Processo de fabricação de tubos de liga de cobre
Processo de fabricação de tubos de liga de cobre (C44300, C61400, C68700, C70600, C71500) por extrusão e trefilação a frio.
- Os tubos de liga de cobre são amplamente utilizados em aplicações marítimas, de trocadores de calor, automotivas e industriais devido à sua resistência à corrosão, resistência mecânica e condutividade térmica. O processo de extrusão e trefilação a frio varia ligeiramente dependendo da composição da liga. Abaixo, segue uma descrição detalhada para cada grupo principal de ligas.---
1. Preparação da matéria-prima
Tipos de ligas e propriedades principais
| Liga | Composição | Propriedades principais | Aplicações comuns |
| C44300 | Cu-Zn-Sn (Latão do Almirantado) | Excelente resistência à corrosão | Condensadores, permutadores de calor |
| C61400 | Cu-Al (Bronze de Alumínio) | Alta resistência e resistência ao desgaste. | Equipamentos náuticos, bombas |
| C68700 | Cu-Zn-As (Latão Arsenical) | Resistência à bioincrustação | Trocadores de calor, água do mar |
| C70600 | Cu-Ni 90/10 | resistência à corrosão da água do mar | Dessalinização, tubulação de navios |
| C71500 | Cu-Ni 70/30 | Resistência superior, estabilidade térmica | Petróleo e gás offshore |
Preparação do tarugo
- Fundição: Os tarugos são fundidos por meio de fundição contínua ou fundição direta com resfriamento rápido para garantir a homogeneidade.
- Aquecimento:
- Latão (C44300, C68700): 650–750°C
- Bronze de alumínio (C61400): 750–850 °C
Ligas Cu Ni (C70600, C71500): 800–950°C
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2. Processo de extrusão a quente
Etapas principais
1. Lubrificação de tarugos:
- Lubrificante de grafite ou vidro para ligas de alto teor de níquel (C70600, C71500).
- À base de óleo para latão (C44300, C68700).
2. Configuração da prensa de extrusão:
- Matriz e mandril: Carboneto de tungstênio ou aço ferramenta H13.
- Taxa de extrusão:
- Latão (C44300, C68700): 10:1 a 20:1
- Bronze de alumínio (C61400): 8:1 a 15:1 (requer maior pressão)
- Cu Ni (C70600, C71500): 12:1 a 25:1
3. Saída de tubo extrudado:
- Dimensões aproximadas (diâmetro externo: +10–20%, espessura da parede: +15–30% maior).
- A superfície pode apresentar uma camada de óxido (que será removida na próxima etapa).
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3. Descalcificação e limpeza
- Conserva em vinagre:
- Latão (C44300, C68700): Ácido sulfúrico diluído (H₂SO₄).
- Bronze de alumínio (C61400): HNO₃ + HF (cuidado: agressivo).
- Cu-Ni (C70600, C71500): inibidor de HNO3 ou H2SOQ+.
- Desincrustação mecânica: Para óxidos resistentes (ex.: C61400), pode-se utilizar jateamento abrasivo.
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4. Processo de trefilação a frio
Etapas gerais (todas as ligas)
1. Ponta: Uma das extremidades é afilada para facilitar o desenho.
2. Lubrificação:
- Latão: à base de sabão ou óleo.
- Alumínio Bronze/Cu-Ni: Revestimento de fosfato + sabão.
3. Configuração do desenho:
- Matrizes: Carboneto de tungstênio ou PCD (diamante policristalino).
- Mandris: Fixos (para precisão) ou flutuantes (para tubos longos).
4. Redução por Passagem:
- Latão (C44300, C68700): redução de área de 25 a 35%.
- Bronze de alumínio (C61400): 15–25% (maior resistência).
- Cu-Ni (C70600, C71500): 20–30%.
5. Recozimento intermediário:
- Latão: A cada 2–3 ciclos de aquecimento (400–600°C).
- Bronze de alumínio: A cada 1–2 ciclos (650–750°C).
- Cu-Ni: A cada 1–2 ciclos (700–850°C).
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5. Tratamento Térmico Final e Acabamento
Recozimento (Recristalização)
| Liga | Temperatura de recozimento (°C) | Atmosfera | Propósito |
| C44300 | 400–550 | Ar ou nitrogênio | Amoleça para dobrar. |
| C61400 | 650–750 | Nitrogênio/Hidrogênio | Alívio do estresse, prevenção da oxidação |
| C68700 | 450–600 | Ar | Restaurar a ductilidade |
| C70600 | 700–800 | Hidrogênio/Nitrogênio | Prevenir a oxidação do Ni |
| C71500 | 750–850 | Hidrogênio/Nitrogênio | Otimizar a estrutura do grão |
Processamento final
- Alisamento: Alisamento com rolo ou com estiramento.
- Corte: Corte com serra ou cortador rotativo no comprimento desejado.
- Tratamento de superfície:
- Polimento (para trocadores de calor).
- Passivação (HNO₃ para ligas Cu-Ni).
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6. Controle de Qualidade e Testes
- Verificações dimensionais: Micrômetros a laser, medidores ultrassônicos de espessura de parede.
- Testes mecânicos:
- Resistência à tração (ASTM B111, B584).
- Dureza (Rockwell B ou Vickers).
- Testes de corrosão:
- Teste de névoa salina (ASTM B117) para ligas marítimas (C70600, C71500).
- Teste de nitrato de mercúrio (ASTM B154) para C44300 (Admiralty Brass).
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Comparação das principais diferenças no processamento de ligas
| Parâmetro | C44300 (Latão) | C61400 (Bronze de Alumínio) | C68700 (Latão Arsenical) | C70600 (Cu-Ni 90/10) | C71500 (Cu-Ni 70/30) |
| Temperatura de extrusão | 650–750°C | 750–850°C | 650–750°C | 800–900°C | 850–950°C |
| Passes de saque a frio | 3–5 | 4–6 | 3–5 | 5–8 | 6–10 |
| Frequência de recozimento. | A cada 2–3 | A cada 1–2 | A cada 2–3 | A cada 1–2 | Cada 1 |
| Força final | 300–400 MPa | 500–700 MPa | 350–450 MPa | 300–400 MPa | 400–550 MPa |
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Notas finais
- Ligas Cu-Ni (C70600, C71500): Requerem um controle de processo mais rigoroso devido ao endurecimento por deformação.
- Bronze de alumínio (C61400): Requer forças de extrusão mais elevadas e recozimento cuidadoso.
- Latão (C44300, C68700): Mais fácil de processar, mas sensível à dezincificação (o C44300 requer inibidores).
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