Què és el tub d'alumini 3003?
Els tubs d'alumini 3003 es produeixen a partir d'un aliatge d'Al-Mn no-tratable-que té 1,0-1,5% de manganès com a addició principal d'aliatge. Com que el 3003 no es pot reforçar amb tractament amb solució o envelliment artificial, la resistència només es desenvolupa mitjançant l'enduriment per deformació mitjançant laminació en fred, estirat en fred o extrusió seguit d'una reducció controlada del tremp. Contra els graus comercialment purs com el 1050 o el 1100, el 3003 ofereix aproximadament un 20% més d'estrès de prova alhora que manté una excel·lent resistència a la corrosió, conductivitat tèrmica i conformabilitat, per la qual cosa s'ha convertit en un material predeterminat per a bobines HVAC, tubs intercanviadors de calor, línies de fluids d'automoció i aeronaus i tubs arquitectònics.
Es subministren tant formes sense costures com soldades. El tub 3003 sense soldadura cobreix un rang de diàmetre exterior (OD) d'1/8 polzada a 5/8 polzada per a línies de fluids d'alta-fiabilitat i fins a 4 polzades per a canonades industrials generals. Els gruixos de paret de 0,035 polzades, 0,049 polzades i 0,065 polzades cobreixen la majoria de circuits de combustible-, refrigeració i pneumàtics; la paret de 0,035 polzades està àmpliament especificada per a les línies de combustible d'automòbils perquè equilibra la reducció de pes amb la pressió d'explosió. Les mides de OD habituals inclouen 0,250 polzades, 0,375 polzades, 0,500 polzades, 0,625 polzades, 0,750 polzades, 1,000 polzades i 1,500 polzades.
Composició química de tubs d'alumini 3003
| Element | Composició (% pes) |
|---|---|
| Alumini (Al) | Saldo (96,7-99,0) |
| Manganès (Mn) | 1.0-1.5 |
| Ferro (Fe) | 0,70 màx |
| Silici (Si) | 0,60 màx |
| Coure (Cu) | 0.05-0.20 |
| Zinc (Zn) | 0,10 màx |
| Altres elements, cadascun / total | 0,05 màx. / 0,15 màx |
La finestra anterior segueix els límits de composició registrats 3003 / EN AW-3003 utilitzats per ASTM B210 i EN 573-3. El manganès és l'únic enduridor intencionat i s'ha de mantenir dins el rang: per sota de l'1,0% el tub perd força, mentre que per sobre de l'1,5% es comença a patir la conformabilitat i la qualitat de la soldadura.
Propietats físiques i mecàniques
Les dades físiques següents són valors típics per al producte del molí en estat de recuit; canvien molt poc amb el tremp, mentre que els valors mecànics canvien fortament amb la quantitat de treball en fred.
| Propietat física | Valor típic |
|---|---|
| Densitat | 2,73 g/cm3 |
| Punt de fusió | aprox. 655 C |
| Mòdul d'elasticitat | aprox.. 69-70 GPa |
| Coeficient d'expansió tèrmica | aprox. 23.1-23.5 um/mK |
| Conductivitat tèrmica | aprox.. 190-193 W/mK |
| Capacitat calorífica específica | aprox.. 900 J/kg.K |
| Resistivitat elèctrica | aprox.. 0.034 uOhm.m |
| Propietat mecànica | O (recuit) | H14 | H16 / H18 |
|---|---|---|---|
| Resistència a la tracció | 90-110 MPa | 145 MPa min, normalment 145-195 MPa | 165-220 MPa |
| Límit de rendiment, compensació del 0,2%. | 35-50 MPa | 125 MPa min | 145-195 MPa |
| Elongació en 50 mm | 20-25% o més | mínim d'un -dígit, normalment 4-8% | al voltant del 3-5% |
| Duresa, típica | aproximadament . 28-29 equivalent a escala HV / 40 HRB | més alt, treballat en fred | més alt disponible |
Els valors mínims són els citats per ASTM B210 i el seu homòleg ASME; els intervals reflecteixen la dispersió entre el producte de paret-prima i gruixuda-. H18 es troba al sostre de resistència pràctica de l'aliatge i gairebé no deixa ductilitat residual.
Tremps, Formes i Acabats superficials
| Tremp | Condició | On s'utilitza |
|---|---|---|
| O | Totalment recuit, màxima ductilitat | Bobines i corbes en línies-d'aire condicionat, intercanviadors de calor, conductes de ventilació |
| H14 | Només endurit per tensió, estat mig-dur | Resistència i conformabilitat equilibrades: tub arquitectònic, marcs lleugers, canonades generals |
| H16 | Colar només endurit, tres-quarts | Suports estructurals, conductes elèctrics, marcs de protecció |
| H18 | Només endurit per tensió, dur complet, força màxima | Carcasses rígides, accessoris, conductes resistents a l'abrasió-on no calen formar-ne més |
El tub estirat ofereix el control dimensional més estricte i el millor acabat del forat, el tub extruït sense soldadura ofereix el rang de diàmetres més ampli i el tub rodó segueix sent la secció més habitual perquè es doblega i s'uneix de manera previsible. Les opcions de superfície inclouen decapat, poliment brillant, anoditzat i recobriments orgànics, com ara acabats de fluorocarboni per al servei exterior.
Normes, vies de fabricació i aplicacions
| Estàndard | Abast tal com s'aplica al tub 3003 |
|---|---|
| ASTM B210 | Tub d'alumini sense costures estirat i-aliatge d'alumini, secció rodona, inclòs 3003 en tremps O a H18 |
| ASTM B241 / ASME SB241 | Tub sense soldadura i tub extruït sense soldadura per al servei de pressió, la ruta habitual per als diàmetres més grans |
| ASTM B483 | Requisits generals per a tubs i tubs estirats d'alumini, acabat de coberta, mostreig i assaig |
| AMS 4067 | Especificació aeroespacial per a tubs 3003 estirats amb una neteja i un control d'inspecció més estrictes |
| EN 573-3 | Composició química de l'alumini forjat, referència per a la designació EN AW-3003 |
| EN 754-2 / EN 755-2 | Propietats mecàniques del tub extruït i estirat en fred respectivament |
| Item | Extrusió | Dibuix en fred |
|---|---|---|
| Interval de mides típic | Tub sense soldadura de diàmetre mitjà a gran | Tub de precisió de petit diàmetre |
| Precisió dimensional | Moderat | Paret alta i uniforme i OD |
| Acabat superficial | General | Excel·lent |
| Temperatura de formació | Treball en calent de palanxes a aproximadament 400-500 C | Treball en fred amb recuits intermedis |
| Efecte de força | Baix enduriment, tremp posteriorment | Enduriment per treball marcat que s'ha de gestionar per recuit |
| Cost relatiu | Major cost d'eines, menys passos | Menor cost d'eines però més passos de procés |
Les aplicacions típiques de servei inclouen:
HVAC i refrigeració: serpentines del condensador i evaporador, línies de refrigerant, tubs capil·lars.
Bescanviadors de calor: conjunts d'aletes i tubs on una conductivitat de 190-193 W/mK és un avantatge.
Transports: conductes de combustible d'automoció, conductes de fre en avions lleugers, línies hidràuliques i pneumàtiques en vaixells i vehicles.
Planta química i de procés: canonada de transferència de líquids i gasos, equips d'emmagatzematge i procés on els nivells de clorur són moderats.
Edifici i arquitectura: revestiment de coberta, passamans, tub de suport de ventilació i revestiment.
Dos límits mereixen atenció. En primer lloc, el 3003 obté la seva resistència a la corrosió a partir d'una pel·lícula d'òxid passiu i funciona bé en ambients atmosfèrics, aigua dolça i molts ambients lleugerament àcids, però no és la primera opció per a la immersió contínua en aigua salada, on un tub 5052 o 5083 funciona millor. En segon lloc, els acabats anoditzats del 3003 solen mostrar inconsistències de color a causa del contingut de manganès, de manera que les parts crítiques-d'aspecte s'han de pintar o revestir.
Preguntes freqüents
P: El tub d'alumini 3003 es pot tractar tèrmicament?
No. 3003 és un aliatge d'Al-Mn no{-tractable-per calor, de manera que només es reforça mitjançant l'enduriment per deformació i només es suavitza mitjançant el recuit. Qualsevol duresa obtinguda per estirat en fred es perd si el tub acabat es recuit posteriorment.
P: Quins tremps estan disponibles per a tubs d'alumini 3003?
O tremp dóna la màxima ductilitat, H14 dóna un equilibri de resistència i conformabilitat, i H16 o H18 donen la màxima resistència amb una ductilitat molt menor. El tub H18 no s'ha de doblegar després del subministrament.
P: Es pot utilitzar el tub 3003 a alta temperatura?
La fusió comença a prop dels 655 °C, però la força baixa progressivament per sobre dels 100 °C, per la qual cosa s'ha de reduir el servei a pressió en calent. Quan es produeixen temperatures i pressió elevades juntes, una paret més pesada o una família d'aliatges diferent és la resposta habitual.
P: Quina diferència hi ha entre el tub 3003 sense soldadura i el soldat?
El tub sense soldadura no té soldadura longitudinal i es prefereix per a la funció de pressió sensible a fuites-com els circuits hidràulics i refrigerants. El tub soldat és més econòmic per a treballs decoratius i de baixa-pressió, i la seva costura de soldadura és la primera àrea a inspeccionar per detectar corrosió en servei.
P: Quins estàndards regeixen els tubs d'alumini 3003?
ASTM B210 cobreix tubs sense soldadura estirat, ASTM B241 i ASME SB241 cobreixen tubs sense soldadura i tub extruït, ASTM B483 estableix requisits generals per a tubs i canonades estirats, i AMS 4067 s'aplica als tubs forjats de grau aeroespacial-. A Europa, EN 573-3 defineix la composició mentre que EN 754-2 i EN 755-2 defineixen les propietats mecàniques del tub extruït i estirat.
P: El tub 3003 és adequat per anoditzar?
L'anodització és tècnicament possible, però el contingut de manganès provoca una inconsistència de color després de l'anoditzat transparent o de color, per la qual cosa no es recomanen els acabats anoditzats decoratius. El decapat, el recobriment de conversió o un sistema de pintura orgànica dóna un aspecte més consistent.
