Aliatges de fosa de bronze

La selecció de l'aliatge de fosa de bronze adequat és una de les decisions més importants en el disseny i l'adquisició del producte. L'aliatge incorrecte pot provocar una fallada prematura, un cost excessiu o l'incompliment dels requisits reglamentaris. L'aliatge adequat ofereix dècades de servei fiable amb propietats mecàniques òptimes, resistència a la corrosió i mecanització. Coure Conex ha estat fosa i mecanitzant components de bronze durant més de 25 anys, donant servei a clients als EUA, Regne Unit, Europa i a tot el món. Aquesta guia completa cobreix tots els aliatges de fosa de bronze principals: la seva composició, propietats mecàniques, resistència a la corrosió, característiques de fosa, maquinabilitat i aplicacions ideals, per ajudar els enginyers, els professionals de les adquisicions i els dissenyadors de productes a prendre la millor opció per a la seva aplicació.

Què és el bronze? Bronze vs llautó vs coure

El bronze és un aliatge a base de coure en el qual l'element d'aliatge primari no és el zinc. Els bronzes més tradicionals utilitzen estany com a element d'aliatge primari, però els bronzes d'enginyeria moderns inclouen bronze de silici (silici com a element d'aliatge primari), bronze d'alumini (alumini), bronze de manganès (manganès) i bronze de plom-estany. El llautó, en canvi, utilitza zinc com a element d'aliatge primari. La distinció és important per a l'especificació: un component especificat com a "bronze" hauria de ser un veritable aliatge de coure-estany, no un aliatge de coure alt en zinc (llautó).

Tots els principals aliatges de fosa de bronze — Propietats i equivalents

1. LG2 Bronze (Gunmetal 85-5-5-5)

Millor per a: Vàlvules, cossos de bombes, accessoris per a canonades, ferreteria marina, casquilles de coixinets i peces de fosa industrial en general. The most widely used bronze casting alloy worldwide due to its excellent castability, pressure tightness, and corrosion resistance in fresh water, seawater (moderate velocity), and industrial atmospheres. El contingut de plom proporciona una bona mecanització i estanquitat a la pressió omplint la porositat de micro-contracció durant la solidificació.

2. Bronze fòsfor: aliatges de fosa d'estany alt (Marina M, C90700)

Millor per a: Engranatges en blanc, rodes de cuc, casquilles, carcasses de coixinets i components de càrrega pesada. L'alt contingut d'estany (10%) produeix un aliatge més dur i resistent al desgast que LG2. El baix contingut de plom significa una mecanització reduïda en comparació amb LG2, però la major duresa i resistència a la fatiga justifiquen l'especificació per a aplicacions d'engranatges i coixinets. No apte per a la fosa estanca a pressió tan fàcilment com LG2: requereix una alimentació acurada.

3. Bronze d'estany amb plom (LTB1/SAE 660/C93200)

Millor per a: Casquilles de coixinets, coixinets de butxaca, volanderes d'empenta i coixinets de mànigues que porten càrregues moderades a velocitats moderades. SAE 660 (C93200) is the most widely used bearing bronze in the USA, offering a balance of strength, conformability (lead embeds dirt particles), and machinability. El contingut de plom actua com un lubricant sòlid i ajuda al coixinet a adaptar-se a una lleugera desalineació sense agafar-se.

4. Bronze d'alumini (AB1/AB2 — C95400, C95800)

Millor per a: Hèlixs marines, hubs d'hèlix, impulsors de bombes per a aigua de mar, seients de vàlvules, components estructurals en alta mar i peces de desgast resistents. AB2 (bronze níquel-alumini) és l'aliatge principal per a carcassas i hèlixs de bombes d'aigua de mar a causa de la seva excel·lent resistència a l'erosió per cavitació i als atacs d'impacte. Molt més dur i resistent que LG2: requereix eines de carbur i velocitats de mecanitzat més lentes. Es pot tractar tèrmicament (recuit de solució + envelliment) per obtenir la màxima resistència.

5. Bronze de silici (SC1/C87600/C65500)

Millor per a: Fundicions arquitectòniques, eixos de bombes, ferreteria marina (decorativa i estructural), cossos de connectors de subestació, cargols i fixacions de ferreteria, i qualsevol aplicació que requereixi una bona resistència a la corrosió i soldabilitat. El bronze de silici és l'únic aliatge de bronze estàndard que es pot soldar fàcilment TIG i MIG sense sensibilització, el que el fa ideal per a conjunts híbrids de fosa i fabricació. Sense plom per naturalesa: adequat per a aplicacions d'aigua potable NSF 61 en algunes jurisdiccions.

6. Bronze de manganès (llautó d'alta resistència / HTB1 / C86300)

Millor per a: Eixos d'hèlix, maquinari marin sota una gran tensió, plaques de pont, casquilles grans i plaques de desgast, engranatges pesats en blanc, cossos de vàlvules en servei d'alta pressió i qualsevol aplicació que requereixi la màxima resistència a la tracció disponible d'un aliatge de coure fos. HTB1/C86300 és la fosa d'aliatge de coure estàndard més resistent, però és més difícil de colar que LG2 o bronze de silici a causa del seu rang de congelació estret i la seva tendència a trencar-se en calent. Requereix un disseny acurat de patrons i un sistema d'alimentació.

7. Coure-níquel (CuNi 90/10 i 70/30 - Graus de fosa)

Millor per a: Plaques d'extrem d'intercanviador de calor marí, cofres i accessoris del casc del vaixell, components de la planta dessalinitzadora i manipulació de fluids de petroli i gas en alta mar on es requereix resistència a l'impacte i la contaminació biològica a l'aigua de mar. Els aliatges de coure i níquel són molt resistents a la bioincrustació (unió de percebes i algues), cosa que els fa especialment adequats per a aplicacions marines submergides. No és àmpliament emès, però és extremadament valuós en aplicacions marines de nínxol.

8. Bronze d'estany: aliatges amb coixinets d'alt plom (C94300)

Millor per a: Coixinets llisos de molt baixa velocitat i càrrega elevada (coixinets principals del motor dièsel, passadors de pivot del cilindre hidràulic, coixinets de premsa pesada) on l'alt contingut de plom (25%) proporciona la màxima conformabilitat i resistència al grip en condicions de lubricació límit. La matriu de plom suau incorpora partícules abrasives i proporciona autolubricació quan la pel·lícula d'oli es trenca. No apte per a peces de fosa estructural: la resistència és molt baixa.

Taula de comparació d'aliatges de fosa de bronze

Com triar l'aliatge de fosa de bronze adequat

Utilitzeu aquest marc de decisió per seleccionar l'aliatge de fosa de bronze òptim per a la vostra aplicació:

• Vàlvules d'ús general, accessoris i maquinari marí: LG2 / C83600: l'opció predeterminada per al 80% de les aplicacions de fosa de bronze
• Coixinets i casquilles (càrrega/velocitat moderada): SAE 660 / C93200 (bronze d'estany amb plom) per a la millor conformabilitat
• Engranatges, rodes de cuc, superfícies d'alt desgast: Marina M / C90700 o bronze fosforat per a una major duresa i resistència a la fatiga
• Peces estructurals d'alta resistència, bombes d'aigua de mar: Bronze d'alumini AB1 (C95400) o AB2 (C95800) per a la màxima resistència a la tracció i a la cavitació
• Cossos de connectors arquitectònics o elèctrics soldables: Bronze de silici SC1 / C87600
• Màxima resistència a la tracció, eixos de l'hèlix: Bronze manganès HTB1 / C86300
• Bescanviadors de calor marins submergits, antifouling: Coure-níquel 90/10 / C96200
• Coixinets de càrrega pesada i baixa velocitat: Bronze d'estany d'alt plom C94300
• Conformitat amb l'aigua potable (NSF 61/372): Bronze de silici C87600 o aliatges especificats de la llista NSF

Processos de fosa de bronze disponibles a Conex Copper

fosa de sorra: Formes complexes, àmplia gamma d'aliatges, precisió CT8–CT10, de 50 g a 500 kg. Ideal per a prototips i producció de baix volum en LG2, bronze d'alumini i bronze de silici.

fosa a pressió per gravetat: Toleràncies més estrictes (CT5–CT7), millor acabat superficial, major productivitat per a volums mitjans en LG2 i bronze de silici.

Colada d'inversió (cera perduda): Màxima precisió (CT4–CT6), excel·lent acabat superficial, geometria complexa amb parets primes. Per a peces de precisió LG2, bronze de silici i bronze d'alumini.

Colada contínua: Barra, tub i vareta de bronze en LG2, bronze amb coixinets i bronze fòsfor per a mecanitzar peces en brut.

Per què triar Conex Copper per a foses de bronze?

• Tots els principals aliatges de bronze interns — LG2, bronze d'alumini, bronze de silici, bronze fòsfor, bronze de coixinets
• Capacitat completa de fosa a components mecanitzats — patró → fosa → mecanitzat → NDT → enviament
• Matèria primera certificada ASTM i EN — MTC segons ASTM B62, B148, B584 en totes les peces de fosa
• Certificació ISO 9001:2015 — Opcions de traçabilitat completa i NDT (LPT, raigs X, prova de pressió)
• Més de 25 anys d'experiència en fosa de bronze — Donar servei a clients dels EUA, Regne Unit, europeus i globals
• Aliatges compatibles amb NSF 61/372 — disponible per als requisits del mercat d'aigua potable dels EUA
• Preus competitius a l'Índia — Estalvi de costos del 40 al 60% en comparació amb les peces de fosa de bronze dels EUA i Europa
• Renovació ràpida del prototip — primers càstings en 3 a 5 setmanes des del sorteig aprovat

Preguntes freqüents — Aliatges de fosa de bronze

P1: Quin és l'aliatge de fosa de bronze més utilitzat?

El bronze LG2 (C83600 / CC491K / gunmetal 85-5-5-5) és l'aliatge de fosa de bronze més utilitzat a nivell mundial, especificat per a la majoria de vàlvules, accessoris, cossos de bombes i peces de fosa de maquinari marins. La seva combinació de colabilitat, resistència a la corrosió, mecanització i cost raonable la converteixen en la primera opció per a la majoria d'aplicacions generals de fosa de bronze. És el bronze "per defecte": considereu alternatives només quan LG2 no pot complir els requisits específics de resistència, duresa o reglaments.

P2: Quan he d'utilitzar bronze d'alumini en lloc de LG2?

Especifiqueu bronze d'alumini (C95400 AB1 o C95800 AB2) quan: es requereixi una resistència a la tracció superior a 450 MPa (LG2 màxim és ~280 MPa); el component funciona en aigua de mar a gran velocitat (per sobre de 3 m/s) on LG2 patiria erosió; l'entorn conté àcid sulfúric, àcid fluorhídric o altres mitjans agressius als bronzes d'estany amb plom; o temperatures de funcionament superiors a 250 °C en el servei de la vàlvula de vapor. El major cost i la dificultat de mecanitzat del bronze d'alumini es justifiquen pel seu rendiment en aquestes condicions exigents.

P3: Quina diferència hi ha entre LG2 i SAE 660 (C93200) que tenen bronze?

LG2 (C83600) té un 5% de plom i està optimitzat per a peces de fosa estanques a la pressió (vàlvules, accessoris). SAE 660 (C93200) té un 7% de plom i un 7% d'estany, optimitzat per a aplicacions de coixinets i coixinets on el plom més alt proporciona una millor conformabilitat, incrustació de partícules abrasives i resistència a l'enganxament sota la lubricació del límit. Les peces de fosa SAE 660 no solen ser provades a pressió; s'utilitzen com a revestiments de coixinets sòlids en lloc de carcasses que contenen pressió.

P4: El bronze de silici és adequat per a aplicacions d'aigua potable (NSF 61)?

El bronze de silici (C87600) és inherentment lliure de plom (normalment menys del 0,02% de plom) i s'ha utilitzat per a maquinari d'aigua potable a tot el món. Tanmateix, la llista completa de productes NSF 61 i NSF 372 requereix que el producte acabat sigui provat i llistat per una organització de certificació acreditada. Subministrem peces de fosa en C87600 amb la certificació d'aliatge que admet l'aplicació de llista NSF del client. Califòrnia AB 1953 de baix nivell de plom es compleix amb la composició natural sense plom del bronze de silici.

P5: Què és el bronze de manganès i quan s'utilitza?

El bronze de manganès (HTB1, C86300) és tècnicament un llautó alt en zinc (60% Cu, 26% Zn) amb addicions de manganès, ferro i alumini que augmenten dràsticament la resistència fins a 640–760 MPa, la més alta de qualsevol aliatge de coure estàndard. És l'aliatge escollit per a pales d'hèlixs marines (de 1 a 10 tones de fosa), grans eixos d'hèlix, rodes d'engranatge de cuc per a maquinària pesada i maquinari submarino estructural. La seva alta resistència comporta una major complexitat de colada i una susceptibilitat a la dezincificació en determinats entorns.

P6: Es poden soldar peces de fosa de bronze per a la reparació?

La soldabilitat varia significativament segons l'aliatge. El bronze de silici (C87600) és el més fàcilment soldable mitjançant TIG amb filferro de farciment de bronze de silici i es preescalfa a 100 °C. LG2 bronze can be TIG or gas welded for repair with C83600 or C86100 filler, but leaded alloys produce porosity in weld metal if excessive heat is applied. El bronze d'alumini (C95400) requereix un preescalfament acurat (150–200 °C) i està soldat amb farciment de bronze d'alumini (ERCuAl-A2). El bronze fòsfor i els aliatges de coixinets no es recomana per a la soldadura.

P7: Quines proves NDT estan disponibles per a peces de fosa de bronze a pressió?

NDT disponible per a peces de fosa de bronze: proves de líquid penetrant (LPT) segons ASTM E1417 per a esquerdes superficials; proves radiogràfiques (raigs X) segons ASTM E94 per a porositat interna i inclusions en peces de fosa crítiques; proves d'ultrasons (UT) per a peces de fosa de recipients a pressió de secció gruixuda; prova de pressió hidràulica a 1,5 × a 2,0 × pressió de treball per a cossos de vàlvules i carcassa de bombes; i proves de fuites d'heli per a aplicacions de segellat d'alta integritat. Els certificats de prova es proporcionen amb cada fosa provada.

P8: Quines normes ASTM s'apliquen a les peces de fosa de bronze?

Estàndards clau de fosa ASTM: B62 (bronze d'estany amb plom - C83600 LG2), B148 (fosa de bronze d'alumini - C95400, C95800), B584 (fosa de sorra d'aliatge de coure, general), B271 (fosa centrífuga d'aliatge de coure), B369 (coberta de coure-níquel), fosa de bronze (aliatge de silici i B198). Per a projectes europeus i del Regne Unit, la norma BS EN 1982 cobreix totes les peces d'aliatge de coure amb designacions de grau de la sèrie CC. Subministrem MTC segons la norma aplicable amb totes les peces de fosa de producció.

P9: Quina diferència hi ha entre la fosa de sorra i la fosa per gravetat per al bronze?

La fosa de sorra utilitza motlles de sorra prescindibles: baix cost d'eines (entre 500 i 3000 USD per patró), qualsevol complexitat, inclosos els passos interns i els retalls, precisió CT8–CT10, acabat superficial Ra 12–25 µm. La fosa per gravetat utilitza matrius metàl·liques permanents: cost d'eines més elevat (entre 3.000 i 15.000 USD per matriu), limitat a geometries simples sense retalls, precisió CT5–CT7, acabat superficial Ra 5–10 µm, menor cost unitari per a volums mitjans a alts (per sobre de 500 peces per any). Per a la majoria de cossos de vàlvules i carcasses de bombes, la fosa de sorra s'utilitza per a prototips i volums baixos, passant a la fosa per gravetat per a productes establerts en producció regular.

P10: Com és rellevant la deszincificació per als aliatges de fosa de bronze?

La dezincificació (eliminació selectiva de zinc de l'aliatge per corrosió) afecta els aliatges de coure amb un contingut de zinc superior a aproximadament el 15-20% en aigua suau o lleugerament àcida. Els veritables bronzes (LG2, bronze d'alumini, bronze de silici, bronze fòsfor) contenen menys del 10% de zinc en la majoria dels casos i no es veuen afectats significativament per la deszincificació. El bronze de manganès (26% Zn) i alguns "bronces comercials" amb alt contingut de zinc són susceptibles i no s'han d'especificar per a aplicacions de fontaneria d'aigua calenta o submergides sense proves de resistència a la dezincificació.

P11: Quin és el temps de lliurament típic per a les peces de fosa de sorra de bronze de Conex Copper?

Fabricació de nous patrons: 2 a 4 setmanes. Primers fosos de sorra (ruros): d'1 a 2 setmanes després de l'aprovació del patró. Mecanitzat de peces de fosa: afegir 1 a 3 setmanes. Temps total de lliurament del primer article per a peces de fosa mecanitzades i inspeccionades: de 5 a 8 setmanes. Repetiu les ordres amb els patrons existents: fosa bruta en 1 a 2 setmanes; totalment mecanitzat en 2 a 4 setmanes. Eines de fosa per gravetat: 4 a 6 setmanes addicionals per a la fabricació de matrius abans de les primeres peces.

P12: Quina quantitat mínima de comanda s'aplica a les peces de fosa de bronze personalitzades?

No hi ha una quantitat de comanda mínima fixa: s'accepten peces de fosa de prototips únics per a la prova de patrons i la validació del disseny. Dit això, el preu per unitat millora significativament per sobre de 10 a 25 peces per aliatge/patró, ja que la càrrega del forn, la configuració del patró i els costos d'inspecció es reparteixen entre més unitats. Per a la producció regular, les quantitats de comanda de més de 100 peces per llançament són típiques per justificar la inversió en eines de matriu de gravetat i aconseguir el cost unitari més baix.