El cobre fundido es un material versátil con una variedad de aleaciones. El metal se utiliza en accesorios de plomería, hélices de barcos, propulsores de agua de planta de energía y casquillos y cojinetes porque es fácil de lanzar, tiene una larga historia de uso exitoso, está fácilmente disponible de una multitud de fuentes, puede lograr una gama de propiedades físicas y mecánicas y es fácilmente mecanizada, soldada, soldada, pulida o chapada. En los Estados Unidos, el cobre representa aproximadamente el 2,8% de la producción total de fundición, según el Censo Mundial de producción de fundición de 2018, reportado por la revista Modern Casting. A continuación se presentan 10 cualidades de aleaciones de cobre fundido que los ingenieros de diseño deben saber.

1. Casi todas las aleaciones de cobre conservan sus propiedades mecánicas a bajas temperaturas.  

Las propiedades mecánicas típicas del cobre incluyen una buena resistencia a la corrosión, dureza de impacto, conductividad térmica y eléctrica superior, y la capacidad de inhibir el crecimiento de organismos marinos.

2. Todas las aleaciones de cobre pueden producirse a través de fundición de arena.  

Otros métodos de fundición conducentes a las aleaciones de cobre incluyen el molde centrífugo, continuo, permanente, la inversión y el fundido a presión. La elección del método de aleación y fundición determina las propiedades mecánicas y físicas, el tamaño de la sección, el grosor de la pared y el acabado superficial que se puede lograr.

3. Las aleaciones de cobre con plomo siguen teniendo varias aplicaciones industriales.  

Aunque las aleaciones con plomo ya no se utilizan en aplicaciones de agua potable, siguen siendo útiles para otros casos en los que se desean bajas tasas de fricción y desgaste. Por ejemplo, los bronces de estaño con alto plomo se depositan en los cojinetes de la manga y presentan tasas de desgaste más bajas que el acero.

4. Como clase, las aleaciones a base de cobre fundido son fáciles de mecanizar (especialmente cuando se comparan con los aceros inoxidables y el titanio, sus principales competidores en resistencia a la corrosión).  

Las aleaciones de cobre-base con plomo son las más fáciles de mecanizar. Estas aleaciones son de corte libre y forman pequeñas virutas fragmentadas, mientras que generan poco calor. A continuación, en orden de maquinabilidad son de moderada a alta resistencia aleaciones con segunda fases en sus microestructuras, como los brasses amarillos sin plomo, los bronces de manganeso y los brasses y bronces de silicio. Estas aleaciones forman virutas cortas, quebradizas y muy curadas que tienden a romperse en segmentos manejables. Mientras que el acabado superficial de estas aleaciones será bueno, la velocidad de corte será menor y el desgaste de la herramienta aumentará.
Las aleaciones de cobre-base más difíciles para el mecanizado son las aleaciones monofásicas como el cobre de alta conductividad, el cobre de cromo, el cobre de berilio, el bronce de aluminio y el cobre-níquel. Su tendencia general durante el mecanizado es formar virutas largas y de cuerda que interfieren durante las operaciones de mecanizado de alta velocidad. Además, el cobre puro y las aleaciones de alto contenido en níquel tienden a soldar a la cara de la herramienta, lo que impenede el acabado superficial.  

5. El procesamiento posterior al moldeo puede mejorar aún más el atractivo de las piezas de cobre fundido.  

Los pasos secundarios como pulido, chapado, soldadura, soldadura y soldadura pueden realizarse en aleaciones de cobre fundido para mejorar el acabado de la superficie y el control de alta tolerancia.

Tanto el arco de gas tungsteno como el arco de gas metal pueden producir soldaduras de calidad de rayos X al reparar defectos menores en las fundiciones de cobre. También se puede utilizar soldadura de arco metálico blindado, pero el método es más difícil de controlar. La soldadura de oxiacetileno se utiliza principalmente para unir secciones delgadas. La soldadura por haz de electrones produce soldaduras precisas de alta calidad tanto en cobre sin oxígeno como desoxidado.

En general, las aleaciones que contienen cantidades apreciables de plomo no pueden soldarse, ya que el plomo permanece líquido después de que la soldadura se solidifica, formando grietas en campos de alta tensión. Todas las aleaciones de cobre fundido pueden ser soldadas y soldadas a sí mismas y a acero, acero inoxidable y aleaciones de base de níquel. Incluso las aleaciones de cobre con plomo pueden ser soldadas, pero las condiciones deben ser controladas.

Las aleaciones de fósforo de cobre, las aleaciones de soldadura fuerte a base de plata y las aleaciones de cobre y zinc se utilizan con más frecuencia como metales de relleno. Las aleaciones a base de oro se utilizan para aplicaciones eléctricas y los soldadores a base de estaño se utilizan para fontanería doméstica.

El calor de la soldadura fuerte puede causar una pérdida de fuerza en las aleaciones de cobre tratadas con calor, pero se han desarrollado técnicas especiales para remediar el problema. Cuando sea necesario, toda la fundición soldada puede ser tratada con calor para producir una estructura uniforme. La resistencia a la corrosión de las aleaciones de cobre-base no se ve afectada por la soldadura fuerte, excepto en situaciones especiales.

6. El cobre fundido se presenta en una amplia gama de opciones de aleaciones, lo que lo convierte en un candidato adecuado para muchas aplicaciones, dependiendo de las cargas de diseño y la corrosividad del entorno.

7. El diseño de aleaciones de cobre fundido requiere una planificación cuidadosa de las secciones gruesas y delgadas.  

Se deben evitar los dos, pero cuando ambos sean necesarios, la sección más gruesa debe mezclarse o ahusarse gradualmente en la más delgada. El diseño de sección gruesa a fina se convierte en un problema aún mayor para las aleaciones de base de cobre con amplios rangos de congelación, como las brasas rojas, los bronces de estaño y, hasta cierto punto, las aleaciones de rango de congelación media, como las brasas amarillas. Estas aleaciones, que representan el nivel más alto de producción de fundición, no se solidifican direccionalmente. Mientras que el riesgo adecuado ayuda a combatir esto, no tiene el mismo efecto que la solidificación direccional.  

Para contrarrestar los problemas de solidificación con aleaciones de cobre de gran rango de congelación, los rodadores de metales utilizan escalofríos y núcleos de arena de cromita y zircón para promover la solidificación adecuada. El enfriamiento de estas secciones puede ser más efectivo que el uso de un elevador, aunque cada una de estas herramientas aumenta el costo de un vaciado terminado.

8. Siempre que sea posible, se deben evitar las intersecciones L, T y X.  

Cuando no se pueden evitar las secciones T, los efectos adversos pueden minimizarse proporcionando radios generosos en las esquinas y haciendo que los brazos sean desiguales en grosor. Además, la "hendidura" (un pequeño margen en la parte superior de la intersección de la T) puede ayudar a reducir la gravedad de las zonas calientes. Las intersecciones de X tienen efectos particularmente adversos en las fundiciones de cobre. Sin embargo, casi siempre se pueden evitar convirtiendo una intersección X en dos secciones T equidistantes, por ejemplo.

9. Los costes son comparables a otros metales debido a un alto rendimiento, a unos bajos costes de mecanizado y a la escasa necesidad de revestimientos de superficies, como la pintura.    CS