caracteristicas del bronce

CARACTERISTICAS DEL BRONCE
(Proyecto)
PRESENTADO A:
ING OSCAR PRIETO
MATERIALES DE INGENIERIA
PRESENTADO POR:
Viviana Marcela Camacho García
Grupo 253
Fundación Universitaria los Libertadores
Abril 28 del 2011.
EL BRONCE
Formulación del Problema
• ¿Qué aplicabilidad en la vida Cotidiana se le da al Bronce?
Justificación.
Desde épocas atrás el Bronce se ha convertido en un elemento muy importante para
uso común en la sociedad, es por esto que se quiere investigar más a fondo sobre
este elemento desde su estado natural, hasta su proceso de transformación final
investigando que de este elemento que se da por medio de una aleación de cobre y
estaño, por medio de el podemos llegar a la fabricación de armas de fuego, de
campanas, elaboración de dinero moneda, etc.
OBJETIVOS
Objetivo General
• Analizar e Investigar la aleación entre el Cobre (Cu) y Estaño (Sn).
Objetivo Específicos
• Comprender el origen de la estructura del Bronce.
• Conocer la cantidad de porcentaje de los elementos principales para llegar a la
aleación del Bronce.
• Conocer la transformación final del Bronce y la utilidad diaria para la vida cotidiana.
Marco Referencial.
Para poder entender de donde proviene el Bronce comenzaremos dando una
definición del cobre.
Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria.
El cobre y su aleación con el estaño, el bronce, adquirieron tanta importancia que los
historiadores han llamado edad del cobre y edad del bronce a dos periodos de la
Antigüedad. Aunque su uso perdió importancia relativa con el desarrollo de
la siderurgia el cobre y sus aleaciones siguieron siendo empleados para hacer objetos
tan diversos como monedas, campanas y cañones. A partir del siglo XIX,
concretamente de la invención del generador eléctrico 1831por Faraday el cobre se
convirtió de nuevo en un metal estratégico, al ser la materia prima principal de cables e
instalaciones eléctricas.
El cobre posee un importante papel biológico en el proceso de fotosíntesis las plantas,
aunque no forma parte de la composición de la clorofila. El cobre contribuye a la
formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos
sanguíneos, nervios, sistema inmunitario y huesos y por tanto es un oligoelemento
esencial para la vida humana.
El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta tales
como ostras, mariscos, legumbres, vísceras y nueces entre otros, además del agua
potable y por lo tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de cobre en el
organismo. El desequilibrio de cobre ocasiona en el organismo una enfermedad
hepática conocida como enfermedad de Wilson.
El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el
aluminio. La producción mundial de cobre refinado se estimó en 15,8 Mt en el 2006,
con un déficit de 10,7% frente a la demanda mundial proyectada de 17,7 Mt.
EL BONCE
Bronce es toda aleación metálica de cobre y estaño en la que el primero constituye su
base y el segundo aparece en una proporción del 3% al 20%.
Las aleaciones constituidas por cobre y zinc se denominan propiamente latón; sin
embargo, dado que en la actualidad el cobre se suele alear con el estaño y el zinc al
mismo tiempo, en el lenguaje no especializado la diferencia entre bronce y latón es
bastante imprecisa.
El bronce fue la primera aleación de importancia obtenida por el hombre y da su
nombre al período prehistórico conocido como Edad de bronce. Durante milenios fue
la aleación básica para la fabricación de armas y utensilios, y orfebres de todas las
épocas lo han utilizado en joyería, medallas y escultura. Las monedas acuñadas con
aleaciones de bronce tuvieron un protagonismo relevante en el comercio y la
economía mundial.
Cabe destacar entre sus aplicaciones actuales su uso en partes mecánicas resistentes
al roce y a la corrosión, en instrumentos musicales de buena calidad
como campanas, gongs, platillos de acompañamiento, saxofones, y en la fabricación
de cuerdas de pianos, arpas y guitarras.
PROPIEDADES
Exceptuando al acero, las aleaciones de bronce son superiores a las de hierro en casi
todas las aplicaciones.4 Por su elevado calor específico, el mayor de todos los sólidos,
se emplea en aplicaciones de transferencia del calor.
Propiedades físicas
Datos para una aleación promedio 89 % cobre y 11 % estaño:
*Densidad: 8,90 g / cm³.
*Punto de fusión: 830 a 1020 °C
*Coeficiente de temperatura: 0,0006 K-1
*Resistividad eléctrica: 14 a 16 µOhm/cm
*Coeficiente de expansión térmica: entre 20 y 100 °C ---> 17,00 x 10-6 K-1
*Conductividad térmica a 23 °C : 42 a 50 Wm-1
Propiedades mecánicas
*Elongación: < 65%
*Dureza Brinell: 70 a 200
*Módulo de elasticidad: 80 a 115 GPa
*Resistencia a la cizalla: 230 a 490 MPa
*Resistencia a la tracción: 300 a 900 MPa
*Principales aleaciones
*Tipos básicos
PRINCIPALES ALEACIONES
TIPOS BASICOS
La aleación básica de bronce contiene aproximadamente un 88% de cobre y 12%
de estaño. El bronce "alfa" es la mezcla sólida de estaño en cobre. La aleación alfa de
bronce con 4 a 5 % de estaño se utiliza para acuñar monedas y para
fabricar resortes, turbinas, y herramientas de corte.
En muchos países se denomina "bronce comercial" al latón, que contiene un 90% de
cobre y 10% de zinc, pero no estaño. Es más duro que el cobre, y tiene una ductilidad
similar. Se lo utiliza entornillos y alambres.
Bronce arsenical
La aleación de cobre con arsénico es el primer bronce utilizado por el hombre. Es una
aleación blanquecina, muy dura y frágil. Se fabrica en una proporción de 70% de cobre
y 30% de arsénico, aunque es posible fundir bronces con porcentajes de arsénico de
hasta 47,5 %. En estos casos, el resultado es un material gris brillante, fusible al rojo y
no alterado por el agua hirviente.
La simple exposición al aire del bronce arsenical produce una pátina oscura. Esta
circunstancia, y la alta toxicidad del arsénico la convirtieron en una aleación muy poco
utilizada, especialmente a partir del descubrimiento de la alpaca, plata
alemana o bronce blanco, conocida desde tiempos antiguos en China y fabricada
en Alemania desde fines del siglo XVIII.
Bronce sol
El denominado bronce sol (en alemán; Sonnenbronze) es una aleación utilizada en
joyería, tenaz, dúctil y muy dura, que funde a temperaturas próximas a las del cobre
(1.357 °C) y está constituida hasta por un 60% de cobalto.
Bronce para armas de fuego
A partir del descubrimiento de la pólvora se utilizó un bronce para cañones compuesto
por 90% a 91% de cobre y 9% a 10% de estaño, proporción que se denomina
comúnmente "bronce ordinario". Estas armas eran conocidas en China en épocas tan
tempranas como el siglo XI a. C., y en Europa se utilizaron a partir del siglo XIII8 tanto
para cañones como en falconetes. Para el siglo XV la artillería del Imperio
otomano contaba con grandes bombardas de bronce. Construidas en dos piezas, con
un largo total de 5,20 m y 16,8 toneladas de peso, lanzaban balas de 300 kg a una
distancia de hasta 1.600 metros. De operación difícil, con un rango de tiro de no más
de 15 disparos diarios, fueron utilizadas en el sitio de Constantinopla en 1453.
Bronce para campanas
La fundición para campanas es generalmente frágil: las piezas nuevas presentan una
coloración que varia del ceniza oscuro al blanco grisáceo, con tonos rojo amarillento o
incluso rojo azulado en las aleaciones con mayor contenido de cobre.
La mayor proporción de cobre produce tonos más graves y profundos a igualdad de
masa, mientras que el agregado de estaño, hierro o zinc produce tonos más agudos.
Para obtener una estructura más cristalina y producir variantes en la sonoridad, los
fundidores han utilizado también otros metales como antimonio o bismuto, si bien en
pequeñas cantidades.
La aleación con mayor sonoridad para fabricar campanas es el denominado metal de
campana, que consta de un 78% de cobre y un 22% de estaño. Es relativamente fácil
para fundir, tiene una estructura granulosa compacta con fractura vítreo-concoidea de
color rojizo. Este tipo de bronce era conocido desde antiguo en la India para
fabricar gongs. Aunque poco frecuente por su coste, la adición de plata es una de las
pocas que mejora aún más la sonoridad.
Kara kane
El kara-kane es un bronce para campanas y orfebrería tradicional
del Japón constituido por 60% de cobre, 24% de estaño, y 9% de zinc, con agregados
de hierro y plomo.
Muchos orfebres suelen agregarle pequeñas cantidades de arsénico y antimonio para
endurecer al bronce sin perder fusibilidad, y lograr mayor detalle en la impresión de los
moldes.
El kara-kane es muy utilizado para artesanía y estatuaria no solo por su bajo punto de
fusión, gran fluidez y buenas características de relleno de molde, sino por su superficie
suave que rápidamente desarrolla una fina pátina.
Existe una variedad singular denominada "seniokuthis", o bronce dorado, originada en
la época de la dinastía Ming en China, que destaca por su textura lustrosa y su
tonalidad dorada. En su fabricación tienen especial importancia las técnicas de pátina.
Las grandes esculturas de Buda realizadas por los orfebres japoneses demuestran el
alto dominio técnico que poseían y teniendo en cuenta su gran tamaño, la mayoría de
ellas debió ser fundida en el lugar de emplazamiento por medio de sucesivas etapas.
Aleaciones que imitan la plata
Metal de Tonca: aleación compuesta por un 36% de cobre, 28% de níquel y
cantidades iguales de estaño, plomo, hierro, zinc y antimonio. Es un metal difícil de
fundir, poco dúctil, que se utiliza con poca frecuencia.
Mina plata: fabricada con 57% de cobre, 40% de níquel, 3% de tungsteno y trazas
de aluminio, tiene la propiedad de no ser atacada por el azufre y presenta propiedades
muy similares a la plata.
Aleaciones con plomo
Para la fabricación de cojinetes y otras piezas sometidas a fricción suelen utilizarse
aleaciones de bronce con hasta un 10% de plomo, que le otorga propiedades auto
lubricantes.
La característica distintiva del plomo es que no forma aleación con el cobre; de allí que
queda distribuido de acuerdo a la técnica de fundido en la masa de la aleación, sin
mezclarse íntimamente. Por este motivo, el calentamiento excesivo de una pieza de
maquinaria construida con este material puede llevar a la "exudación" de plomo que
queda aparente como barro o lodo. El reciclaje de estas piezas es también dificultoso,
porque el plomo se funde y separa de la aleación mucho antes que el cobre llegue a
punto de fusión.
Aleaciones comerciales
Código
Denom Composición
inación %
Den
sida
d
gr/c
m3
Res
Pu
ist.
Dur
nt
Mod.E ele Cond.t
eza
o Aplicacio
lástico c. érmica
Bri
fus nes
Gpa oh W/mK
nell
ión
m/c
C
m
SAE40
11
Cu 85 Pb 5 Sn 5 Zn 5 8,82 60 93
1,271,9
05
85
4
SAE64
Cu 80 Pb 10 Sn 10
1,746,9
05
76
2
3,9
1- 189
06
Matrices
de
impresió
10
n,
20
laminado
s,
tornillos
4,3
0- 173
06
Cremalle
ras,
10
bijouterie
05
,moneda
s
180
Tornillos,
contactor
es
10 eléctricos
10 , partes
de
herramie
ntas
140
Tornillos,
contactor
es
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10 , partes
de
herramie
ntas
UNS12 Comer Cu 89/91 Fe <
C2200 cial 90- 0,05 Pb <
0
10
0,05 Zn12,5
UNS
Bronce Cu 86/89 Fe <
C2260 de
0,05 Pb <
0
joyería 0,05 Zn12,5
Templ
ado
UNS
comer
C3140
cial
0
con
plomo
8,88 60 76
8,80 53 115
8,78 55 115
Cu 87,5/90,5 Fe <
0,1 Ni <
8,83
0,7Pb 1,3/2,5 Zn 9,25
Otros < 0,05
Templ
UNS
Cu 87,5/90 Fe <
ado
C3160
0,1 Ni 0,7/1,2Ph 0,04/ 8,86
niquela
0
0,1 Pb 1,2/2,5 Zn 8,1
do
Bronce
UNS
de alta
C4050
Cu 95 Sn 1 Zn 4
conduc
0
tividad
115
115
Técnica de fundición
El método más utilizado para la fundición artística del bronce es el de la "cera
perdida" o micro fusión, que -con diversas variantes- sigue los pasos siguientes:
*Modelado original en barro, escayola u otro material.
*Toma del molde principal, generalmente en escayola. Una vez fraguado, se retira el
núcleo (modelo original)
*El molde "negativo" se llena con cera para producir un "positivo" de este material.
*Se recubre la cera con una mezcla de arcilla. Una vez seca, se lleva a horno, donde
la cera se funde y se "pierde".
*En el caso de objetos pequeños, el nuevo molde sirve directamente para el colado del
bronce. Para piezas mayores, es habitual llenarlo con una capa de cera que formará
una película del espesor deseado para el bronce, y el interior (macho) se rellena con
material refractario. Todo el proceso requiere la colocación de aireadores, canales de
colado y diversos cuidados para obtener una colada homogénea.
*Acabado que incluye limado de imperfecciones, asperezas y pulido de la pieza.
*Pátina, mediante la aplicación de distintos ácidos y calentamiento a soplete para
agilizar la oxidación.
RECURSOS DISPONIBLES
Para la realización de este proyecto se utilizo material de la Internet, libros de la
Biblioteca de la Universidad.
BIBLIOGRAFIA
*http://es.wikipedia.org/wiki/Bronce
*http://www.bronce.biz/bronce/propiedades-del-bronce.html
*http://www.utp.edu.co/~publio17/propiedades.htm
*Libros en Línea, El cobre y Sus Aleaciones. MORRAL F. R Metalurgia General Tomo
II Editorial REVERTÉ S.A, 1985, Reimpresión julio 2004, Barcelona España.
http://books.google.com/books?id=IhsKRVkzsAC&pg=PA1265&lpg=PA1265&dq=laton
es+rojos+usos&source=bl&ots
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