Ligas de fundição de bronze

Selecionar a liga de bronze certa para fundição é uma das decisões mais importantes no projeto e aquisição de produtos. A liga errada pode levar a falhas prematuras, custos excessivos ou não conformidade com os requisitos regulamentares. A liga certa oferece décadas de serviço confiável com propriedades mecânicas, resistência à corrosão e usinabilidade ideais. Conex Cobre vem fundindo e usinando componentes de bronze há mais de 25 anos, atendendo clientes nos EUA, Reino Unido, Europa e em todo o mundo. Este guia abrangente abrange todas as principais ligas de fundição de bronze — sua composição, propriedades mecânicas, resistência à corrosão, características de fundição, usinabilidade e aplicações ideais — para ajudar engenheiros, profissionais de compras e designers de produtos a fazerem a melhor escolha para sua aplicação.

O que é Bronze? Bronze x Latão x Cobre

O bronze é uma liga à base de cobre em que o elemento de liga primário é outro que não o zinco. Os bronzes mais tradicionais usam estanho como elemento de liga primário, mas os bronzes de engenharia modernos incluem bronze de silício (silício como elemento de liga primário), bronze de alumínio (alumínio), bronze de manganês (manganês) e bronze de chumbo-estanho. O latão, por outro lado, usa o zinco como principal elemento de liga. A distinção é importante para a especificação: um componente especificado como “bronze” deve ser uma verdadeira liga de cobre-estanho, e não uma liga de cobre com alto teor de zinco (latão).

Todas as principais ligas fundidas de bronze — Propriedades e equivalentes

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

Melhor para: Válvulas, corpos de bombas, acessórios para tubos, ferragens marítimas, buchas de rolamento e peças fundidas industriais em geral. A liga de fundição de bronze mais utilizada em todo o mundo devido à sua excelente fundibilidade, estanqueidade à pressão e resistência à corrosão em água doce, água do mar (velocidade moderada) e atmosferas industriais. O conteúdo de chumbo proporciona boa usinabilidade e estanqueidade à pressão, preenchendo a porosidade de microrretração durante a solidificação.

2. Bronze Fósforo - Ligas Fundidas com Alto Estanho (Navy M, C90700)

Melhor para: Peças brutas de engrenagens, rodas sem-fim, buchas, caixas de rolamentos e componentes de desgaste para cargas pesadas. O alto teor de estanho (10%) produz uma liga mais dura e resistente ao desgaste do que o LG2. O baixo teor de chumbo significa usinabilidade reduzida em comparação com LG2, mas a maior dureza e resistência à fadiga justificam a especificação para aplicações em engrenagens e rolamentos. Não é adequado para fundição estanque à pressão tão facilmente quanto o LG2 - requer alimentação cuidadosa.

3. Bronze de estanho com chumbo (LTB1 / SAE 660 / C93200)

Melhor para: Buchas de rolamento, mancais de munhão, arruelas de encosto e mancais de deslizamento que suportam cargas moderadas em velocidades moderadas. SAE 660 (C93200) é o bronze para rolamentos mais utilizado nos EUA, oferecendo um equilíbrio entre resistência, conformabilidade (o chumbo incorpora partículas de sujeira) e usinabilidade. O conteúdo de chumbo atua como um lubrificante sólido e ajuda o rolamento a se adaptar a um leve desalinhamento sem emperrar.

4. Bronze de alumínio (AB1 / AB2 — C95400, C95800)

Melhor para: Hélices marítimas, cubos de hélices, impulsores de bombas para água do mar, sedes de válvulas, componentes estruturais offshore e peças de desgaste para serviços pesados. AB2 (bronze níquel-alumínio) é a principal liga para carcaças de bombas de água do mar e hélices devido à sua excelente resistência à erosão por cavitação e ataque por impacto. Muito mais duro e resistente que o LG2 — requer ferramentas de metal duro e velocidades de usinagem mais lentas. Pode ser tratado termicamente (recozimento em solução + envelhecimento) para máxima resistência.

5. Bronze Silício (SC1/C87600/C65500)

Melhor para: Fundições arquitetônicas, eixos de bombas, ferragens marítimas (decorativas e estruturais), corpos de conectores de subestações, parafusos e fixadores de ferragens e qualquer aplicação que exija boa resistência à corrosão e soldabilidade. O bronze de silício é a única liga de bronze padrão que pode ser facilmente soldada por TIG e MIG sem sensibilização, tornando-a ideal para montagens híbridas fundidas e fabricadas. Livre de chumbo por natureza — adequado para aplicações de água potável NSF 61 em algumas jurisdições.

6. Bronze Manganês (Latão de Alta Resistência / HTB1 / C86300)

Melhor para: Eixos de hélice, ferragens marítimas sob alta tensão, placas de ponte, buchas grandes e placas de desgaste, peças brutas de engrenagens pesadas, corpos de válvulas em serviço de alta pressão e qualquer aplicação que exija a mais alta resistência à tração disponível em uma liga de cobre fundido. HTB1/C86300 é a liga de cobre padrão mais forte, mas é mais difícil de fundir do que LG2 ou bronze de silício devido à sua estreita faixa de congelamento e tendência a trincas a quente. Requer design de padrão e sistema de alimentação cuidadosos.

7. Cobre-Níquel (CuNi 90/10 e 70/30 — Classes de Fundição)

Melhor para: Placas finais de trocadores de calor marítimos, caixas de transporte e acessórios para cascos de navios, componentes de plantas de dessalinização e manuseio de fluidos offshore de petróleo e gás onde é necessária resistência ao impacto e à bioincrustação na água do mar. As ligas de cobre-níquel são altamente resistentes à bioincrustação (fixação de cracas e algas), tornando-as especialmente adequadas para aplicações marítimas submersas. Não é amplamente difundido, mas é extremamente valioso em aplicações marítimas de nicho.

8. Bronze de estanho - ligas de rolamento com alto teor de chumbo (C94300)

Melhor para: Rolamentos lisos de velocidade muito baixa e alta carga (rolamentos principais do motor diesel, pinos de articulação do cilindro hidráulico, rolamentos de prensa pesada) onde o alto teor de chumbo (25%) proporciona máxima conformabilidade e resistência ao desgaste sob condições de lubrificação limite. A matriz de chumbo macia incorpora partículas abrasivas e proporciona autolubrificação quando a película de óleo se rompe. Não é adequado para peças fundidas estruturais — a resistência é muito baixa.

Tabela de comparação de ligas fundidas de bronze

Como escolher a liga de fundição de bronze certa

Use esta estrutura de decisão para selecionar a liga de bronze ideal para sua aplicação:

• Válvulas, conexões e ferragens marítimas de uso geral: LG2 / C83600 — a escolha padrão para 80% das aplicações de fundição de bronze
• Rolamentos e buchas (carga/velocidade moderada): SAE 660 / C93200 (bronze estanho com chumbo) para melhor conformabilidade
• Engrenagens, rodas sem-fim, superfícies de alto desgaste: Navy M/C90700 ou Phosphor Bronze para maior dureza e resistência à fadiga
• Peças estruturais de alta resistência, bombas de água salgada: Alumínio Bronze AB1 (C95400) ou AB2 (C95800) para máxima resistência à tração e resistência à cavitação
• Corpos de conectores arquitetônicos ou elétricos soldáveis: Silício Bronze SC1/C87600
• Maior resistência à tração, eixos de hélice: Bronze Manganês HTB1 / C86300
• Trocadores de calor marítimos submersos, antiincrustantes: Cobre-Níquel 90/10 / C96200
• Rolamentos lisos para cargas pesadas e baixa velocidade: Bronze de estanho com alto teor de chumbo C94300
• Conformidade com água potável (NSF 61/372): Bronze de silício C87600 ou ligas especificadas listadas na NSF

Processos de fundição de bronze disponíveis na Conex Copper

Fundição em areia: Formas complexas, ampla variedade de ligas, precisão CT8–CT10, 50 g a 500 kg. Ideal para protótipos e produção de baixo volume em LG2, bronze de alumínio e bronze de silício.

Fundição por gravidade: Tolerâncias mais restritas (CT5–CT7), melhor acabamento superficial, maior produtividade para volumes médios em LG2 e bronze silício.

Fundição de revestimento (cera perdida): Maior precisão (CT4–CT6), excelente acabamento superficial, geometria complexa com paredes finas. Para peças de precisão LG2, bronze de silício e bronze de alumínio.

Fundição contínua: Barra, tubo e haste de bronze em LG2, bronze para rolamento e bronze fosforoso para usinagem de peças brutas.

Por que escolher o Conex Copper para peças fundidas de bronze?

• Todas as principais ligas de bronze internamente — LG2, bronze de alumínio, bronze de silício, bronze de fósforo, bronze para rolamentos
• Capacidade total de fundição para componente usinado — padrão → fundição → usinagem → END → despacho
• Matéria-prima certificada ASTM e EN — MTC conforme ASTM B62, B148, B584 em todas as peças fundidas
• Certificado ISO 9001:2015 — rastreabilidade total e opções de END (LPT, raio X, teste de pressão)
• Mais de 25 anos de experiência em fundição de bronze — atendendo clientes dos EUA, Reino Unido, Europa e globais
• Ligas compatíveis com NSF 61/372 — disponível para os requisitos do mercado de água potável dos EUA
• Preços competitivos na Índia — 40–60% de economia de custos em comparação com peças fundidas de bronze nos EUA e na Europa
• Retorno rápido do protótipo — primeiras peças fundidas em 3 a 5 semanas a partir do desenho aprovado

Perguntas frequentes – Ligas de fundição de bronze

Q1: Qual é a liga de fundição de bronze mais comumente usada?

O bronze LG2 (C83600/CC491K/gunmetal 85-5-5-5) é a liga de fundição de bronze mais amplamente utilizada em todo o mundo, especificada para a maioria das válvulas, conexões, corpos de bombas e peças fundidas de ferragens marítimas. Sua combinação de fundibilidade, resistência à corrosão, usinabilidade e custo razoável o torna a primeira escolha para a maioria das aplicações gerais de fundição de bronze. É o bronze “padrão” – considere alternativas apenas quando o LG2 não puder atender a requisitos específicos de resistência, dureza ou regulamentação.

Q2: Quando devo usar bronze de alumínio em vez de LG2?

Especifique bronze de alumínio (C95400 AB1 ou C95800 AB2) quando: for necessária resistência à tração acima de 450 MPa (LG2 máx. é ~280 MPa); o componente opera em água do mar de alta velocidade (acima de 3 m/s) onde o LG2 sofreria erosão; o ambiente contém ácido sulfúrico, ácido fluorídrico ou outros meios agressivos aos bronzes de estanho com chumbo; ou temperaturas operacionais acima de 250°C são encontradas em serviços de válvula de vapor. O maior custo e a dificuldade de usinagem do bronze-alumínio são justificados pelo seu desempenho nessas condições exigentes.

Q3: Qual é a diferença entre LG2 e SAE 660 (C93200) com rolamento de bronze?

LG2 (C83600) tem 5% de chumbo e é otimizado para peças fundidas estanques à pressão (válvulas, conexões). SAE 660 (C93200) tem 7% de chumbo e 7% de estanho, otimizado para aplicações de rolamentos e buchas onde o chumbo mais alto proporciona melhor conformabilidade, incorporação de partículas abrasivas e resistência à gripagem sob lubrificação limite. As peças fundidas SAE 660 normalmente não são testadas sob pressão – elas são usadas como revestimentos de rolamentos sólidos em vez de caixas contendo pressão.

Q4: O bronze de silício é adequado para aplicações de água potável (NSF 61)?

O bronze de silício (C87600) é inerentemente isento de chumbo (normalmente menos de 0,02% de chumbo) e tem sido usado em equipamentos para água potável em todo o mundo. No entanto, a lista completa de produtos NSF 61 e NSF 372 exige que o produto acabado seja testado e listado por uma organização de certificação credenciada. Fornecemos peças fundidas em C87600 com certificação de liga que dá suporte à solicitação de listagem NSF do cliente. A conformidade com baixo teor de chumbo da California AB 1953 é atendida pela composição natural sem chumbo do bronze de silício.

Q5: O que é bronze manganês e quando é usado?

O bronze manganês (HTB1, C86300) é tecnicamente um latão com alto teor de zinco (60% Cu, 26% Zn) com adições de manganês, ferro e alumínio que aumentam drasticamente a resistência para 640–760 MPa - a mais alta de qualquer liga de cobre padrão. É a liga preferida para pás de hélices marítimas (fundições de 1 a 10 toneladas), grandes eixos de hélices, rodas dentadas sem-fim para máquinas pesadas e ferragens estruturais subaquáticas. Sua alta resistência acarreta maior complexidade de fundição e suscetibilidade à dezincificação em determinados ambientes.

Q6: As peças fundidas de bronze podem ser soldadas para reparo?

A soldabilidade varia significativamente de acordo com a liga. O bronze de silício (C87600) é o mais facilmente soldável usando TIG com fio de enchimento de bronze de silício e pré-aquecido a 100°C. O bronze LG2 pode ser soldado TIG ou a gás para reparo com enchimento C83600 ou C86100, mas ligas com chumbo produzem porosidade no metal de solda se for aplicado calor excessivo. O bronze de alumínio (C95400) requer um pré-aquecimento cuidadoso (150–200°C) e é soldado com enchimento de bronze de alumínio (ERCuAl-A2). Bronze fosforoso e ligas de rolamentos não são recomendados para soldagem.

Q7: Quais testes END estão disponíveis para peças fundidas sob pressão de bronze?

END disponíveis para peças fundidas de bronze: teste de líquido penetrante (LPT) conforme ASTM E1417 para trincas superficiais; testes radiográficos (raios X) conforme ASTM E94 para porosidade interna e inclusões em peças fundidas críticas; testes ultrassônicos (UT) para peças fundidas de vasos de pressão de seção espessa; teste de pressão hidráulica de 1,5× a 2,0× pressão de trabalho para corpos de válvulas e carcaças de bombas; e testes de vazamento de hélio para aplicações de vedação de alta integridade. Certificados de teste são fornecidos com cada peça fundida testada.

Q8: Quais padrões ASTM se aplicam às peças fundidas de bronze?

Principais padrões de fundição ASTM: B62 (bronze de estanho com chumbo - C83600 LG2), B148 (fundições de bronze de alumínio - C95400, C95800), B584 (fundições de liga de cobre em areia, geral), B271 (fundições centrífugas de liga de cobre), B369 (fundições de liga de cobre-níquel) e B198 (fundições de bronze de silício). Para projetos no Reino Unido e na Europa, a BS EN 1982 cobre todas as peças fundidas de liga de cobre com designações de classe da série CC. Fornecemos MTC de acordo com o padrão aplicável com todas as peças fundidas de produção.

Q9: Qual é a diferença entre fundição em areia e fundição por gravidade para bronze?

A fundição em areia utiliza moldes de areia descartáveis ​​— baixo custo de ferramental (US$ 500 a 3.000 por padrão), qualquer complexidade, incluindo passagens internas e cortes inferiores, precisão CT8–CT10, acabamento superficial Ra 12–25 µm. A fundição por gravidade usa matrizes de metal permanentes - maior custo de ferramental (US$ 3.000 a 15.000 por matriz), limitado a geometrias simples sem cortes, precisão CT5–CT7, acabamento superficial Ra 5–10 µm, menor custo unitário para volumes médios a altos (acima de 500 peças por ano). Para a maioria dos corpos de válvulas e carcaças de bombas, a fundição em areia é usada para protótipos e volumes baixos, fazendo a transição para a fundição por gravidade para produtos estabelecidos em produção regular.

Q10: Como a dezincificação é relevante para ligas fundidas de bronze?

A dezincificação (remoção seletiva de zinco da liga por corrosão) afeta ligas de cobre com teor de zinco acima de aproximadamente 15–20% em água macia ou levemente ácida. Os bronzes verdadeiros (LG2, bronze de alumínio, bronze de silício, bronze de fósforo) contêm menos de 10% de zinco na maioria dos casos e não são significativamente afetados pela dezincificação. O bronze manganês (26% Zn) e alguns “bronze comerciais” com alto teor de zinco são suscetíveis e não devem ser especificados para encanamentos de água quente ou aplicações submersas sem testes de resistência à dezincificação.

Q11: Qual é o prazo de entrega típico para peças fundidas em areia de bronze da Conex Copper?

Fabricação de novo padrão: 2 a 4 semanas. Primeiras peças fundidas em areia (bruto): 1 a 2 semanas após a aprovação do modelo. Usinagem de peças fundidas: adicionar 1 a 3 semanas. Prazo total de entrega do primeiro artigo para peças fundidas usinadas e inspecionadas: 5 a 8 semanas. Repita os pedidos nos padrões existentes: peças fundidas em bruto em 1 a 2 semanas; totalmente usinado em 2 a 4 semanas. Ferramentas de fundição por gravidade: 4 a 6 semanas adicionais para a fabricação da matriz antes das primeiras peças.

Q12: Qual quantidade mínima de pedido se aplica a peças fundidas de bronze personalizadas?

Não há quantidade mínima fixa de pedido – peças fundidas de protótipo único são aceitas para prova de padrão e validação de projeto. Dito isso, o preço unitário melhora significativamente acima de 10 a 25 peças por liga/padrão, uma vez que a carga do forno, a configuração do padrão e os custos de inspeção são distribuídos por mais unidades. Para produção regular, pedidos de mais de 100 peças por lançamento são típicos para justificar o investimento em ferramentas de matriz por gravidade e atingir o menor custo unitário.