Was ASTM B111 CDA 101 OFE Kupferrohr ist
ASTM B111/B111M umfasst nahtlose Kupfer- und Kupferlegierungsrohre für Kondensatoren, Verdampfer und Wärmetauscher. UNS C10100, historisch als CDA 101 gelistet und als sauerstofffreies elektronisches Kupfer (OFE) bekannt, ist die Kupfersorte mit der höchsten Reinheit in dieser Familie. Es wird unter kontrollierter Atmosphäre geschmolzen und gegossen, sodass Sauerstoff physikalisch ausgeschlossen und nicht mit Phosphor neutralisiert wird. Das Ergebnis ist Kupfer mit einem Mindestgehalt von 99,99 % und einem Restsauerstoffgehalt von nicht mehr als 0,0005 %. Eine Kombination, die die elektrische Leitfähigkeit bei oder über 101 % IACS hält und gleichzeitig jegliche Gefahr einer Wasserstoffversprödung beim Hartlöten, Schweißen oder Blankglühen in einer reduzierenden Atmosphäre beseitigt.
Im leicht gezogenen Zustand (Vergütungsgrad H55) erfährt das Rohr nach dem Schlussglühen eine mäßige Kaltreduktion. Dies erhöht die Zug- und Streckgrenze über den weichgeglühten Zustand hinaus und bewahrt gleichzeitig genügend Dehnung zum Aufwickeln, Biegen, Aufweiten und Walzenausdehnen zu einem Rohrboden. Leicht gezogene OFE-Röhren sind daher die übliche Wahl, wenn eine Komponente eine steife, formstabile Röhre anstelle einer völlig weichen benötigt, wie z. B. Vakuumröhrenteile, Busverbindungen und flüssigkeitsgekühlte Leistungselektronik.
Chemische Zusammensetzung von UNS C10100
| Element | Erfordernis |
|---|---|
| Kupfer (Cu) | Mindestens 99,99 % |
| Sauerstoff (O) | Maximal 0,0005 % |
| Summe aller anderen Elemente | Maximal 0,01 % |
Da der Gesamtzuschlag für jedes andere Element nur 0,01 % beträgt, ist die Qualität praktisch frei von Desoxidationsmitteln und Begleitelementen, die die Leitfähigkeit in gewöhnlichem feuer-raffiniertem Kupfer verringern. Mühlenzertifikate für C10100 geben normalerweise den Kupfergehalt, das Sauerstoffergebnis und die Restelementsumme als separate Posten an.
Mechanische und physikalische Eigenschaften
| Temperament | Temperamentcode | Zugfestigkeit (typisch) | Rendite bei 0,5 % Extension (typisch) | Verlängerung |
|---|---|---|---|---|
| Licht gezeichnet | H55 | 35 ksi (240 MPa) | 32 ksi (220 MPa) | 25 % |
| Geglüht, Nennkorn 0,025 mm | OS025 | 32 ksi (220 MPa) | 10 ksi (70 MPa) | 45 % |
| Hart gezeichnet | H80 | 55 ksi (380 MPa) | 50 ksi (345 MPa) | 8 % |
Physikalische Daten des geglühten Materials: Dichte 8,91 g/cm³, Solidus 1065 C und Liquidus 1083 C, elektrische Leitfähigkeit 101 % IACS, Wärmeleitfähigkeit ca. 391 W/(m·K), spezifische Wärme 0,385 kJ/(kg.K) und Elastizitätsmodul ca. 117 GPa. Der sehr niedrige Sauerstoffgehalt hält diese Werte auch nach thermischen Wechseln stabil, weshalb die Sorte in Hoch--Vakuum- und Hochfrequenz-Hardware gegenüber phosphor-desoxidiertem Kupfer bevorzugt wird.
Standardgrößen von OFE-Kupferrohren
| Außendurchmesser (Zoll / mm) | Wand (Zoll / mm) |
|---|---|
| 0.1880 / 4.78 | 0.032 / 0.81 |
| 0.2500 / 6.35 | 0.032 / 0.81 |
| 0.3750 / 9.53 | 0.065 / 1.65 |
| 0.5000 / 12.70 | 0.065 / 1.65 |
| 0.6250 / 15.88 | 0.065 / 1.65 |
| 0.7500 / 19.05 | 0.125 / 3.18 |
| 1.0000 / 25.40 | 0.125 / 3.18 |
| 1.5000 / 38.10 | 0.125 / 3.18 |
| 2.2500 / 57.15 | 0.125 / 3.18 |
Gezogene Rohre werden gerade in zufälligen oder festen Längen bis zu etwa 6 m geliefert, wobei die Oberfläche vor Handhabungsspuren geschützt ist. Wandstärke, Außendurchmesser und Wandexzentrizität werden auf die in ASTM B111/B111M angegebenen Toleranzen kontrolliert, und die Rohrenden werden für den Versand entgratet und verschlossen.
Anwendungen von C10100 OFE-Kupferrohren
Vakuumröhren-, Magnetron- und Hochfrequenzhohlraumkomponenten, bei denen Restsauerstoff ausgasen oder das Teil verspröden würde.
Busrohre, Anschlüsse und Klemmenteile für Umspannwerke, die einen hohen Strom mit minimalem Widerstandsverlust führen müssen.
Flüssigkeitsgekühlte Kühlplatten, Induktionsspulen und Kühlkreisläufe für Leistungselektronik.
Wärmetauscher und Kondensatorrohr in sauerstoffempfindlichen oder Halbleiterprozesssystemen.
Gelötete Baugruppen, die in Reduktions- oder Vakuumöfen verarbeitet werden.
Hohlleiter-, Koaxialleiter- und hochreine Gasverteilungsleitungen.
Herstellung, Reinigung und Inspektion
C10100-Rohre können leicht gebogen, gewickelt, aufgeweitet, gestaucht und rollgeweitet werden. Da die Sorte kein restliches Desoxidationsmittel enthält, kann sie im Vakuum oder in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre gelötet werden, ohne dass es zu einer internen Dampfreaktion kommt, die bei gewöhnlichem Kupfer zu Rissen führt. Das Schweißen erfolgt normalerweise mit einem Gas-Wolfram-Lichtbogen oder einem Elektronenstrahl unter Verwendung eines passenden Füllstoffs, wobei der Verbindungsbereich unmittelbar vor dem Fügen von Öl und Oxid gereinigt wird. Für Vakuum- und Elektronikanwendungen wird das Röhrchen sauber und verschlossen geliefert und eine Handhabung mit bloßen Händen ist nicht möglich.
Die Prüfung erfolgt gemäß ASTM B111/B111M auf Spannungs-, Abflachungs-, Aufweitungs- und Ausdehnungseigenschaften, mit hydrostatischer oder pneumatischer Prüfprüfung je nach Bestellung. Die Wirbelstromprüfung von Kupfer- und Kupferlegierungsrohren erfolgt gemäß der in ASTM E243 beschriebenen Praxis, die Längs- und Umfangsdiskontinuitäten erkennt, ohne die fertige Oberfläche zu beschädigen. Verwandte Spezifikationen, die häufig zusammen mit dieser Sorte zitiert werden, umfassen ASME SB111 für Druckgeräte, ASTM B75/B75M für nahtlose Kupferrohre, ASTM B188 für nahtlose Kupfersammelrohre und ASTM B359/B359M für integrierte Rippenrohre.
FAQ
F: Was bedeutet die OFE-Bezeichnung für Kupferrohre?
OFE steht für sauerstoff-freie Elektronik. Das Metall wird geschmolzen und gegossen, so dass Sauerstoff ausgeschlossen wird, anstatt mit Phosphor neutralisiert zu werden, was einen Mindestkupfergehalt von 99,99 % und einen Restsauerstoff von 0,0005 % oder weniger ergibt.
F: Warum wird für einige Wärmetauscheraufgaben C10100 anstelle von C12200 gewählt?
C10100 bietet eine höhere Leitfähigkeit von über 101 % IACS und ist immun gegen Wasserstoffversprödung beim Löten. C12200 verwendet Phosphor zur Desoxidation, was die Leitfähigkeit leicht senkt, aber weniger kostet, sodass es für große wasserseitige Wärmetauscherbündel geeignet ist.
F: Wofür wird das H55-Lichtziehhärtemittel verwendet?
H55 führt zu einer mäßigen Kaltverformung, sodass das Rohr fester und steifer als geglühtes Rohr ist und dennoch duktil genug für das Aufwickeln, Biegen und Walzenausdehnen zu einem Rohrboden.
F: Wie wird die Röhre vor der Auslieferung getestet?
Zug-, Abflachungs-, Aufweitungs- und Ausdehnungsprüfungen werden gemäß ASTM B111/B111M durchgeführt, hydrostatische oder pneumatische Prüfprüfungen werden bei Bedarf angewendet und Wirbelstromprüfungen werden gemäß ASTM E243 durchgeführt.
F: Welche Größen sind normalerweise auf Lager?
Außendurchmesser von etwa 4,78 mm bis 57,15 mm mit Wandstärken von 0,81 mm bis 3,18 mm decken die meisten Anforderungen an Vakuum-, Elektro- und Instrumentenröhren ab, andere Größen können auf Bestellung gefertigt werden.
F: Kann diese Sorte geschweißt statt gelötet werden?
Ja. Es kommen sowohl das Gas-Wolfram-Lichtbogen- als auch das Elektronenstrahlschweißen zum Einsatz, mit passendem Kupferzusatz und sofortiger Reinigung der Verbindung. Hartlöten ist nach wie vor die gebräuchlichere Methode, da hierdurch ein Schmelzen der Rohrwand vermieden wird.
