Processo di produzione di tubi in lega di rame
Processo di produzione di tubi in lega di rame (C44300, C61400, C68700, C70600, C71500) tramite estrusione e trafilatura a freddo.
- I tubi in lega di rame sono ampiamente utilizzati in applicazioni navali, negli scambiatori di calore, nell'industria automobilistica e in quelle industriali grazie alla loro resistenza alla corrosione, alla robustezza e alla conduttività termica. Il processo di estrusione e trafilatura a freddo varia leggermente a seconda della composizione della lega. Di seguito è riportata una descrizione dettagliata per ciascun gruppo principale di leghe.---
1. Preparazione delle materie prime
Tipologie di leghe e proprietà principali
| Lega | Composizione | Proprietà chiave | Applicazioni comuni |
| C44300 | Lega Cu-Zn-Sn (ottone ammiragliato) | Eccellente resistenza alla corrosione | Condensatori, scambiatori di calore |
| C61400 | Bronzo all'alluminio (Cu-Al) | Elevata resistenza, resistenza all'usura | Accessori marini, pompe |
| C68700 | Ottone arsenicale Cu-Zn-As | resistenza al biofouling | Scambiatori di calore, acqua di mare |
| C70600 | Cu-Ni 90/10 | resistenza alla corrosione dell'acqua di mare | Desalinizzazione, tubature navali |
| C71500 | Cu-Ni 70/30 | Resistenza superiore, stabilità termica | petrolio e gas offshore |
Preparazione della billetta
- Fusione: I billette vengono colate mediante colata continua o colata a raffreddamento diretto per garantire l'omogeneità.
- Riscaldamento:
- Ottone (C44300, C68700): 650–750 °C
- Bronzo all'alluminio (C61400): 750–850 °C
- Leghe Cu-Ni (C70600, C71500): 800–950°C
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2. Processo di estrusione a caldo
Passaggi chiave
1. Lubrificazione del billetta:
- Lubrificante a base di grafite o vetro per leghe ad alto contenuto di nichel (C70600, C71500).
- A base di olio per ottone (C44300, C68700).
2. Configurazione della pressa per estrusione:
- Matrice e mandrino: carburo di tungsteno o acciaio per utensili H13.
- Rapporto di estrusione:
- Ottone (C44300, C68700): da 10:1 a 20:1
- Bronzo all'alluminio (C61400): da 8:1 a 15:1 (richiede una pressione maggiore)
- Cu-Ni (C70600, C71500): da 12:1 a 25:1
3. Uscita tubo estruso:
- Dimensioni approssimative (diametro esterno: +10–20%, spessore della parete: +15–30% in più).
- La superficie potrebbe presentare uno strato di ossido (che verrà rimosso nella fase successiva).
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3. Decalcificazione e pulizia
- Conservazione sottaceto:
- Ottone (C44300, C68700): Acido solforico diluito (H₂SO₄).
- Bronzo all'alluminio (C61400): HNO₃ + HF (attenzione: aggressivo).
- Cu-Ni (C70600, C71500): inibitore di HNO3 o H2SOQ +.
- Decalcificazione meccanica: per ossidi resistenti (ad esempio, C61400), si può ricorrere alla sabbiatura abrasiva.
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4. Processo di trafilatura a freddo
Procedure generali (tutte le leghe)
1. Punta: un'estremità è affusolata per il disegno.
2. Lubrificazione:
- Ottone: a base di sapone o olio.
- Bronzo alluminio/Cu-Ni: rivestimento fosfato + sapone.
3. Impostazione del disegno:
- Matrici: carburo di tungsteno o PCD (diamante policristallino).
- Mandrini: fissi (per la precisione) o flottanti (per tubi lunghi).
4. Riduzione per passaggio:
- Ottone (C44300, C68700): riduzione dell'area del 25-35%.
- Bronzo all'alluminio (C61400): 15–25% (maggiore resistenza).
- Cu-Ni (C70600, C71500): 20–30%.
5. Ricottura intermedia:
- Ottone: Ogni 2–3 estrazioni (400–600°C).
- Bronzo Al: Ogni 1–2 estrazioni (650–750°C).
- Cu-Ni: Ogni 1–2 cicli di riscaldamento (700–850 °C).
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5. Trattamento termico finale e finitura
Ricottura (Ricristallizzazione)
| Lega | Temperatura di ricottura (°C) | Atmosfera | Scopo |
| C44300 | 400–550 | Aria o azoto | Ammorbidire per piegare |
| C61400 | 650–750 | Azoto/Idrogeno | Allevia lo stress, previene l'ossidazione |
| C68700 | 450–600 | Aria | Ripristinare la duttilità |
| C70600 | 700–800 | Idrogeno/Azoto | Prevenire l'ossidazione del nichel |
| C71500 | 750–850 | Idrogeno/Azoto | Ottimizzare la struttura del grano |
Elaborazione finale
- Stiratura: stiratura con bigodini o con elastici.
- Taglio: Taglio a misura tramite sega o rotativa.
- Trattamento superficiale:
- Lucidatura (per scambiatori di calore).
- Passivazione (HNO₃ per leghe Cu-Ni).
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6. Controllo qualità e collaudo
- Controlli dimensionali: micrometri laser, misuratori di spessore a ultrasuoni.
- Prove meccaniche:
- Resistenza alla trazione (ASTM B111, B584).
- Durezza (Rockwell B o Vickers).
- Test di corrosione:
- Test di nebbia salina (ASTM B117) per leghe marine (C70600, C71500).
- Test al nitrato di mercurio (ASTM B154) per C44300 (ottone dell'Ammiragliato).
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Confronto delle principali differenze nella lavorazione delle leghe
| Parametro | C44300 (Ottone) | C61400 (Bronzo di alluminio) | C68700 (Ottone arsenicale) | C70600 (Cu-Ni 90/10) | C71500 (Cu-Ni 70/30) |
| Temperatura di estrusione | 650–750 °C | 750–850 °C | 650–750 °C | 800–900 °C | 850–950 °C |
| Passaggi a freddo | 3–5 | 4–6 | 3–5 | 5–8 | 6–10 |
| Frequenza di ricottura | Ogni 2–3 | Ogni 1–2 | Ogni 2–3 | Ogni 1–2 | Ogni 1 |
| Forza finale | 300–400 MPa | 500–700 MPa | 350–450 MPa | 300–400 MPa | 400–550 MPa |
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Note conclusive
- Leghe Cu-Ni (C70600, C71500): Richiedono un controllo di processo più rigoroso a causa dell'incrudimento.
- Bronzo di alluminio (C61400): Richiede forze di estrusione più elevate e un'attenta ricottura.
- Ottone (C44300, C68700): Più facile da lavorare ma sensibile alla dezincificazione (il C44300 richiede inibitori).
Desiderate maggiori informazioni su metodi alternativi (ad esempio, colata continua + pilgering) per leghe specifiche?
