1. Introdução

O bronze de alumínio C63200, uma liga à base de cobre de alto desempenho, é amplamente utilizado em aplicações críticas nas indústrias naval, aeroespacial, de petróleo e gás e de máquinas pesadas. Esta análise abrangente examina o C63200 juntamente com suas potenciais alternativas equivalentes, fornecendo comparações detalhadas de composição química, propriedades mecânicas, considerações de fabricação e relações custo-desempenho. Este guia tem como objetivo auxiliar especialistas em compras, engenheiros e profissionais de seleção de materiais na tomada de decisões informadas ao adquirir materiais para aplicações exigentes.

2. Bronze de alumínio C63200: especificações básicas

Tabela 1: Composição química do bronze de alumínio C63200 (%)

AlCuFePbMnDentroE
8.7-9.5Rem.3.5-4.30.02 máx1,2-2,04.0-4.800,1 máx.
9,0000*82,0000*4,0000*1,6000*4,0000*

*Valores nominais

Tabela 2: Propriedades mecânicas do bronze de alumínio C63200

PropriedadeValorUnidade
Resistência à tracção621-950MPa
Força de rendimento310-365MPa
Alongamento9-25%
Dureza Brinell120-210HB
Densidade7.6g/cm³
Módulos de elasticidade110GPa
Condutividade térmica42S/m·K
Coeficiente de Expansão Térmica16.2μm/m·K
Condutividade elétrica7% IACS

3. Alternativas equivalentes diretas ao C63200

3.1 Equivalentes de padrão internacional

Tabela 3: Equivalentes de Padrões Internacionais para C63200

PaísPadrãoDesignaçãoNível de equivalência
EUAASTMUNS C63200Referência
EuropaDENTROCuAl10Ni5Fe4Alto
AlemanhaA PARTIR DECuAl10Ni5Fe4Alto
Reino UnidoBSCA106Alto
JapãoELECAC702Médio
ChinaGBQAl10-4-4Alto
RússiaGOSTBraZhNMts 9-4-4-1Médio
InternacionalISOSEASF10F5N5Médio-alto

3.2 Comparação de composição química

Tabela 4: Comparação da composição química do C63200 e seus equivalentes diretos (%)

LigaPadrãoAlCuFePbMnDentroEOutros
C63200ASTM8.7-9.5Rem.3.5-4.30.02 máx1,2-2,04.0-4.800,1 máx.
CuAl10Ni5Fe4DENTRO8.5-10.5Rem.3,0-5,00.02 máx00,5-2,54.0-6.000,1 máx.Zn≤0,5
CA106BS8,8-10,0Rem.3,0-5,000,01 máx.0.5-2.04.0-5.500,1 máx.Zn≤0,5
CAC702ELE8.5-10.0Rem.2,0-4,000,05 máx.1.5-3.04.0-5.500,3 máx.
QAl10-4-4GB9,0-10,5Rem.3,5-5,000,01 máx.0.5-2.04.0-5.000,1 máx.

3.3 Comparação de propriedades mecânicas

Tabela 5: Comparação de propriedades mecânicas de C63200 e equivalentes diretos

LigaResistência à tração (MPa)Força de rendimento (MPa)Alongamento (%)Dureza (HB)
C63200 (ASTM)621-950310-3659-25120-210
Cual10ni5fe4 (en)650-830300-35010-20140-200
CA106 (BS)640-800300-34012-18140-190
CAC702 (HE)590-780280-33010-18130-180
QAl10-4-4 (GB)640-820300-35010-20140-200

4 categorias de materiais alternativos

4.1 Outros notas de bronze de alumínio

Tabela 6: comparação alternativa de bronze de alumínio

LigaNÓS#Al (%)Principais diferençasCusto relativoClassificação de desempenho
C63000C630009,0-11,0Al superior, propriedades semelhantes105%Alto
C63020C6302010.0-11.5Maior resistência, menos dúctil110%Alto
C62300C623008.5-10.0Ni inferior, força reduzida85%Médio-alto
C95400C9540010.0-11.5Sem Ni, menor resistência à corrosão80%Médio
C95500C9550010.0-11.5Contém Ni, maior força90%Alto

4.2 Alternativas de bronze de alumínio de níquel

Tabela 7: Alternativas de bronze de alumínio de níquel

LigaNÓS#Composição -chavePropriedades principaisTaxa de custo para C63200Melhores aplicações
C95800C95800Cu-9AL-4FE-4NIMaior resistência à corrosão115%Hélices marítimas, bombas
C95700C95700Cu-12al-6fe-2niMaior força, menor ductilidade110%Rolamentos para serviços pesados
C95900C95900Cu-12al-6ni-2.5feExcelente resistência ao desgaste120%Peças de trem de pouso aeronaves

4.3 alternativas de bronze não alumínio

Tabela 8: Materiais Alternativos de Bronze Não Alumínio

Categoria de materialExemplo de ligaComparação de propriedades -chaveRazão de custoCompatibilidade
Bronze de fósforoC52400Menor resistência, melhor condutividade elétrica75%Médio
Bronze de manganêsC86300Maior resistência, menor resistência à corrosão80%Médio
Bronze de silícioC87300Melhor usinabilidade, menor resistência ao desgaste85%Médio
Cobre BerílioC17200Maior força, excelentes propriedades da primavera180%Médio-baixo
Níquel-SilverC75200Menor força, boa resistência à corrosão90%Baixo-médio

4.4 Alternativas não cobradas

Tabela 9: Materiais Alternativos Baseados

Categoria de materialGrau de exemploDesempenho comparativoRazão de custoSobreposição de aplicativos
Aço inoxidável316LMaior força, menor atrito65%Médio
Ligas de níquelMonéis 400Resistência superior à corrosão, maior custo160%Alto para fuzileiros navais
Ligas de titânioTi-6al-4VMaior custo para peso, custo muito maior280%Baixo-médio
Plásticos de EngenhariaESPIARLeve, autolubrificante, menor resistência85%Baixo
Rolamentos compostosPTFE/FibraBaixo atrito, capacidade de carga limitada70%Muito baixo

5. Análise de custo-desempenho

5.1 Índice de custo de material relativo

Tabela 10: Índice de Custo Relativo de Materiais (C63200 = 100)

MaterialCusto da matéria-primaCusto de processamentoÍNDICE DE CUSTOS TOTALTendência de custo (2 anos)
C63200100100100Estável
Cual10ni5fe4 (en)95-10595-10595-105Estável
C63000100-110100-105100-108Pequeno aumento
C9540075-8590-10080-90Estável
C95800110-120105-115110-120Aumentando
Inox 316L55-6570-8060-70Volátil
Monéis 400150-170140-160145-165Aumentando
ESPIAR160-18040-5080-90Estável

5.2 Classificação de desempenho por aplicação

Tabela 11: Classificação de desempenho por aplicação (escala 1-10, 10 = melhor)

MaterialMarinhoOil & GasAeroespacialMáquinas PesadasClassificação geral de valor
C6320098898,5
CuAl10Ni5Fe498898,5
C9540077687,5
C9580099888.8
Inox 316L77667,5
Monéis 40099767,0
ESPIAR67856.5

6. Considerações de fabricação

6.1 Comparação de processabilidade

Tabela 12: adequação do processo de fabricação (escala 1-10, 10 = excelente)

MaterialFundição de areiaFundição CentrífugaElenco de investimentoMaquinabilidadeSoldabilidade
C6320099876
CuAl10Ni5Fe499876
C9540089765
C9580089766
Inox 316L67858
Monéis 40067757
ESPIARN / DN / DN / D8N / D

6.2 Considerações na cadeia de suprimentos

Tabela 13: Fatores da cadeia de suprimentos

MaterialDisponibilidade globalLíder de tempo (semanas)Diversidade de fornecedoresEstabilidade de preços
C63200Alto4-6AltoMédio
CuAl10Ni5Fe4Alto4-6AltoMédio
C95400Alto3-5AltoMédio
C95800Médio-alto5-8MédioBaixo-médio
Inox 316LMuito alto2-4Muito altoMédio
Monéis 400Médio6-10MédioBaixo
ESPIARMédio3-5MédioAlto

7. Equivalência específica para aplicação

Tabela 14: Alternativas recomendadas por aplicação

InscriçãoPrimeira escolhaSegunda escolhaTerceira escolhaFator de seleção -chave
Rolamentos marítimosC63200C95800Monéis 400Resistência à corrosão
Componentes da válvulaC63200CuAl10Ni5Fe4316LManuseio de pressão
Buchas da bombaC63200C95400C95800Resistência ao desgaste
EngrenagensC63200C95500Aço endurecidoForça
Componentes hidráulicosC63200CuAl10Ni5Fe4ESPIARCapacidade de pressão
acessórios para aeronavesC63200C95900Ti-6al-4VOtimização de peso
Equipamento offshoreC63200C95800Monéis 400Resistência à corrosão

8. Metodologia de seleção para materiais equivalentes

Tabela 15: Matriz de decisão para seleção de material

Fator de seleçãoPesoC63200CuAl10Ni5Fe4C95800Aço inoxidável 316LMonéis 400ESPIAR
Força mecânica20%998875
Resistência à corrosão25%889799
Resistência ao desgaste20%998676
Custo-efetividade15%776856
Disponibilidade10%887967
Processabilidade10%888768
Pontuação ponderada100%8.258.257,857h306,906,75

9. Conclusão e Recomendações

O bronze-alumínio C63200 continua sendo uma excelente escolha de material para aplicações exigentes que exigem uma combinação de resistência, resistência à corrosão e propriedades de desgaste. As alternativas equivalentes mais diretas são encontradas no padrão europeu CuAl10Ni5Fe4 e no padrão chinês QAl10-4-4, que oferecem características de desempenho e custo quase idênticos.

Para aplicações sensíveis ao custo onde algum comprometimento do desempenho é aceitável, o bronze de alumínio C95400 apresenta uma alternativa viável com custo aproximadamente 15-20% menor. Em ambientes altamente corrosivos, especialmente em aplicações de água do mar, o bronze de níquel-alumínio C95800 pode justificar seu custo 10-20% mais alto por meio de uma longevidade superior.

Para profissionais de compras, aplicam-se as seguintes recomendações:

  1. Solicite documentação de certificação de material para verificar composição e propriedades
  2. Considere a disponibilidade regional e os prazos de entrega nas decisões de fornecimento
  3. Avalie o custo total de propriedade, incluindo manutenção e frequência de substituição
  4. Construa relacionamentos com vários fornecedores para garantir a disponibilidade de materiais
  5. Para aplicações críticas, realize testes de desempenho com materiais alternativos antes da implementação completa

Ao avaliar cuidadosamente os fatores de equivalência apresentados nesta análise, os especialistas e engenheiros de compras podem tomar decisões informadas ao selecionar alternativas ao bronze-alumínio C63200, equilibrando os requisitos de desempenho com considerações de custo.