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Polski¿Qué es el cobre? El cobre en el mecanizado de componentes
El cobre es uno de los metales no férreos más utilizados, rivalizando con el aluminio en su versatilidad. Este artículo profundiza en las propiedades del cobre, sus aplicaciones, los distintos tipos de aleaciones de cobre, los puntos clave para el mecanizado del cobre y cómo leer las designaciones de las aleaciones de cobre.
Propiedades clave del cobre
El cobre (Cu) es un metal no férreo vital muy utilizado en aplicaciones industriales, al igual que el aluminio.
El cobre posee una excelente conductividad térmica y eléctrica. Al ser un metal relativamente blando, el cobre también es muy maleable y fácil de trabajar. Es respetuoso con el medio ambiente por su capacidad de reciclaje y tiene la ventaja de no volverse quebradizo en entornos de baja temperatura. Su bello y distintivo color lo hace muy popular como material de construcción decorativo, mientras que su capacidad para formar una capa protectora de óxido aumenta su resistencia a la corrosión. Además, las propiedades antimicrobianas del cobre lo hacen ideal para superficies y tuberías muy sensibles al tacto.
Sin embargo, el cobre es más denso y pesado que el hierro.
¿Qué es el cobre puro?
Por cobre puro se entienden las aleaciones de cobre con un contenido de cobre igual o superior al 99,90%. En función del contenido de oxígeno, el cobre puro se clasifica en tres tipos: cobre sin oxígeno, cobre duro y cobre desoxidado. El cobre sin oxígeno tiene un contenido mínimo de oxígeno y es muy puro. El cobre de alta resistencia contiene trazas de oxígeno, lo que mejora su resistencia a la corrosión y a la intemperie. El cobre desoxidado, que incluye pequeñas cantidades de desoxidantes no metálicos como el fósforo, es menos propenso a la fragilización por hidrógeno.
Características del cobre puro
El cobre puro destaca entre las aleaciones de cobre por su superior conductividad eléctrica y térmica. Es amagnético y no atrae imanes.
Propiedades mecánicas del cobre puro:
- Peso específico: 8,89-8,94
- Resistencia a la tracción: 355 N/mm².
- Dureza: HV 85+
- Módulo de Young: 117 kN/mm².
- Conductividad: 100% IACS
- Expansión térmica: 16,8 × 10-⁶/°C
- Conductividad térmica: 398 W/(m-K)
- Punto de fusión: 1083°C
- Punto de ebullición: 2360°C
Ventajas y desventajas del cobre puro
Ventajas:
- Suave y fácil de mecanizar
- Relativamente resistente a ácidos y álcalis
- Alta conductividad eléctrica y térmica
Desventajas:
- Pesado
- Requiere chapado para evitar la corrosión
- La suavidad requiere un mecanizado cuidadoso
Tipos de aleaciones de cobre
La alta fusibilidad del cobre permite alearlo con otros metales. Estas son algunas de las principales aleaciones de cobre:
Latón (cobre amarillo)
El latón es una aleación de cobre y zinc, conocida por su excelente ductilidad, propiedades de forja en caliente, maquinabilidad y ligereza en comparación con el cobre puro. El latón tiene un hermoso brillo metálico similar al del oro.
Bronce
El bronce es cobre aleado con estaño. Se oxida gradualmente en la atmósfera, formando una pátina verde conocida como verdín. El bronce es más duro que el cobre puro, pero tiene un punto de fusión más bajo, lo que lo convierte en uno de los metales más antiguos utilizados por el ser humano. Se encuentra en monedas de 10 yenes y objetos cotidianos.
Aleaciones con alto contenido en cobre
Las aleaciones con alto contenido en cobre contienen más de un 96% de cobre, ofreciendo una conductividad térmica y eléctrica similar a la del cobre puro, al tiempo que proporcionan una mayor solidez y resistencia al calor. Estas aleaciones se utilizan en instrumentos de precisión como ordenadores y smartphones, así como en componentes de automoción. Las propiedades de las aleaciones con alto contenido en cobre varían en función de los metales añadidos, como el cobre berilio, que tiene propiedades tanto de conductividad eléctrica como de resorte.
Consejos de mecanizado para aleaciones de cobre
El cobre y sus aleaciones son metales blandos, por lo que son fáciles de cortar, pero también pueden plantear problemas debido a su blandura.
Pegajosidad y formación de rebabas
El cobre es blando y tiene una gran ductilidad, lo que puede provocar rebabas durante el mecanizado, ya que el material tiende a pegarse al cortarlo.
Soldadura durante el mecanizado
La blandura del cobre, combinada con su bajo punto de fusión, puede hacer que las virutas se fundan durante el mecanizado, provocando soldaduras en el filo de la herramienta. Para disipar el calor generado durante el mecanizado, se necesitan refrigerantes. Sin embargo, el uso de refrigerantes a base de agua puede causar decoloración debido a la corrosión, por lo que se recomiendan los refrigerantes a base de aceite.
Debido a la pegajosidad del cobre, es fundamental reducir la resistencia al corte. Utilizar herramientas afiladas con un gran ángulo de desprendimiento y aumentar la velocidad de corte para el mecanizado de alta velocidad son estrategias eficaces.
Conclusión
El cobre es un metal no ferroso muy utilizado junto con el aluminio. Presenta una elevada conductividad térmica y eléctrica y es fácilmente reciclable. Las aleaciones de cobre incluyen el cobre puro, el latón, el cobre blanco, el bronce y las aleaciones con alto contenido de cobre. Aunque el cobre es fácil de mecanizar, requiere una manipulación cuidadosa debido a la formación de rebabas y a las posibles soldaduras durante el corte. Los materiales de aleación de cobre se designan con una "C" seguida de un número de cuatro dígitos y símbolos.
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