Aleaciones de fundición de bronce
Seleccionar la aleación de fundición de bronce adecuada es una de las decisiones más importantes en el diseño y adquisición de productos. Una aleación incorrecta puede provocar fallos prematuros, costes excesivos o incumplimiento de los requisitos reglamentarios. La aleación adecuada ofrece décadas de servicio confiable con propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y maquinabilidad óptimas. Cobre Conex lleva más de 25 años fundiendo y mecanizando componentes de bronce, atendiendo a clientes en EE. UU., Reino Unido, Europa y todo el mundo. Esta guía completa cubre todas las principales aleaciones de fundición de bronce (su composición, propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión, características de fundición, maquinabilidad y aplicaciones ideales) para ayudar a los ingenieros, profesionales de adquisiciones y diseñadores de productos a tomar la mejor decisión para su aplicación.
¿Qué es el bronce? Bronce versus latón versus cobre
El bronce es una aleación a base de cobre en la que el elemento de aleación principal no es zinc. Los bronces más tradicionales utilizan estaño como elemento de aleación principal, pero los bronces de ingeniería modernos incluyen bronce al silicio (silicio como elemento de aleación principal), bronce al aluminio (aluminio), bronce al manganeso (manganeso) y bronce plomo-estaño. El latón, por el contrario, utiliza zinc como principal elemento de aleación. La distinción es importante para la especificación: un componente especificado como “bronce” debe ser una verdadera aleación de cobre y estaño, no una aleación de cobre con alto contenido de zinc (latón).
Todas las principales aleaciones de fundición de bronce: propiedades y equivalentes
1. LG2 Bronce (Gunmetal 85-5-5-5)
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Estados Unidos (Estados Unidos) | C83600 |
| ES / DIN (Europa) | CC491K |
| Licenciatura (Reino Unido) | LG2 (BS 1400) |
| ES (India) | LTB-2 |
| Composición nominal | 85% Cu, 5% Sn, 5% Pb, 5% Zn |
| Resistencia a la tracción | 240 a 280 MPa (35 a 40 ksi) |
| Fuerza de producción | 110–140 MPa |
| Alargamiento | 13–18% |
| Dureza | 65–85 HB |
| Conductividad eléctrica | ~15% SIGC |
| Estándar de fundición ASTM | ASTM B62 |
Lo mejor para: Válvulas, cuerpos de bombas, accesorios de tuberías, herrajes marinos, casquillos de cojinetes y piezas fundidas industriales en general. La aleación de fundición de bronce más utilizada en todo el mundo debido a su excelente moldeabilidad, estanqueidad a la presión y resistencia a la corrosión en agua dulce, agua de mar (velocidad moderada) y atmósferas industriales. El contenido de plomo proporciona buena maquinabilidad y estanqueidad a la presión al llenar la porosidad de microcontracción durante la solidificación.
2. Bronce fosforado: aleaciones de fundición con alto contenido de estaño (Navy M, C90700)
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Estados Unidos (Estados Unidos) | C90700 (azul marino M, 88-10-0-2) |
| ES / DIN (Europa) | CC480K |
| Licenciatura (Reino Unido) | PB1 (BS 1400) |
| Composición nominal | 88% Cu, 10% Sn, 0% Pb, 2% Zn |
| Resistencia a la tracción | 280–310 MPa |
| Dureza | 90-110 HB |
| Conductividad eléctrica | ~12% SIGC |
| Estándar de fundición ASTM | ASTM B143/B271 |
Lo mejor para: Piezas de engranajes, ruedas helicoidales, casquillos, carcasas de cojinetes y componentes de desgaste para cargas pesadas. El alto contenido de estaño (10%) produce una aleación más dura y resistente al desgaste que LG2. El bajo contenido de plomo significa una maquinabilidad reducida en comparación con LG2, pero la mayor dureza y resistencia a la fatiga justifican la especificación para aplicaciones de engranajes y rodamientos. No es adecuado para colados estancos a la presión tan fácilmente como LG2; requiere una alimentación cuidadosa.
3. Bronce con plomo y estaño (LTB1 / SAE 660 / C93200)
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Estados Unidos (Estados Unidos) | C93200 (SAE 660) |
| ES / DIN (Europa) | CC493K |
| Licenciatura (Reino Unido) | LTB1 (BS 1400) |
| Composición nominal | 83% Cu, 7% Sn, 7% Pb, 3% Zn |
| Resistencia a la tracción | 240MPa |
| Dureza | 60-70 HB |
| Estándar de fundición ASTM | ASTM B584 |
Lo mejor para: Casquillos de cojinete, cojinetes lisos, arandelas de empuje y cojinetes lisos que transportan cargas moderadas a velocidades moderadas. SAE 660 (C93200) es el bronce para rodamientos más utilizado en los EE. UU. y ofrece un equilibrio de resistencia, adaptabilidad (el plomo incrusta partículas de suciedad) y maquinabilidad. El contenido de plomo actúa como un lubricante sólido y ayuda a que el rodamiento se adapte a una ligera desalineación sin atascarse.
4. Bronce de aluminio (AB1 / AB2 — C95400, C95800)
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Estados Unidos (Estados Unidos) | C95400 (AB1) / C95800 (AB2 bronce níquel-aluminio) |
| ES / DIN (Europa) | CC331G (AB1) / CC333G (AB2) |
| Licenciatura (Reino Unido) | AB1 / AB2 (BS 1400) |
| ES (India) | AB1/AB2 |
| Composición nominal | AB1: 88 % Cu, 10,5 % Al, 1,5 % Fe; AB2: 81% Cu, 9% Al, 5% Ni, 4% Fe, 1% Mn |
| Resistencia a la tracción | AB1: 550–620 MPa; AB2: 680–750 MPa |
| Dureza | AB1: 150–180 HB; AB2: 180–220 HB |
| Conductividad eléctrica | ~8–10% SIGC |
| Estándar de fundición ASTM | Norma B148 |
Lo mejor para: Hélices marinas, cubos de hélices, impulsores de bombas para agua de mar, asientos de válvulas, componentes estructurales marinos y piezas de desgaste de alta resistencia. AB2 (bronce de níquel-aluminio) es la principal aleación para hélices y carcasas de bombas de agua de mar debido a su excelente resistencia a la erosión por cavitación y al ataque por impacto. Mucho más duro y resistente que LG2: requiere herramientas de carburo y velocidades de mecanizado más lentas. Puede tratarse térmicamente (recocido en solución + envejecido) para obtener la máxima resistencia.
5. Bronce al Silicio (SC1 / C87600 / C65500)
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Estados Unidos (Estados Unidos) | C87600 (fundición) / C65500 (forjado) |
| ES / DIN (Europa) | CC766S |
| Licenciatura (Reino Unido) | SC1 (BS 1400) |
| Composición nominal | 91–96 % Cu, 3–5 % Si, trazas de Mn/Zn |
| Resistencia a la tracción | 380–480 MPa |
| Dureza | 95-120 HB |
| Conductividad eléctrica | ~7% SIGC |
| Estándar de fundición ASTM | ASTM B198/B584 |
Lo mejor para: Piezas fundidas arquitectónicas, ejes de bombas, herrajes marinos (decorativos y estructurales), cuerpos de conectores de subestaciones, pernos y sujetadores de herrajes y cualquier aplicación que requiera buena resistencia a la corrosión y soldabilidad. El bronce al silicio es la única aleación de bronce estándar que se puede soldar fácilmente con TIG y MIG sin sensibilización, lo que la hace ideal para conjuntos híbridos fundidos y fabricados. Sin plomo por naturaleza: adecuado para aplicaciones de agua potable NSF 61 en algunas jurisdicciones.
6. Bronce al manganeso (latón de alta resistencia / HTB1 / C86300)
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Estados Unidos (Estados Unidos) | C86300 |
| ES / DIN (Europa) | CC765S |
| Licenciatura (Reino Unido) | HTB1 (BS 1400) |
| Composición nominal | 60–66 % Cu, 22–28 % Zn, 3–7 % Mn, 2–4 % Fe, 3 % Al |
| Resistencia a la tracción | 640 a 760 MPa (93 a 110 ksi) |
| Dureza | 175-230 HB |
| Conductividad eléctrica | ~7% SIGC |
| Estándar de fundición ASTM | Norma ASTM B584 (C86300) |
Lo mejor para: Ejes de hélice, hardware marino sometido a alta tensión, placas de puente, casquillos y placas de desgaste grandes, piezas en bruto de engranajes pesados, cuerpos de válvulas en servicio de alta presión y cualquier aplicación que requiera la mayor resistencia a la tracción disponible en una aleación de cobre fundido. HTB1/C86300 es la fundición de aleación de cobre estándar más resistente, pero es más difícil de fundir que LG2 o el bronce de silicio debido a su estrecho rango de congelación y su tendencia a agrietarse en caliente. Requiere un cuidadoso diseño del patrón y sistema de alimentación.
7. Cobre-níquel (CuNi 90/10 y 70/30 - Grados de fundición)
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Estados Unidos (Estados Unidos) | C96200 (90/10) / C96400 (70/30) |
| ES / DIN (Europa) | CC382H (90/10) |
| Composición nominal | 90% Cu, 10% Ni, Fe, Mn (90/10); 70% Cu, 30% Ni (70/30) |
| Resistencia a la tracción | 280–340 MPa |
| Dureza | 90-110 HB |
| Conductividad eléctrica | ~5% SIGC |
| Estándar de fundición ASTM | ASTM B369 |
Lo mejor para: Placas finales de intercambiadores de calor marinos, cofres marinos y accesorios de casco de barcos, componentes de plantas desalinizadoras y manejo de fluidos de petróleo y gas en alta mar donde se requiere resistencia al impacto y la bioincrustación en el agua de mar. Las aleaciones de cobre y níquel son altamente resistentes a la bioincrustación (adherencia de percebes y algas), lo que las hace especialmente adecuadas para aplicaciones marinas sumergidas. No se comercializa ampliamente, pero es extremadamente valioso en aplicaciones marinas específicas.
8. Bronce al estaño: aleaciones para cojinetes con alto contenido de plomo (C94300)
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Estados Unidos (Estados Unidos) | C94300 |
| ES / DIN (Europa) | CC496K |
| Composición nominal | 70% Cu, 5% Sn, 25% Pb |
| Resistencia a la tracción | 170MPa |
| Dureza | 40–55 HB |
| Estándar de fundición ASTM | ASTM B271/B584 |
Lo mejor para: Cojinetes lisos de muy baja velocidad y alta carga (cojinetes principales de motores diésel, pasadores de pivote de cilindros hidráulicos, cojinetes de presión pesados) donde el alto contenido de plomo (25%) proporciona máxima adaptabilidad y resistencia al agarrotamiento en condiciones límite de lubricación. La suave matriz de plomo incorpora partículas abrasivas y proporciona autolubricación cuando la película de aceite se rompe. No apto para fundiciones estructurales: la resistencia es muy baja.
Tabla comparativa de aleaciones de fundición de bronce
| Aleación | A NOSOTROS | UTS (MPa) | Dureza (HB) | Castabilidad | maquinabilidad | Resistencia a la corrosión | Mejor aplicación |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LG2 / Bronce | C83600 | 240–280 | 65–85 | Excelente | Bien | Muy bien | Válvulas, piezas fundidas en general. |
| Azul marino M Bronce | C90700 | 280–310 | 90–110 | Bien | Moderado | Muy bien | Engranajes, ruedas helicoidales |
| Rodamiento SAE 660 | C93200 | 240 | 60–70 | Bien | Muy bien | Bien | Cojinetes |
| Bronce Aluminio AB1 | C95400 | 550–620 | 150–180 | Moderado | Difícil | Excelente | Bombas marinas, hélices. |
| Bronce Aluminio AB2 | C95800 | 680–750 | 180–220 | Moderado | Difícil | Pendiente | Bombas de agua de mar para alta mar |
| Bronce al Silicio SC1 | C87600 | 380–480 | 95–120 | Bien | Moderado | Excelente + soldable | arquitectónico, eléctrico |
| Bronce Manganeso HTB1 | C86300 | 640–760 | 175–230 | Moderado | Difícil | Bien | Piezas marinas de alta resistencia |
| Cobre-Níquel 90/10 | C96200 | 280–340 | 90–110 | Moderado | Moderado | Agua de mar excepcional | Intercambiadores de calor marinos |
| Rodamiento con alto contenido de plomo | C94300 | 170 | 40–55 | Bien | Excelente | Bien | Cojinetes de fricción para cargas pesadas |
Cómo elegir la aleación de fundición de bronce adecuada
Utilice este marco de decisión para seleccionar la aleación de fundición de bronce óptima para su aplicación:
- Válvulas, accesorios y hardware marino de uso general: LG2/C83600: la opción predeterminada para el 80% de las aplicaciones de fundición de bronce
- Cojinetes y casquillos (carga/velocidad moderada): SAE 660/C93200 (bronce al estaño con plomo) para una mejor adaptabilidad
- Engranajes, ruedas helicoidales, superficies de alto desgaste: Navy M/C90700 o Bronce fosforado para mayor dureza y resistencia a la fatiga
- Piezas estructurales de alta resistencia, bombas de agua de mar: Bronce de aluminio AB1 (C95400) o AB2 (C95800) para máxima resistencia a la tracción y a la cavitación.
- Cuerpos de conectores arquitectónicos o eléctricos soldables: Bronce al Silicio SC1/C87600
- Máxima resistencia a la tracción, ejes de hélice: Bronce Manganeso HTB1/C86300
- Intercambiadores de calor marinos sumergidos, antiincrustantes: Cobre-Níquel 90/10 / C96200
- Cojinetes lisos para cargas pesadas y baja velocidad: Bronce al estaño con alto contenido de plomo C94300
- Cumplimiento de agua potable (NSF 61/372): Bronce al silicio C87600 o aleaciones especificadas incluidas en la lista NSF
Procesos de fundición de bronce disponibles en Conex Copper
Fundición en arena: Formas complejas, amplia gama de aleaciones, precisión CT8–CT10, de 50 ga 500 kg. Ideal para prototipos y producción de bajo volumen en LG2, bronce al aluminio y bronce al silicio.
Fundición a presión por gravedad: Tolerancias más estrictas (CT5–CT7), mejor acabado superficial, mayor productividad para volúmenes medianos en LG2 y bronce al silicio.
Fundición a cera perdida: Máxima precisión (CT4–CT6), excelente acabado superficial, geometría compleja con paredes delgadas. Para piezas de precisión LG2, bronce al silicio y bronce al aluminio.
Colada continua: Barra, tubo y varilla de bronce en LG2, bronce para cojinetes y bronce fósforo para el mecanizado de piezas en bruto.
¿Por qué elegir Conex Copper para piezas fundidas de bronce?
- Todas las principales aleaciones de bronce internas — LG2, bronce de aluminio, bronce de silicio, bronce de fósforo, bronce para cojinetes
- Capacidad total de fundición a componente mecanizado — patrón → fundición → mecanizado → END → envío
- Materia prima certificada ASTM y EN. — MTC según ASTM B62, B148, B584 en todas las piezas fundidas
- Certificación ISO 9001:2015 — trazabilidad completa y opciones de END (LPT, rayos X, prueba de presión)
- Más de 25 años de experiencia en fundición de bronce. — sirviendo a clientes de EE. UU., Reino Unido, Europa y todo el mundo
- Aleaciones que cumplen con NSF 61/372 — disponible para los requisitos del mercado de agua potable de EE. UU.
- Precios competitivos en India — Ahorro de costos entre 40% y 60% en comparación con las fundiciones de bronce de EE. UU. y Europa
- Entrega rápida de prototipos — primeras piezas fundidas en 3 a 5 semanas desde el dibujo aprobado
Preguntas frecuentes: aleaciones de fundición de bronce
P1: ¿Cuál es la aleación de fundición de bronce más utilizada?
El bronce LG2 (C83600 / CC491K / bronce 85-5-5-5) es la aleación de fundición de bronce más utilizada a nivel mundial, especificada para la mayoría de válvulas, accesorios, cuerpos de bombas y piezas fundidas de hardware marino. Su combinación de moldeabilidad, resistencia a la corrosión, maquinabilidad y costo razonable lo convierte en la primera opción para la mayoría de las aplicaciones generales de fundición de bronce. Es el bronce "predeterminado": considere alternativas solo cuando LG2 no pueda cumplir con requisitos regulatorios, de resistencia o de dureza específicos.
P2: ¿Cuándo debo utilizar bronce de aluminio en lugar de LG2?
Especifique bronce de aluminio (C95400 AB1 o C95800 AB2) cuando: se requiera una resistencia a la tracción superior a 450 MPa (LG2 máx. es ~280 MPa); el componente opera en agua de mar a alta velocidad (por encima de 3 m/s) donde LG2 sufriría erosión; el ambiente contiene ácido sulfúrico, ácido fluorhídrico u otros medios agresivos para los bronces con plomo y estaño; o se encuentran temperaturas de funcionamiento superiores a 250°C en el servicio de válvulas de vapor. El mayor coste y la dificultad de mecanizado del bronce al aluminio se justifican por su rendimiento en estas exigentes condiciones.
P3: ¿Cuál es la diferencia entre LG2 y SAE 660 (C93200) para rodamientos de bronce?
LG2 (C83600) tiene un 5 % de plomo y está optimizado para piezas fundidas estancas a la presión (válvulas, accesorios). SAE 660 (C93200) tiene 7 % de plomo y 7 % de estaño, optimizado para aplicaciones de rodamientos y bujes donde el mayor contenido de plomo proporciona una mejor adaptabilidad, integrabilidad de partículas abrasivas y resistencia al agarrotamiento bajo lubricación límite. Las piezas fundidas SAE 660 no suelen someterse a pruebas de presión; se utilizan como revestimientos de cojinetes sólidos en lugar de carcasas que contienen presión.
P4: ¿Es el bronce de silicio adecuado para aplicaciones de agua potable (NSF 61)?
El bronce de silicio (C87600) es inherentemente libre de plomo (normalmente menos del 0,02 % de plomo) y se ha utilizado para equipos de agua potable en todo el mundo. Sin embargo, la lista completa de productos NSF 61 y NSF 372 requiere que el producto terminado sea probado y listado por una organización de certificación acreditada. Suministramos piezas fundidas en C87600 con la certificación de aleación que respalda la solicitud de listado NSF del cliente. El cumplimiento de la norma California AB 1953 con bajo contenido de plomo se cumple gracias a la composición natural sin plomo del bronce de silicio.
P5: ¿Qué es el bronce al manganeso y cuándo se utiliza?
El bronce al manganeso (HTB1, C86300) es técnicamente un latón con alto contenido de zinc (60 % Cu, 26 % Zn) con adiciones de manganeso, hierro y aluminio que aumentan drásticamente la resistencia a 640–760 MPa, la más alta de cualquier aleación de cobre estándar. Es la aleación preferida para palas de hélices marinas (piezas fundidas de 1 a 10 toneladas), ejes de hélice grandes, ruedas dentadas sin fin para maquinaria pesada y herrajes estructurales submarinos. Su alta resistencia tiene el costo de una mayor complejidad de la fundición y susceptibilidad a la descincificación en ciertos entornos.
P6: ¿Se pueden soldar piezas fundidas de bronce para repararlas?
La soldabilidad varía significativamente según la aleación. El bronce al silicio (C87600) es el más fácil de soldar utilizando TIG con alambre de relleno de bronce al silicio y precalentado a 100 °C. El bronce LG2 se puede soldar con TIG o con gas para reparar con relleno C83600 o C86100, pero las aleaciones con plomo producen porosidad en el metal de soldadura si se aplica calor excesivo. El bronce de aluminio (C95400) requiere un precalentamiento cuidadoso (150–200 °C) y se suelda con masilla de bronce de aluminio (ERCuAl-A2). No se recomienda soldar bronce fosforado ni aleaciones para cojinetes.
P7: ¿Qué pruebas END están disponibles para piezas de fundición a presión de bronce?
NDT disponible para piezas fundidas de bronce: prueba de líquidos penetrantes (LPT) según ASTM E1417 para grietas superficiales; pruebas radiográficas (rayos X) según ASTM E94 para porosidad interna e inclusiones en piezas fundidas críticas; pruebas ultrasónicas (UT) para piezas fundidas de recipientes a presión de sección gruesa; pruebas de presión hidráulica a una presión de trabajo de 1,5× a 2,0× para cuerpos de válvulas y carcasas de bombas; y pruebas de fugas de helio para aplicaciones de sellado de alta integridad. Los certificados de prueba se proporcionan con cada pieza fundida probada.
P8: ¿Qué normas ASTM se aplican a las piezas fundidas de bronce?
Estándares clave de fundición de ASTM: B62 (bronce de estaño y plomo - C83600 LG2), B148 (fundiciones de bronce de aluminio - C95400, C95800), B584 (fundiciones de arena de aleación de cobre, en general), B271 (fundiciones centrífugas de aleación de cobre), B369 (fundiciones de aleación de cobre-níquel) y B198 (fundiciones de bronce al silicio). Para proyectos del Reino Unido y Europa, BS EN 1982 cubre todas las piezas fundidas de aleaciones de cobre con designaciones de grado de la serie CC. Suministramos MTC según el estándar aplicable con todas las piezas fundidas de producción.
P9: ¿Cuál es la diferencia entre la fundición en arena y la fundición a presión por gravedad para bronce?
La fundición en arena utiliza moldes de arena desechables: bajo costo de herramientas (de 500 a 3000 USD por patrón), cualquier complejidad, incluidos pasajes internos y socavados, precisión CT8-CT10, acabado superficial Ra 12-25 µm. La fundición por gravedad utiliza matrices metálicas permanentes: mayor costo de herramientas (de 3000 a 15 000 USD por matriz), limitado a geometrías simples sin socavaduras, precisión CT5-CT7, acabado superficial Ra 5-10 µm, menor costo unitario para volúmenes medianos a altos (más de 500 piezas por año). Para la mayoría de los cuerpos de válvulas y carcasas de bombas, la fundición en arena se utiliza para prototipos y volúmenes bajos, pasando a la fundición a presión por gravedad para productos establecidos en producción regular.
P10: ¿Qué importancia tiene la descincificación para las aleaciones de fundición de bronce?
La descincificación (eliminación selectiva del zinc de la aleación mediante corrosión) afecta a las aleaciones de cobre con un contenido de zinc superior aproximadamente al 15-20% en agua blanda o ligeramente ácida. Los verdaderos bronces (LG2, bronce de aluminio, bronce de silicio, bronce de fósforo) contienen menos del 10% de zinc en la mayoría de los casos y no se ven afectados significativamente por la descincificación. El bronce al manganeso (26% Zn) y algunos “bronces comerciales” con alto contenido de zinc son susceptibles y no deben especificarse para plomería de agua caliente o aplicaciones sumergidas sin una prueba de resistencia a la descincificación.
P11: ¿Cuál es el plazo de entrega típico para las piezas fundidas en arena de bronce de Conex Copper?
Fabricación de nuevo patrón: 2 a 4 semanas. Primeras piezas fundidas en arena (en bruto): 1 a 2 semanas después de la aprobación del modelo. Mecanizado de piezas fundidas: añadir de 1 a 3 semanas. Plazo total de entrega del primer artículo para piezas fundidas mecanizadas e inspeccionadas: de 5 a 8 semanas. Repetir pedidos sobre patrones existentes: vaciados en bruto en 1 a 2 semanas; completamente mecanizado en 2 a 4 semanas. Herramientas de fundición a presión por gravedad: de 4 a 6 semanas adicionales para la fabricación de matrices antes de las primeras piezas.
P12: ¿Qué cantidad mínima de pedido se aplica a las piezas fundidas de bronce personalizadas?
No existe una cantidad de pedido mínima fija; se aceptan prototipos individuales para prueba de patrones y validación de diseño. Dicho esto, el precio unitario mejora significativamente por encima de 10 a 25 piezas por aleación/patrón, ya que los costos de carga del horno, configuración del patrón e inspección se distribuyen entre más unidades. Para la producción regular, las cantidades de pedido de más de 100 piezas por lanzamiento son típicas para justificar la inversión en herramientas de troquelado por gravedad y lograr el costo unitario más bajo.