencia superior, estabilidad térmica | Petróleo y gas en alta mar |
Preparación de lingotes
- Fundición: Los lingotes se funden mediante fundición continua o fundición por enfriamiento directo para garantizar la homogeneidad.
- Calefacción:
- Latón (C44300, C68700): 650–750 °C
- Bronce de aluminio (C61400): 750–850 °C
- Aleaciones Cu-Ni (C70600, C71500): 800–950°C
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2. Proceso de extrusión en caliente
Pasos clave
1. Lubricación de la pieza en bruto:
- Lubricante de grafito o vidrio para aleaciones con alto contenido de níquel (C70600, C71500).
- A base de aceite para latón (C44300, C68700).
2. Configuración de la prensa de extrusión:
- Matriz y mandril: Carburo de tungsteno o acero para herramientas H13.
- Relación de extrusión:
- Latón (C44300, C68700): 10:1 a 20:1
- Bronce de aluminio (C61400): 8:1 a 15:1 (se requiere mayor presión)
- Cu-Ni (C70600, C71500): 12:1 a 25:1
3. Salida de tubo extruido:
- Dimensiones aproximadas (diámetro exterior: +10–20%, pared: +15–30% de sobremedida).
- La superficie puede presentar una capa de óxido (que se eliminará en el siguiente paso).
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3. Descalcificación y limpieza
- Encurtido:
- Latón (C44300, C68700): Ácido sulfúrico diluido (H₂SO₄).
- Bronce de aluminio (C61400): HNO₃ + HF (precaución: agresivo).
- Cu-Ni (C70600, C71500): Inhibidor de HNO3 o H2SOQ+.
- Desincrustación mecánica: Para óxidos resistentes (por ejemplo, C61400), se puede utilizar el chorro abrasivo.
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4. Proceso de estirado en frío
Pasos generales (todas las aleaciones)
1. Punta afilada: Un extremo es cónico para facilitar el dibujo.
2. Lubricación:
- Latón: A base de jabón o aceite.
- Bronce Aluminio/Cu-Ni: Fosfatado + jabón.
3. Configuración del dibujo:
- Troqueles: Carburo de tungsteno o PCD (diamante policristalino).
- Mandriles: Fijos (para mayor precisión) o flotantes (para tubos largos).
4. Reducción por pasada:
- Latón (C44300, C68700): reducción de área del 25 al 35 %.
- Bronce de aluminio (C61400): 15–25% (mayor resistencia).
- Cu-Ni (C70600, C71500): 20-30%.
5. Recocido intermedio:
- Latón: Cada 2-3 caladas (400-600 °C).
- Bronce de aluminio: Cada 1-2 ciclos (650-750 °C).
- Cu-Ni: Cada 1–2 ciclos (700–850°C).
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5. Tratamiento térmico final y acabado
Recocido (Recristalización)
| Aleación | Temperatura de recocido (°C) | Atmósfera | Objetivo |
| C44300 | 400–550 | Aire o nitrógeno | Ablandar para doblar |
| C61400 | 650–750 | Nitrógeno/Hidrógeno | Alivio del estrés, previene la oxidación |
| C68700 | 450–600 | Aire | Restaurar la ductilidad |
| C70600 | 700–800 | Hidrógeno/Nitrógeno | Prevenir la oxidación del Ni |
| C71500 | 750–850 | Hidrógeno/Nitrógeno | Optimizar la estructura del grano |
Procesamiento final
- Alisado: Alisado con rodillo o mediante estiramiento.
- Corte: Aserrado o corte rotativo a la longitud deseada.
- Tratamiento de superficie:
- Pulido (para intercambiadores de calor).
- Pasivación (HNO₃ para aleaciones de Cu-Ni).
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6. Control de calidad y pruebas
- Controles dimensionales: Micrómetros láser, medidores ultrasónicos de espesor de pared.
- Ensayos mecánicos:
- Resistencia a la tracción (ASTM B111, B584).
- Dureza (Rockwell B o Vickers).
- Pruebas de corrosión:
- Prueba de niebla salina (ASTM B117) para aleaciones marinas (C70600, C71500).
- Prueba de nitrato de mercurio (ASTM B154) para C44300 (latón de la Armada).
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Comparación de las principales diferencias en el procesamiento de aleaciones
| Parámetro | C44300 (Latón) | C61400 (Bronce de aluminio) | C68700 (Latón arsenical) | C70600 (Cu-Ni 90/10) | C71500 (Cu-Ni 70/30) |
| Temperatura de extrusión | 650–750 °C | 750–850 °C | 650–750 °C | 800–900 °C | 850–950 °C |
| Pases de tiro en frío | 3–5 | 4–6 | 3–5 | 5–8 | 6–10 |
| Frecuencia de recocido. | Cada 2–3 | Cada 1–2 | Cada 2–3 | Cada 1–2 | Cada 1 |
| Fuerza final | 300–400 MPa | 500–700 MPa | 350–450 MPa | 300–400 MPa | 400–550 MPa |
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Notas finales
- Aleaciones de Cu-Ni (C70600, C71500): Requieren un control de proceso más estricto debido al endurecimiento por deformación.
- Bronce de aluminio (C61400): Requiere mayores fuerzas de extrusión y un recocido cuidadoso.
- Latón (C44300, C68700): Más fácil de procesar pero sensible a la deszincificación (el C44300 requiere inhibidores).
¿Le gustaría obtener más información sobre métodos alternativos (por ejemplo, colada continua + pilgering) para aleaciones específicas?
