Aplicaciones generales del cobre berilio

El cobre al berilio, o BeCu, o bronce al berilio, es una aleación de cobre de alto rendimiento con un pequeño porcentaje de berilio (entre el 0,2% y el 2%). Esta mezcla única confiere a la aleación un excelente conjunto de características: alta resistencia, buena conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la corrosión, comportamiento no magnético y resistencia a las chispas.

Por ello, el cobre berilio se utiliza en electrónica, aeroespacial y petróleo y gas. A continuación se detallan las aplicaciones más comunes del cobre berilio:

1. Componentes elásticos y conductores

Las aleaciones de cobre berilio se utilizan en la fabricación de componentes elásticos conductores, como interruptores, conectores y contactos de resorte. Su resistencia es casi el doble que la de otras aleaciones de cobre. BeCu también tiene una alta conductividad. Por lo tanto, puede soportar flexiones o dobleces frecuentes sin fatigarse ni deformarse.

En las industrias de telecomunicaciones y electrónica, el cobre berilio se utiliza a menudo para fabricar conectores de señales, terminales eléctricos y contactos de baterías. Estos componentes necesitan precisión y durabilidad en espacios limitados.

2. Cojinetes y casquillos resistentes al desgaste

Debido a su resistencia al desgaste, el cobre berilio se utiliza habitualmente para fabricar cojinetes y casquillos deslizantes. Estas piezas suelen estar sometidas a fricción, vibración y cargas pesadas. La resistencia a la fatiga del cobre berilio lo hace adecuado para un uso prolongado.

Un ejemplo bien conocido es el del sector de las aerolíneas. American Airlines sustituyó anteriormente los cojinetes de cobre tradicionales por cojinetes de cobre berilio. Entonces, la vida útil mejoró de 8.000 a 28.000 horas. Este tipo de resistencia reduce enormemente los tiempos de inactividad y los costes de mantenimiento.

3. Herramientas a prueba de explosiones

Otro excelente atributo del cobre berilio es que no produce chispas. Las herramientas fabricadas con metales normales, cuando se golpean contra una superficie dura, emiten chispas, creando un enorme riesgo para la seguridad en entornos explosivos como refinerías de petróleo, plantas químicas y minas.

Sin embargo, las herramientas de cobre berilio eliminan ese riesgo. Se utilizan en llaves, destornilladores, martillos y cinceles donde puede haber vapores o gases inflamables. Estas herramientas dan a los empleados una sensación de seguridad y satisfacen estrictos requisitos de seguridad en entornos de trabajo peligrosos.

4. Moldes de precisión y fundición a presión

El cobre berilio posee buena conductividad térmica, alta dureza y resistencia a la deformación por calor. Por lo tanto, es adecuado para el uso en moldes, especialmente para moldes de inyección de plástico y fundición a presión. Su buena conductividad térmica permite también el enfriamiento rápido de las piezas de plástico.

Los moldes de cobre berilio también son conocidos por su buen acabado superficial y su baja fatiga térmica. Estas aleaciones también pueden mantener tolerancias estrechas. Además, la reutilización de la aleación reduce los costes totales en la fabricación de moldes.

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5. Componentes eléctricos de alta conductividad

En aplicaciones de resistencia y también de alta conductividad eléctrica, se utilizan ampliamente ciertas aleaciones de cobre berilio, a saber, Cu-Ni-Be y Co-Cu-Be. Estas aleaciones pueden ofrecer una conductividad eléctrica de hasta el 50% de lanorma IACS(International Annealed Copper Standard) y se utilizan para contactos eléctricos, electrodos y elementos de relé de alto rendimiento.

Por ejemplo, se utiliza en electrodos de soldadura por resistencia. Estos electrodos deben transportar corrientes eléctricas elevadas. También deben soportar el desgaste mecánico y la tensión térmica.

Tipos de aleaciones de cobre berilio

Las aleaciones de cobre berilio se clasifican en dos tipos:

-Cobre berilio de alta conductividad (0,2%-0,6% Be): Se centra en la conductividad a expensas de la resistencia; se utiliza en electricidad y electrónica.

-Cobre berilio de alta resistencia (1,6%-2,0% Be): Ofrece la máxima resistencia con una gran conductividad; adecuado para aplicaciones estructurales y mecánicas;

También se pueden clasificar en 4 tipos fundamentales según la Norma Americana:

1. C17200 (1,8-2,0%Be)

• Máxima resistencia (hasta 200 ksi tras tratamiento térmico), gran resistencia a la fatiga y al desgaste.
• Utilizado en Aeroespacial, instrumentos de precisión, conectores, moldes.

2. C17300 (0,2-0,6%Be, plomo añadido)

• Menor resistencia pero mejor maquinabilidad.
• Utilizado para fabricar conectores eléctricos, interruptores, elementos de fijación.

3. C17500 (0,4-0,7%Be, cobalto añadido)

• Buena conductividad eléctrica y térmica, resistencia moderada.
• Puede encontrarse en componentes de soldadura por resistencia, contactos eléctricos.

4. C17510 (0,4-0,7%Be, níquel añadido)

• Mayor resistencia que el C17500, buena conductividad.
• Tiene aplicaciones en automoción y sistemas eléctricos aeroespaciales.

Más información: Tipos comunes de cobre berilio

Conclusión

La resistencia y las propiedades del cobre berilio lo hacen útil en muchas industrias. Puede encontrarlo en conectores electrónicos o como herramienta antichispas. Las aleaciones de BeCu nunca defraudan. Para más aleaciones de cobre berilio, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Tabla resumen: Aplicaciones generales del cobre berilio

Referencias:

[1] Baum, Markus & Jasser, Fabian & Stricker, Michael & Anders, Denis & Lake, Simone. (2022). Simulación numérica del proceso de llenado de moldes y su validación experimental. Revista Internacional de Tecnología de Fabricación Avanzada. 120. 1-12. 10.1007/s00170-022-08888-9.