1. Introducción

El bronce de aluminio C63200, una aleación a base de cobre de alto rendimiento, se usa ampliamente en aplicaciones críticas en industrias marinas, aeroespaciales, de petróleo y gas y maquinaria pesada. Este análisis exhaustivo examina C63200 junto con sus alternativas equivalentes potenciales, proporcionando comparaciones detalladas de la composición química, propiedades mecánicas, consideraciones de fabricación y relaciones de costo-rendimiento. Esta guía tiene como objetivo ayudar a especialistas en adquisiciones, ingenieros y profesionales de selección de materiales a tomar decisiones informadas al obtener materiales para aplicaciones exigentes.

2. C63200 Bronce de aluminio: especificaciones de referencia

Tabla 1: Composición química de bronce de aluminio C63200 (%)

AlabamaConFePbMinnesotaNiY
8.7-9.5Movimiento rápido del ojo.3.5-4.300,02 máx.1.2-2.04.0-4.80.1 máx.
9.0000*82.0000*4.0000*-1.6000*4.0000*-

*Valores nominales

Tabla 2: Propiedades mecánicas del bronce de aluminio C63200

PropiedadValorUnidad
Fuerza de Tensión621-950MPa
Fuerza de producción310-365MPa
Alargamiento9-25%
Resistencia a la tracción de120-210media pensión
Densidad7.6S45c
Módulo de elasticidad110GPa
Conductividad térmica42W/m · k
Coeficiente de expansión termal16.2μm/m · k
Conductividad eléctrica7% IACS

3. Alternativas equivalentes directas a C63200

3.1 equivalentes estándar internacionales

Tabla 3: equivalentes de estándares internacionales para C63200

PaísEstándarDesignacionNivel de equivalencia
Estados UnidosASMAUS C63200Referencia
EuropaENCuAl10Ni5Fe4Alto
AlemaniaDECuAl10Ni5Fe4Alto
Reino UnidoBSCA106Alto
JapónJISCAC702Medio
porcelanaGBKal10-4-4Alto
RusiaGOSTBrazhnmts 9-4-4-1Medio
InternacionalYO ASISeasf10f5n5Medio-alto

3.2 Comparación de composición química

Tabla 4: Comparación de composición química de C63200 y sus equivalentes directos (%)

AleaciónEstándarAlabamaConFePbMinnesotaNiYOtros
C63200ASMA8.7-9.5Movimiento rápido del ojo.3.5-4.300,02 máx.1.2-2.04.0-4.80.1 máx.-
CuAl10Ni5Fe4EN8.5-10.5Movimiento rápido del ojo.3.0-5.000,02 máx.0.5-2.54.0-6.00.1 máx.Zn≤0.5
CA106BS8.8-10.0Movimiento rápido del ojo.3.0-5.00.01 máx.0.5-2.04.0-5.50.1 máx.Zn≤0.5
CAC702JIS8.5-10.0Movimiento rápido del ojo.2.0-4.000,05 máx.1,5-3,04.0-5.50.3 máx.-
Kal10-4-4GB9.0-10.5Movimiento rápido del ojo.3.5-5.00.01 máx.0.5-2.04.0-5.00.1 máx.-

3.3 Comparación de propiedades mecánicas

Tabla 5: Comparación de propiedades mecánicas de C63200 y equivalentes directos

AleaciónResistencia a la tracción (MPa)Límite elástico (MPa)Elongación (%)Dureza (HB)
C63200 (ASTM)621-950310-3659-25120-210
Cual10NI5FE4 (EN)650-830300-35010-20140-200
CA106 (BS)640-800300-34012-18140-190
CAC702 (él)590-780280-33010-18130-180
Qal10-4-4 (GB)640-820300-35010-20140-200

4. Categorías de materiales alternativas

4.1 Otras calificaciones de bronce de aluminio

Tabla 6: Comparación de grados de bronce de aluminio alternativos

AleaciónA NOSOTROS#Al (%)Diferencias claveCosto relativoCalificación de rendimiento
C63000C630009.0-11.0Al más alto, propiedades similares105%Alto
C63020C6302010.0-11.5Mayor resistencia, menos dúctil110%Alto
C62300C623008.5-10.0Ni inferior, resistencia reducida85%Medio-alto
C95400C9540010.0-11.5No Ni, resistencia a la corrosión inferior80%Medio
C95500C9550010.0-11.5Contiene Ni, mayor resistencia90%Alto

4.2 Alternativas de bronce de aluminio de níquel

Tabla 7: Alternativas de bronce de aluminio de níquel

AleaciónA NOSOTROS#Composición clavePropiedades claveRelación de costos a C63200Mejores aplicaciones
C95800C95800Cu-9Al-4Fe-4NiMayor resistencia a la corrosión115%Hélices marinas, bombas
C95700C95700CU-12Al-6FE-2NIMayor resistencia, menor ductilidad110%Rodamientos de servicio pesado
C95900C95900CU-12al-6NI-2.5FEExcelente resistencia al desgaste120%Piezas de tren de aterrizaje de aeronaves

4.3 Alternativas de bronce no aluminio

Tabla 8: Materiales alternativos de bronce no aluminio

Categoría de materialEjemplo de aleaciónComparación de propiedades claveRelación de costoCompatibilidad
Bronce fosforadoC52400Menor resistencia, mejor conductividad eléctrica75%Medio
Bronce de manganesoC86300Mayor resistencia, menor resistencia a la corrosión80%Medio
Bronce de silicioC87300Mejor maquinabilidad, menor resistencia al desgaste85%Medio
Cobre de berilioC17200Mayor resistencia, excelentes propiedades de primavera180%Medio-bajo
NíquelC75200Menor resistencia, buena resistencia a la corrosión90%Bajo en medio

4.4 Alternativas no opcionadas

Tabla 9: Materiales alternativos no superiores a la opción

Categoría de materialEjemplo de gradoRendimiento comparativoRelación de costoSuperposición de la aplicación
Acero inoxidable316LMayor resistencia, menor fricciónsesenta y cinco%Medio
Aleaciones de níquelMonels 400Resistencia de corrosión superior, mayor costo160%Alto para marine
Aleaciones de titanioTi-6Al-4VMayor resistencia a peso, mucho mayor costo280%Bajo en medio
Plásticos diseñadosOJEADALigero, auto-lubricante, menor fuerza85%Bajo
Rodamientos compuestosPtfe/fibraBaja fricción, capacidad de carga limitada70%Muy bajo

5. Análisis de costo de rendimiento

5.1 Índice de costos de material relativo

Tabla 10: Índice de costos de material relativo (C63200 = 100)

MaterialCosto de Materia PrimaCosto de procesamientoÍndice de costos totalesTendencia de costos (2 años)
C63200100100100Estable
Cual10NI5FE4 (EN)95-10595-10595-105Estable
C63000100-110100-105100-108Ligero aumento
C9540075-8590-10080-90Estable
C95800110-120105-115110-120Creciente
316L de acero inoxidable55-6570-8060-70Volátil
Monels 400150-170140-160145-165Creciente
OJEADA160-18040-5080-90Estable

5.2 Calificación de rendimiento por aplicación

Tabla 11: Calificación de rendimiento por aplicación (escala 1-10, 10 = mejor)

MaterialMarinaOil & GasAeroespacialMaquinaria PesadaCalificación de valor general
C6320098898.5
CuAl10Ni5Fe498898.5
C9540077687.5
C9580099888.8
316L de acero inoxidable77667.5
Monels 40099767.0
OJEADA67856.5

6. Consideraciones de fabricación

6.1 Comparación de procesabilidad

Tabla 12: Idoneidad del proceso de fabricación (escala 1-10, 10 = excelente)

MaterialFundición en arenaFundición centrífugaFundición a la cera perdidaMaquinabilidadSoldabilidad
C6320099876
CuAl10Ni5Fe499876
C9540089765
C9580089766
316L de acero inoxidable67858
Monels 40067757
OJEADAN / AN / AN / A8N / A

6.2 Consideraciones de la cadena de suministro

Tabla 13: Factores de la cadena de suministro

MaterialDisponibilidad globalTiempo de entrega (semanas)Diversidad de proveedoresEstabilidad de precios
C63200Alto4-6AltoMedio
CuAl10Ni5Fe4Alto4-6AltoMedio
C95400Alto3-5AltoMedio
C95800Medio-alto5-8MedioBajo en medio
316L de acero inoxidablemuy alto2-4muy altoMedio
Monels 400Medio6-10MedioBajo
OJEADAMedio3-5MedioAlto

7. equivalencia específica de aplicación

Tabla 14: Alternativas recomendadas por aplicación

SolicitudPrimera opciónSegunda opciónTercera opciónFactor de selección de clave
Rodamientos marinosC63200C95800Monels 400Resistencia a la corrosión
Componentes de válvulasC63200CuAl10Ni5Fe4316LManejo de presión
Bomba de bujesC63200C95400C95800Resistencia al desgaste
EngranajesC63200C95500Acero endurecidoFuerza
Componentes hidráulicosC63200CuAl10Ni5Fe4OJEADACapacidad de presión
Accesorios de aeronavesC63200C95900Ti-6Al-4VOptimización de peso
Equipo en alta marC63200C95800Monels 400Resistencia a la corrosión

8. Metodología de selección para materiales equivalentes

Tabla 15: Matriz de decisión para la selección de materiales

Factor de selecciónPesoC63200CuAl10Ni5Fe4C95800316L SSMonels 400OJEADA
Resistencia mecánica20%998875
Resistencia a la corrosión25%889799
Resistencia al desgaste20%998676
Rentabilidad15%776856
Disponibilidad10%887967
Procesabilidad10%888768
Puntaje ponderado100%8.258.257.857.306.906.75

9. Conclusión y recomendaciones

El bronce de aluminio C63200 sigue siendo una excelente opción de material para aplicaciones exigentes que requieren una combinación de resistencia, resistencia a la corrosión y propiedades de desgaste. Las alternativas equivalentes más directas se encuentran en el estándar europeo Cual10NI5FE4 y el estándar chino QAL10-4-4, que ofrecen características y costos de rendimiento casi idénticos.

Para aplicaciones sensibles a los costos donde el compromiso de rendimiento es aceptable, el bronce de aluminio C95400 presenta una alternativa viable a un costo aproximadamente 15-20% más bajo. En entornos altamente corrosivos, particularmente aplicaciones de agua de mar, el bronce de aluminio de níquel C95800 puede justificar su costo 10-20% más alto a través de una longevidad superior.

Para los profesionales de adquisiciones, se aplican las siguientes recomendaciones:

  1. Solicitar documentación de certificación de material para verificar la composición y las propiedades
  2. Considere la disponibilidad regional y los plazos de entrega en las decisiones de abastecimiento
  3. Evaluar el costo total de propiedad, incluida la frecuencia de mantenimiento y reemplazo
  4. Construya relaciones con múltiples proveedores para garantizar la disponibilidad de materiales
  5. Para aplicaciones críticas, realice pruebas de rendimiento con materiales alternativos antes de la implementación completa

Al evaluar cuidadosamente los factores de equivalencia presentados en este análisis, los especialistas en adquisiciones e ingenieros pueden tomar decisiones informadas al seleccionar alternativas a la bronce de aluminio C63200, equilibrando los requisitos de rendimiento con consideraciones de costo.