BRPI0915111B1

BRPI0915111B1 - processo para fabricar uma tubulação de liga de alumínio extrudada ou estirada, e tubos extrudados trocadores de calor de liga de alumínio

Info

Publication number: BRPI0915111B1
Application number: BRPI0915111A
Authority: BR
Inventors: Nicholas Charles Parson; Alexandre Maltais
Original assignee: Rio Tinto Alcan International Limited
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2019-12-17
Also published as: US20090301611A1; PL2283166T3; BRPI0915111A2; US8025748B2; EP2283166B1; EP2283166A1; WO2009149542A1; CA2725837A1; EP2283166A4; CA2725837C; DK2283166T3

Abstract

composição de liga de alumínio com base em al-mn combinada com um tratamento de homogeneização a presente invenção refere-se a um tarugo de liga de alumínio extrusável que inclui uma composição de liga de alumínio incluindo, em percentual em peso, entre 0,90 e 1,30 de manganês, entre 0,05 e 0,25 de ferro, entre 0,05 e 0,25 de silicone, entre 0,01 e 0,02 de titânio, menos do que 0,01 de cobre, menos do que 0,01 de níquel, e menos do que 0,05 de magnésio,o tarugo de liga de alumínio sendo homogeneizado em uma temperatura variando entre 550 e 600 ºc.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA FABRICAR UMA TUBULAÇÃO DE LIGA DE ALUMÍNIO EXTRUDADA OU ESTIRADA, E TUBOS EXTRUDADOS TROCADORES DE CALOR DE LIGA DE ALUMÍNIO.

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a uma composição de liga com base em alumínio-manganês (Al-Mn) e, mais particularmente, refere-se a uma composição de liga com base em Al-Mn combinada com um tratamento de homogeneização para tubos trocadores de calor extrudados e soldados.

Descrição da Técnica Anterior [002] As ligas de alumínio são bem reconhecidas quanto a sua resistência à corrosão. Na indústria automotiva, as ligas de alumínio são usadas extensivamente para tubulação devido a sua extrusabilidade e sua combinação de peso leve e alta resistência. Elas são usadas particularmente para aplicações de troca de calor ou ar condicionado, onde alta resistência, resistência à corrosão, e extrusabilidade são necessários. As ligas de alumínio de série AA 3000 são frequentemente usadas sempre que a resistência relativamente alta é requerida.

[003] Tipicamente, a liga de alumínio AA 3012A (% em peso, 0,7 a 1,2 de Mn, máximo (max.) de 0,2 de Fe, max. de 0,3 de Si, max. de 0,05 de Ti, max. de 0,05 de Mg, max. de 0,05 de Cu, max. de 0,05 de Cr, max. de 0,05 de Zn, e max. de 0,05 de Ni, em outros elementos max. de 0,05 de cada e max. de 0,15 no total) é usada como tubulação extrudada multivoid ou minimicroport (MMP) em aplicações de troca de calor tais como condensadores de ar condicionado. Comparado à liga AA 3102 (% em peso, 0,05 - 0,4 de Mn, max. de 0,7 de Fe, max. de 0,4 de Si, max. de 0,1 de Ti, max. de 0,1 de Cu, e max. de 0,3 de Zn), que foi tradicionalmente usada para estas aplicações, o desempenho em corrosão da liga de alumínio AA 3012A é superior, se o tubo for

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 5/27

2/16 usado zincado ou usado nu, isto é, sem nenhum revestimento.

[004] Entretanto, a extrusabilidade da liga AA 3012A inferior comparada à liga AA 3102, devido a sua alta tensão de escoamento em temperaturas de extrusão. Isto diminui a velocidade de extrusão potencial quando fabricando-se AA 3012A, causando aumento de custo. Além disso, em sua forma atual, a liga AA 3012A é suscetível à formação de grãos ásperos durante soldagem em fornalha, que pode ser prejudicial à resistência à corrosão. Uma estrutura de grãos finos é geralmente preferida para fornecer uma trilha de corrosão mais convoluta através da parede do tubo.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO [005] É, portanto, um objetivo da presente invenção tratar as questões acima mencionadas.

[006] De acordo com um aspecto geral, é fornecido um lingote da liga de alumínio extrudável compreendendo uma composição de liga de alumínio incluindo, em percentual em peso, entre 0,90 e 1,30 de manganês, entre 0,05 e 0,25 de ferro, entre 0,05 e 0,25 de silício, entre 0,01 e 0,02 de titânio, menos do que 0,01 de cobre, menos do que 0,01 de níquel, e menos do que 0,05 de magnésio, o lingote de liga de alumínio sendo homogeneizado em uma temperatura de homogeneização variando entre 550 e 600 °C.

[007] De acordo com ainda outro aspecto geral, é fornecido um processo para fabricar tubulação de liga de alumínio extrudada ou estirada. O processo compreende: fundir uma composição de liga de alumínio tendo, em percentual em peso, entre 0,90 e 1,30 de manganês, entre 0,05 e 0,25 de ferro, entre 0,05 e 0,25 de silício, entre 0,01 e 0,02 de titânio, menos do que 0,01 de cobre, menos do que 0,01 de níquel, e menos do que 0,05 de magnésio em um lingote; homogeneizar o lingote em uma temperatura de homogeneização variando entre 550 e 600 °C; e extrudar o lingote homogeneizado em uma seção de

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 6/27

3/16 tubulação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [008] A figura 1 é um gráfico mostrando a pressão de ram principal como uma função do deslocamento de ram para tarugos homogeneizados em quatro temperaturas de homogeneização diferentes;

[009] a figura 2 é um gráfico mostrando a variação de pressão de extrusão em comparação à pressão de extrusão para uma temperatura de homogeneização de 620°C e a condutividade de tarugo como uma função da temperatura de homogeneização;

[0010] a figura 3 é um gráfico mostrando valores de rugosidade de tarugo (Ra, Rq, e Rz) como uma função de sequência de tarugo em um teste;

[0011] a figura 4 é uma fotografia mostrando as estruturas de grão de superfície de amostras soldadas a 625°C após macrogravura para as ligas 2 e 3;

[0012] a figura 5 inclui as figuras 5a, 5b, 5c, e 5d; e as figuras 5a, 5b, 5c, e 5d são micrográficos mostrando as estruturas de grãos posteriormente soldadas no plano transversal para a liga 1 homogeneizada quatro (4) horas em temperaturas de homogeneização de 500 ^oC, 550 ^oC, 580 ^oC, e 620 ^oC respectivamente e soldadas a 625 °C; e [0013] a figura 6 é um gráfico mostrando condutividade e densidade de partícula dispersoide como uma função de temperatura de homogeneização.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0014] A liga de alumínio contém, com exceção de alumínio e impurezas inevitáveis, as quantidades seguintes de elementos ligantes. Em uma modalidade, contém aproximadamente entre 0,90 e 1,30 % em peso de manganês (Mn), entre 0,05 e 0,25 % em peso de ferro (Fe), 0,05 e 0,25 % em peso de silício (Si), entre 0,01 e 0,02 % em peso de titânio (Ti), menos do que 0,05 % em peso de magnésio (Mg),

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 7/27

4/16 menos do que 0,01 % em peso de cobre (Cu), e menos do que 0,01 % em peso de níquel (Ni). Pode ser classificada como uma liga com base em Al-Mn. Em uma modalidade alternativa, a liga de alumínio contém entre 0,90 e 1,20 % em peso Mn. Em outra modalidade alternativa, a liga de alumínio contém menos do que 0,03 % em peso de Mg. Em outras modalidades alternativas, a liga de alumínio contém menos do que 0,15 % em peso de Fe e/ou menos do que 0,15 % em peso de Si.

[0015] A composição de liga de alumínio tem um teor de impureza menor do que 0,05 % em peso para cada impureza e um teor de impureza total menor do que 0,15 % em peso.

[0016] A liga de alumínio é fundida como um lingote tal como um tarugo e é submetida a um tratamento de homogeneização em uma temperatura variando entre 550 e 600°C para obter uma condutividade de tarugo/lingote de 35 a 38 % de IACS (International Annealed Copper Standard ou Padrão Internacional do Cobre Recozido).

[0017] Em uma modalidade alternativa, a liga de alumínio é submetida a um tratamento de homogeneização em uma temperatura variando entre 560 e 590°C para obter uma condutividade de tarugo/lingote de 36,0 a 37,5 % de IACS.

[0018] A liga de alumínio é homogeneizada durante duas a oito horas e, em uma modalidade alternativa, durante quatro a oito horas.

[0019] O tratamento de homogeneização é seguido por uma etapa de resfriamento controlada realizada em uma taxa de resfriamento abaixo de aproximadamente 150 °C por hora.

[0020] O lingote homogeneizado é novamente aquecido para uma temperatura variando entre 450 e 520 ^oC antes da realização de uma etapa de extrusão em que o lingote é extrusado em tubos. Em uma modalidade, os tubos extrudados têm uma parede mais fina do que 0,5 milímetro. A etapa de extrusão pode ser seguida por uma etapa de extração. Os tubos extrudados ou estirados podem ser soldados a com

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 8/27

5/16 ponentes trocadores de calor tais como tubo de distribuição, barbatanas onduladas internas e externas, etc.

[0021] A liga de alumínio homogeneizada combina alta extrusabilidade com uma estrutura de grão de superfície fina uniforme para melhorar a resistência à corrosão.

[0022] Durante a homogeneização de ligas de Al-Mn, manganês é absorvido em solução sólida ou precipitado como dispersoides ricos em manganês dependendo da temperatura de homogeneização e do teor de manganês da liga. Na composição de liga com base em Al-Mn e tratamento de homogeneização da invenção, o lingote resultante tem uma microestrutura com manganês suficiente através da solução para reduzir a pressão de extrusão e tensão de escoamento em temperatura elevada, porém com dispersoides ricos em manganês na forma correta, isto é, tamanho e espaçamento de interpartícula, para inibir recristalização durante um ciclo de solda de fornalha, ao mesmo tempo em que ainda fornecendo tensão de escoamento reduzida.

[0023] O ciclo de homogeneização controlado para a liga com base Al-Mn da invenção melhora extrusabilidade e previne formação de grãos ásperos durante soldagem.

[0024] Na composição de liga, os teores de cobre e ferro são relativamente baixos para obter uma resistência adequada à corrosão. O teor de magnésio é mantido relativamente baixo para soldagem da liga. Os níveis mais elevados de silício abaixam o ponto de fusão da liga e diminui a extrusabilidade também.

Experimento 1 - Teste de Extrusabilidade [0025] Os tarugos de uma liga de alumínio tendo a composição mostrada na linha 2 da Tabela 1 (Liga 1) foram CC fundidos a 178 mm de diâmetro e usinados até 101 milímetros (mm) de diâmetro e 200 mm em comprimento. Grupos de três tarugos foram em seguida homogeneizados durante quatro (4) horas em temperaturas variando de

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 9/27

6/16

500 a 620 °C e resfriadas a 150 °C por hora.

[0026] A composição de liga 1 inclui-se na faixa de AA 3012A.

[0027] Os tarugos foram em seguida extrudados em grupos de três em uma sequência randômica em um perfil de feixe I com uma espessura de parede de 1,3 mm em uma prensa de extrusão experimental de 780 toneladas. Os tarugos foram aquecidos por indução pra uma temperatura mínima de 500 °C em 90 segundos. A temperatura de tarugo, imediatamente antes do carregamento no recipiente de prensa, foi medida usando termoelementos de contato localizados no braço de carregamento do tarugo. O recipiente de prensa e matriz foi pré-aquecido para 450 °C; a relação de extrusão foi 120:1.

[0028] Quatro tarugos de AA 3003 comercial típica (composição mostrada na linha 3 da Tabela 1) foram extrudados inicialmente para estabilizar a prensa termicamente. A velocidade ram constante de 10 mm por segundo (sec.), correspondente a uma velocidade de saída de 75 metros por minuto, foi usada durante todo o teste.

Tabela 1: Composição de Liga Usada em Teste de Extrusabilidade em % em Peso.

Liga	Cu	Fe	Mg	Mn	Si	Ti	Zn
1	0,001	0,09	< 0,01	1.00	0,07	0,016	0,002
AA 3003	0,080	0,56	< 0,01	1,05	0,23	0,016	0,002

[0029] Os termoelementos foram colocados por meio de orifícios inflamado desgastados nos lados da matriz, de modo que a extremidade do termoelemento ficasse em contato com o perfil extrusado, permitindo a temperatura de saída da superfície ser monitorada durante o teste. A pressão de ram principal foi registrada durante todo o teste como a medida principal de extrusabilidade. A rugosidade do perfil foi medida na direção principal.

[0030] A figura 1 mostra os dados de pressão brutos plotados contra deslocamento de ram. A forma das curvas é típica para processos de extrusão quentes, apresentando um pico ou pressão de ruptura,

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 10/27

7/16 seguido por um decréscimo estável como a fricção de tarugo/recipiente diminuída. A pressão de extrusão variada com a temperatura de homogeneização usada. Mais particularmente, a pressão de extrusão diminuída foi obtida para temperatura de homogeneização de, na ordem, 580°C, 550°C, 620°C e 500°C.

[0031] A temperatura de tarugo inicial tem uma forte influência sobre as pressões e temperaturas medidas devido à sensibilidade de tensão de escoamento à temperatura de deformação. Para remover este efeito, os dados de teste foram analisados e os dados de ciclos onde a temperatura de tarugo inicial foi fora da faixa de 490 a 500°C foram removidos.

[0032] A tabela 2 fornece, entre outros, os valores de pressão de ruptura (Pmax), junto com pressão em uma posição de ram fixada (800 mm) próximo ao final do curso de ram (P800), temperatura de mancal matriz (Temperatura de Saída do Mancal), e temperatura de saída de volume (Temperatura de Saída) medida na posição de ram fixada (800 mm). Fornece também a variação de pressão de ruptura versus a pressão de ruptura para uma determinada temperatura de homogeneização de 620 ^oC:

pAA3012(T )_ pAA3012(620°C)

A^{pmax vs 620} C ⁽%)--_pAA3012₍₆₂₀°C)-------- ^{1 00} ’ 'max ⁽⁶²⁰ L/) a variação de pressão na posição de ram fixada versus a pressão na posição de ram fixada para uma determinada temperatura de homogeneização de 620 ^oC:

ΔΡ800 vs 620 ^oC (%) =

AA3012 AA3012 ° ^P800 Whom ° ) ^P800 ^{(620 C}) _p AA3012 ^P800 (620°C)

100, e a condutividade de tarugo (IACS).

[0033] Para liga de controle de AA 3003, nenhum dos tarugos foram na faixa de temperatura desejada e os valores a 495 °C foram extrapolados. Os valores extrapolados são indicados entre parenteses na Tabela 2.

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 11/27

Tabela 2: Resultados de Teste de Extrusabilidade.

Liga	Temperatura de Homogeneização (^oC)	P max kg/cm² (psi)	AP max Vs 620 ^oC (%)	P800 (psi)	APs00 vs 620 ^oC (%)	Temperatura de Saída do Mancal (^oC)	Temperatura de Saída (^oC)	IACS (%)
Liga 1	500	102,08 kg/cm²(1452 psi)	-0,89	85,54 kg/cm² (1174psi)	+2,53	590	528	40
Liga 1	550	99,34 kg/cm² (1413 psi)	-3,55	78,88 kg/cm² (1122psi)	-2,01	577	522	37,6
Liga 1	580	97,09 kg/cm²(1381 psi)	-5,73	76,84 kg/cm² (1093psi)	-4,54	577	522	36,9
Liga 1	620	102,99 kg/cm²(1465 psi)		80,50 kg/cm² (1145psi)		581	524	33,7
AA 3003	620	(99,48 kg/cm²) (1415 psi)		(8169 kg/cm²) (1162psi)		(562)	(515)	41,03

8/16

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 12/27

9/16 [0034] A extrusabilidade, ou a capacidade de extrudar em alta velocidade, é controlada pela pressão requerida para processar um determinado material e pela velocidade em que a qualidade de superfície deteriora, geralmente quando a superfície do produto aproxima-se do ponto de fusão da liga. A pressão de extrusão desempenha um papel dual; o alumínio é sensível à taxa de tensão, desse modo um material pode ser extrusado mais rápido com uma determinada capacidade de prensa. Além disso, um material macio gera menos calor durante extrusão, desse modo a deterioração de superfície em velocidades de extrusão superiores ocorre depois.

[0035] Os resultados na Tabela 2 indicam que a temperatura de homogeneização de 580°C fornece constantemente pressões de extrusão mais baixas do que outras temperaturas de homogeneização. O perfil de superfície e temperaturas de saída de volume foram também inferiores. Estes resultados podem ser correlacionados com um acabamento de superfície melhorado.

[0036] A figura 2 é uma plotagem dos diferenciais de pressão (comparados às pressões para o tratamento de homogeneização a 620°C) versus a temperatura de homogeneização. Os benefícios da temperatura de homogeneização perto de 580°C são evidentes a partir da figura 2. A pressão aumenta quando a temperatura de homogeneização é aumentada ou diminuída em torno desta temperatura de homogeneização. Dada a difusão natural em temperaturas em operações comerciais devido à massa de metal envolvida e com base nestes dados experimentais, a faixa de temperatura ótima para o tratamento de homogeneização é entre 550 e 600°C.

[0037] A pressão de extrusão é controlada por dois fatores e, mais particularmente, o nível de manganês em solução sólida e a contribuição de fortalecimento de dispersoides ricos manganês. Os valores de condutividade (% de IACS) na Tabela 2 são uma medida do nível de soluto, particularmente manganês, em solução sólida. A figura 2 mos

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 13/27

10/16 tra que as gotas de condutividade estavelmente como uma temperatura de homogeneização é aumentada devido ao manganês que entra na solução sólida com uma fração de volume inferior correspondente de dispersoides. Existe mais manganês em solução sólida, desse modo, a condutividade é inferior e a pressão de extrusão é superior. [0038] Entretanto, em temperaturas baixas, outro macanismo está em operação. Mais particularmente, o fortalecimento de dispersão pelos dispersoides ricos em manganês densos ocorre por meio do mecanismo de fortalecimento de Orowan. A situação ótima para pressão de extrusão é em temperatura de homogeneização intermediária onde o efeito combinado dos dois mecanismos é minimizado. É então possível definir uma faixa de condutividade preferida no tarugo homogeneizado de 35 - 38 % de IACS para extrusabilidade ótima.

[0039] A figura 3 mostra valores de rugosidade como uma função de sequência de tarugo no teste. Os valores de rugosidade são mediados por Ra, Rq, e Rz.

[0040] Um aspecto importante de extrusabilidade é o acabamento de superfície do produto extrusado. Nos testes realizados, a rugosidade aumentou com o número de tarugo, que é típico de ciclos de extrusão como formação de alumínio atrás do mancal traseiro. Não existe nenhum desvio significante da tendência geral com as várias variantes de homogeneização testadas, indicando que todas as variantes foram equivalentes a esse respeito.

Experimento 2 - Controle de Estruturas de Grão [0041] Duas outras ligas de alumínio (Ligas 2 e 3), incluindo-se dentro da faixa de AA 3012A, foram CC fundidas a 178 mm de diâmetro e usinadas em 101 mm de diâmetro de tarugo para extrusão. As composições de ambas as ligas de alumínio são fornecidas na Tabela

3. Vários tratamentos de homogeneização, com temperaturas de homogeneização de 500 a 625°C e com tempos de imersão de 4 a 8 horas, foram aplicados aos tarugos antes da extrusão em um tubo de mi

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 14/27

11/16 cro-orifício de 10 orifícios com uma espessura de parede de 0,3 mm usando um temperatura de tarugo de 500°C e uma velocidade de ram de 1,2 mm por segundo. A etapa de homogeneização foi seguida por um resfriamento controlado em uma taxa de resfriamento de 150 ^oC por hora para diminuir a tensão de escoamento de liga e torná-la mais extrudável.

Tabela 3: Composições de Liga Testadas em Experimento N° 2.

	Cu	Fe	Mg	Mn	Si	Ti	Zn
2	0,002	0,09	< 0,01	0,98	0,08	0,018	0,002
3	0,001	0,09	< 0,01	1,16	0,07	0,018	0,002

[0042] A relação de extrusão foi 420/1 e a tubulação foi saciada com água na saída da prensa. Os comprimentos de tubulação foram então feitos sob medida por laminação fria, resultando em uma redução de espessura de tubo volumosa de 4% para simular uma prática comercial. As amostras foram em seguida submetidas a ciclos de soldagem em fornalha simulados consistindo em um aquecimento de 20 minutos com picos de temperaturas de 605 e 625 °C seguido por rápido resfriamento por ar. As estruturas de grãos dos tubos foram avaliadas macrogravando-se a superfície em reagente Poultons e também metalograficamente preparando-se seções de cruzamento transversas e gravando com reagente Barkers. A tabela 4 resume as condições de teste e os resultados de estrutura de grão.

Tabela 4: Condições de Teste e Resultados de Estrutura de Grão no Experimento n° 2.

Liga	Mn (% em peso)	Tempo de Homogeneização (horas)	Temperatura de homogeneização (^oC)	Solda a 600°C de Estrutura de Grão	Solda a 625°C de Estrutura de Grão
2	1,00	4	500	F	F
2	1,00	4	550	F	F
2	1,00	4	580	F	F

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 15/27

12/16

Liga	Mn (% em peso)	Tempo de Homogeneização (horas)	Temperatura de homogeneização (^oC)	Solda a 600°C de Estrutura de Grão	Solda a 625°C de Estrutura de Grão
2	1,00	8	580	F	F
2	1,00	8	590	F	MCF
2	1,00	4	620		MCF
2	1,00	8	625	MCF	CG
3	1,20	4	500	F	F
3	1,20	4	550	F	F
3	1,20	4	580	F	F
3	1,20	8	625	MCF	MCF

F: Grão de superfície fina; CG: 100% de grão de superfície áspero;

MCF: grãos de superfície ásperos e finos misturados.

[0043] A figura 4 mostra a aparência típica de amostras soldadas a 625°C após macrogravura, para Ligas 2 e 3. Mostra que grãos finos foram apresentados sobre a superfície dos tubos para tarugos homogeneizados a 580°C ou menos. Estes grãos finos foram a estrutura de grão residual produzida na prensa de extrusão. Em outras palavras, nenhuma cristalização ocorreu. Os grãos grandes alongados nos tubos, para tarugos homogeneizados a 625°C na figura 4, foram um resultado de recristalização ocorrendo durante o ciclo de solda. Para a liga 3, o processo de recristalização estava incompleto e alguns grãos finos residuais eram ainda evidentes.

[0044] Os resultados na Tabela 4 mostram a quantidade de grãos recristalizados ásperos aumentaram com temperaturas de soldagem e homogeneização elevadas. Visto que a temperatura de solda em um ambiente de produção é difícil de controlar, é possível que temperaturas elevadas, perto de 625 °C, possam ser encontradas. Consequentemente, o material de tubulação tem que ser capaz de reter uma estrutura de grãos finos sob estas severas condições. Geralmente, a es

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 16/27

13/16 trutura de grão de superfície fina foi apenas possível com temperaturas de homogeneização abaixo de 600 °C em uma modalidade, e abaixo de 590 °C em uma modalidade alternativa.

[0045] O tempo de homogeneização tem uma influência menor sobre a estrutura de grão em comparação à temperatura de homogeneização.

[0046] A figura 5 mostra estruturas de grão típicas no plano transversal para materiais homogeneizados durante quatro (4) horas em várias temperaturas de homogeneização e soldadas a 625 °C. As estruturas de grão comparadas àquelas visíveis sobre as superfícies macrogravadas na figura 4, visto que uma camada contínua de grãos finos foi apresentada na superfície para materiais homogeneizados a 580°C ou abaixo. Para o material homogeneizado a 620 °C, alguns grãos finos residuais foram ainda apresentados na superfície, porém grãos ásperos, em alguns casos, extendendo-se através de toda a espessura do tubo dominaram a microestrutura. A forma dos grãos ásperos é um resultado do início do processo de recristalização ocorrendo perto do centro das tramas. Durante dimensionamento, a deformação fria é concentrada nas tramas e, consequentemente, estas regiões suportam recristalização mais rapidamente. Até em temperaturas de homogeneização mais baixas, a recristalização das tramas ocorreu em todos os casos. Ao mesmo tempo em que a prevenção de recristalização das tramas é um aspecto desejado como ela pode aumentar a tensão de ruptura do tubo, não é um aspecto importante da invenção atual onde uma camada contínua dos grãos de superfície é preferida para melhorar a resistência à corrosão.

[0047] Desse modo, submetendo um lingote fundido de liga de alumínio contendo, em % em peso, 0,90 a 1,30 de Mn, 0,05 a 0,25 de Fe, 0,05 a 0,25 de Si, 0,01 a 0,02 de Ti, max. de 0,05 de Mg, max. de 0,01 de Cu, e max. de 0,01 de Ni a um tratamento de homogeneização em uma temperatura de homogeneização de 550 a 600°C, fornece um

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 17/27

14/16 lingote homogeneizado com uma alta extrusabilidade. Além disso, se o tarugo homogeneizado for também extrusado em tubos, tal como tubulação extrudada multivoid ou mini-microport, os tubos resultantes terão uma estrutura de grão de superfície fina para melhorar a resistência à corrosão. Os tubos extrudados podem ser soldados a componentes de troca de calor tais como tubo de distribuição, barbatanas onduladas externas e internas, etc. Os tubos soldados são também caracterizados por uma estrutura de grão de superfície fina.

Experimento 3 - Medição de Dispersoides de Mn [0048] Outro experimento foi conduzido com a finalidade de quantificar a microestrutura no tarugo em termos da densidade da distribuição de dispersoide de manganês associada com o ciclo de homogeneização preferido.

[0049] A Liga 4 foi CC fundida como um tarugo matriz de 228 mm e as fatias foram homogeneizadas durante 4 horas em temperaturas variando de 500 a 620C e resfriadas a 100C/hora. As seções foram tiradas da posição de meio-raio e metalograficamente polidas. As amostras foram examinadas em uma ampliação de 30,000X usando uma SEM de emissão de campo e as características das partículas dispersoides de manganês foi medida usando software de análise de imagem. Trezentos campos de observação, cada com uma área de

59,3 micrometros quadrados, foram usados para uma análise. O círculo equivalente (diâmetro de um círculo com a mesma área que a partícula - conhecida como dcirc) foi medido quanto a cada partícula e apenas aqueles com um dcirc < 0,5 micrometros foram incluídos na análise com base em que algo maior não é um dispersoide e não contribui para a tensão de escoamento. As partículas com um dcirc < 0,022 micrometros não podem ser medidas acuradamente devido à resolução inadequada e foram também descontadas da análise.

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 18/27

15/16

Tabela 5: Composição de Liga Testada no Experimento n° 3.

	Cu	Fe	Mg	Mn	Si	Ti	Zn
Liga 4	0,002	0,09	<.01	0,99	0,07	0,017	0,002

[0050] Os resultados em termos de condutividade e densidade numérica (n° /mm2) são mostrados na Tabela 6.

Tabela 6

Temperatura °C	N° por quadrado mm/10000	IACS
500	47,1	38,6
550	40,8	38,2
580	31,3	36,5
600	18,1	34,2
620	7,0	32,3
[0051] Estes resu	tados são plotados na figura 6.

[0052] A microestrutura associada com a faixa de temperatura de homogeneização de 550 - 600°C pode ser definida por uma densidade numérica de dispersoides de Mn com um dcirc < 0,5 micrometros na faixa de 18 x10⁴ a 41 x10⁴ por milímetro quadrado. Na faixa de temperatura de homogeneização de 560- 590 °C, a den sidade de partícula dispersoide pode ser caracterizada por uma conta de dispersoide de Mn de 25 x10⁴ - 39 x 10⁴ por milímetro quadrado.

[0053] Em uma modalidade alternativa, a liga de alumínio contém, em % em peso, 0,90 a 1,20 de Mn. Em outra modalidade alternativa, a liga de alumínio contém menos do que 0,03 % em peso de Mg.

[0054] O tarugo homogeneizado tem uma condutividade de tarugo de 35 a 38 % de IACS.

[0055] Com esta combinação de composição de liga de alumínio e temperatura de homogeneização, existe manganês suficiente através da solução para reduzir a pressão de extrusão e tensão de escoamento em temperatura elevada, porém com dispersoides ricos em manganês na forma correta, isto é, tamanho e espaçamento de partícula, pa

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 19/27

16/16 ra inibir recristalização do tubo extrusado durante um ciclo de solda de fornalha, ao mesmo tempo em que ainda fornecendo tensão de escoamento reduzida.

[0056] As modalidades da invenção descritas aqui são destinadas a serem exemplares apenas. O escopo da invenção é, portanto, destinado a ser limitado apenas pelo escopo das reivindicações anexadas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Tubos extrudados trocadores de calor de liga de alumínio, caracterizados pelo fato de que compreendem uma composição de liga de alumínio consistindo de, em percentual em peso, entre 0,90 e 1,30 de manganês, entre 0,05 e 0,25 de ferro, entre 0,05 e 0,25 de silício, entre 0,01 e 0,02 de titânio, menos do que 0,01 de cobre, menos do que 0,01 de níquel, e menos do que 0,05 de magnésio, o restante de alumínio e teor de impureza menor do que 0,05% em peso para cada impureza e um teor de impureza total menor do que 0,15% em peso.
2. Tubos extrudados trocadores de calor de liga de alumínio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que o lingote de liga de alumínio é homogeneizado em uma temperatura de homogeneização variando entre 560 e 590 °C.
3. Tubos extrudados trocadores de calor de liga de alumínio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que a homogeneização é seguida por uma etapa de resfriamento controlada realizada em uma taxa de resfriamento abaixo de 150 °C por hora.
4. Tubos extrudados trocadores de calor de liga de alumínio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que o teor de manganês varia entre 0,90 e 1,20 % em peso.
5. Tubos extrudados trocadores de calor de liga de alumínio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que os tubos extrudados têm uma parede mais fina que 0,5 mm.
6. Tubos extrudados trocadores de calor de liga de alumínio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que os tubos extrudados são soldados a pelo menos um componente trocador de calor.
7. Processo para fabricar uma tubulação de liga de alumínio, como definida na reivindicação 1, extrudada ou estirada, caracteri

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 21/27

2/3 zado pelo fato de que compreende:

(a) fundir uma composição de liga de alumínio consistindo em, em percentual em peso, entre 0,90 e 1,30 de manganês, entre 0,05 e 0,25 de ferro, entre 0,05 e 0,25 de silício, entre 0,01 e 0,02 de titânio, menos do que 0,01 de cobre, menos do que 0,01 de níquel, e menos do que 0,05 de magnésio, o restante de alumínio e teor de impureza menor do que 0,05% em peso para cada impureza e um teor de impureza total menor do que 0,15% em peso, em um lingote;

(b) homogeneizar o lingote durante duas a oito horas em uma temperatura de homogeneização variando entre 550 e 600 °C em um lingote homogeneizado; e (c) extrudar o lingote homogeneizado em uma seção de tubulação, em que o lingote homogeneizado tem uma condutividade elétrica de 35% a 38% do Padrão Internacional do Cobre Recozido (IACS);

em que a tubulação possui uma estrutura de grão de superfície fina;

em que, no lingote homogeneizado, a densidade numérica de dispersoides de Mn com um diâmetro de círculo com a mesma área que a partícula (dcirc) menor do que 0,5 micrometros em uma área de um milímetro quadrado é de 18 x10⁴ a 41 x10⁴.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o lingote de liga de alumínio é homogeneizado em uma temperatura de homogeneização variando entre 560 e 590 °C.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que compreende resfriar o lingote homogeneizado em uma taxa de resfriamento abaixo de 150 °C por ho ra.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende reaquecer o

Petição 870190089368, de 10/09/2019, pág. 22/27

3/3 lingote homogeneizado até uma temperatura variando entre 450 e 520°C antes de realizar a etapa de extrusão.