Procédé de fabrication des tubes en alliage de cuivre
Procédé de fabrication de tubes en alliage de cuivre (C44300, C61400, C68700, C70600, C71500) par extrusion et étirage à froid
- Les tubes en alliage de cuivre sont largement utilisés dans les secteurs maritime, des échangeurs de chaleur, automobile et industriel en raison de leur résistance à la corrosion, de leur robustesse et de leur conductivité thermique. Les procédés d'extrusion et d'étirage à froid varient légèrement selon la composition de l'alliage. Vous trouverez ci-dessous une description détaillée de chaque grand groupe d'alliages.---
1. Préparation des matières premières
Types d'alliages et propriétés clés
| Alliage | Composition | Propriétés clés | Applications courantes |
| C44300 | Cu-Zn-Sn (laiton d'amirauté) | Excellente résistance à la corrosion | Condenseurs, échangeurs de chaleur |
| C61400 | Cu-Al (Bronze d'aluminium) | Haute résistance, résistance à l'usure | Accastillage marin, pompes |
| C68700 | Cu-Zn-As (laiton arsénié) | résistance à la bio-encrassement | Échangeurs de chaleur, eau de mer |
| C70600 | Cu-Ni 90/10 | résistance à la corrosion par l'eau de mer | Dessalement, tuyauterie navale |
| C71500 | Cu-Ni 70/30 | résistance supérieure, stabilité thermique | Pétrole et gaz offshore |
Préparation des billets
- Coulée : Les billettes sont coulées par coulée continue ou par coulée directe en refroidissement pour assurer l'homogénéité.
- Chauffage :
- Laiton (C44300, C68700) : 650–750 °C
- Bronze d'aluminium (C61400) : 750–850 °C
- Alliages Cu-Ni (C70600, C71500) : 800–950°C
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2. Procédé d'extrusion à chaud
Étapes clés
1. Lubrification des billettes :
- Lubrifiant en graphite ou en verre pour alliages à haute teneur en Ni (C70600, C71500).
- À base d'huile pour laiton (C44300, C68700).
2. Configuration de la presse d'extrusion :
- Matrice et mandrin : carbure de tungstène ou acier à outils H13.
- Taux d'extrusion :
- Laiton (C44300, C68700) : 10:1 à 20:1
- Bronze d'aluminium (C61400) : 8:1 à 15:1 (pression plus élevée nécessaire)
- Cu-Ni (C70600, C71500) : 12:1 à 25:1
3. Production de tubes extrudés :
- Dimensions approximatives (diamètre extérieur : +10–20 %, épaisseur de paroi : +15–30 % surdimensionnées).
- La surface peut présenter une couche d'oxyde (qui sera éliminée à l'étape suivante).
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3. Détartrage et nettoyage
- Marinage :
- Laiton (C44300, C68700) : Acide sulfurique dilué (H₂SO₄).
- Bronze d'aluminium (C61400) : HNO₃ + HF (attention : agressif).
- Cu-Ni (C70600, C71500) : HNO3 ou H2SOQ + inhibiteur.
- Décalaminage mécanique : Pour les oxydes tenaces (par exemple, C61400), le sablage abrasif peut être utilisé.
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4. Procédé d'étirage à froid
Étapes générales (Tous alliages)
1. Pointe : Une extrémité est effilée pour le traçage.
2. Lubrification :
- Laiton : à base de savon ou d'huile.
- Aluminium Bronze/Cu-Ni : Phosphate + savon.
3. Configuration du dessin :
- Matrices : Carbure de tungstène ou PCD (diamant polycristallin).
- Mandrins : Fixes (pour la précision) ou flottants (pour les tubes longs).
4. Réduction par passage :
- Laiton (C44300, C68700) : réduction de surface de 25 à 35 %.
- Bronze d'aluminium (C61400) : 15 à 25 % (résistance supérieure).
- Cu-Ni (C70600, C71500) : 20 à 30 %.
5. Recuit intermédiaire :
- Laiton : Tous les 2 à 3 tirages (400 à 600 °C).
- Bronze d'aluminium : Tous les 1 à 2 tirages (650–750 °C).
- Cu-Ni : Tous les 1 à 2 tirages (700–850 °C).
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5. Traitement thermique final et finition
Recuit (Recristallisation)
| Alliage | Température de recuit (°C) | Atmosphère | But |
| C44300 | 400–550 | Air ou azote | Adoucir pour le pliage |
| C61400 | 650–750 | Azote/Hydrogène | Réduction du stress, prévention de l'oxydation |
| C68700 | 450–600 | Air | Rétablir la ductilité |
| C70600 | 700–800 | Hydrogène/Azote | Prévenir l'oxydation du Ni |
| C71500 | 750–850 | Hydrogène/Azote | Optimiser la structure granulaire |
Traitement final
- Lissage : Lissage aux rouleaux ou à l'étireur.
- Découpe : Sciage ou découpe rotative à la longueur voulue.
- Traitement de surface :
- Polissage (pour échangeurs de chaleur).
- Passivation (HNO₃ pour les alliages Cu-Ni).
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6. Contrôle et tests de qualité
- Contrôles dimensionnels : micromètres laser, jauges d'épaisseur de paroi à ultrasons.
- Essais mécaniques :
- Résistance à la traction (ASTM B111, B584).
- Dureté (Rockwell B ou Vickers).
- Tests de corrosion :
- Brouillard salin (ASTM B117) pour les alliages marins (C70600, C71500).
- Test au nitrate de mercure (ASTM B154) pour C44300 (laiton de l'Amirauté).
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Comparaison des principales différences de traitement des alliages
| Paramètre | C44300 (Laiton) | C61400 (Bronze d'aluminium) | C68700 (Laiton arsénié) | C70600 (Cu-Ni 90/10) | C71500 (Cu-Ni 70/30) |
| Température d'extrusion | 650–750 °C | 750–850 °C | 650–750 °C | 800–900°C | 850–950 °C |
| Passes de tirage à froid | 3–5 | 4–6 | 3–5 | 5–8 | 6–10 |
| Fréquence de recuit | Tous les 2 à 3 | Tous les 1 à 2 | Tous les 2 à 3 | Tous les 1 à 2 | Chaque 1 |
| Force finale | 300–400 MPa | 500–700 MPa | 350–450 MPa | 300–400 MPa | 400–550 MPa |
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Notes finales
- Alliages Cu-Ni (C70600, C71500) : Nécessitent un contrôle de processus plus strict en raison de l'écrouissage.
- Bronze d'aluminium (C61400) : Nécessite des forces d'extrusion plus élevées et un recuit soigneux.
- Laiton (C44300, C68700) : Plus facile à traiter mais sensible à la dézincification (C44300 nécessite des inhibiteurs).
Souhaiteriez-vous des détails sur les méthodes alternatives (par exemple, coulée continue + pilgering) pour des alliages spécifiques ?
