bronce
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN
FACULTAD DE ARTES
CARRERA DE DISEÑO DE INTERIORES Y
EQUIPAMIENTO
CATEDRA:
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES II
BRONCE
Jefe trabajos prácticos Dec. Adriana Marin
GRUPO N°8
Mariojouls Margall, Giselle Estefanía
Ordoñez, Victoria Adriana
Ruiz, Álvaro Matías
Sastre, Esteban Emanuel
Soria, Valeria
Zeballos Raselli, Marina Eliana
AÑO: 2014
INDICE
1. Definición
2. Historia
3. Obtención
4. Fundiciones
5. Propiedades generales
6. Economía y disponibilidad
7. Aleaciones
8. Usos y aplicaciones
DEFINICION
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El término bronce deriva probablemente del persa "berenj" (latón). Otras versiones lo
relacionan con el latín "aes brundisium" (mineral
de Bríndisi) por el antiguo puerto de Brundisium.
El bronce, es una aleación de cobre y estaño, en
diversas proporciones, con un mínimo de 75% de
cobre.
HISTORIA
La introducción del bronce resultó la aleación más innovadora en la historia tecnológica de
la humanidad. Herramientas, armas y varios materiales de construcción como mosaicos y
placas decorativas consiguieron mayor dureza y durabilidad que sus predecesores
en piedra o cobre calcopirítico. Fue la primera aleación de importancia fabricada
conscientemente por el hombre. Consistía en mezclar el mineral de cobre (calcopirita,
malaquita, etc.) y el de estaño (casiterita) en un horno alimentado con carbón. El anhídrido
carbónico resultante reducía los minerales a metales: cobre y estaño que se fundían y
aleaban entre un 5 y un 10% en peso de estaño.
El conocimiento metalúrgico de la fabricación de bronce dio origen a la llamada Edad de
Bronce. Inicialmente las impurezas naturales de arsénico permitían obtener una aleación
natural superior, denominada bronce arsenical. Esta aleación, con no menos de un 2% de
arsénico, se utilizaba durante la Edad de Bronce para la fabricación de armas
y herramientas, teniendo en cuenta que el otro componente, el estaño, no era frecuente en
muchas regiones, y debía ser importado de parajes lejanos. La presencia
de arsénico hace a esta aleación altamente tóxica, ya que produce entre otros efectos
patológicos atrofia muscular y pérdida de reflejos.
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En el caso de la Grecia clásica, conocida por su tradición escultórica en mármol, se sabe
que desarrollaron igualmente técnicas de fundición de bronce avanzadas, como lo
prueban los bronces, originados en el siglo V a. C.
OBTENCION
El bronce es una mezcla de cobre y estaño (composición binaria) o de cobre, estaño y
plomo (composición ternaria). Al añadir al cobre un 10% de estaño, se obtiene una
aleación mucho más dura y que adopta muy diversas formas mediante el moldeo.
También se le puede sacar un filo cortante, que se aguza cuantas veces haga falta, o se
vuelve a fundir cuando está gastado.
Todas estas cualidades hicieron que pasara a
ser un metal verdaderamente útil. Muchos
objetos de bronce (desde espadas a broches,
desde cuchillos a alfileres) se hicieron por
fundición: es decir, vertiendo el metal derretido
en un molde y dejando que se enfríe y endurezca.
El cobre y el estaño, componentes habituales del bronce, se dan en forma de minerales
que hay que arrancar a la tierra. Para obtener el metal, se calienta el mineral a elevada
temperatura, con el fin de derretir la parte metálica (mena) y separarla del soporte terroso
(ganga): este proceso se llama «fusión». Para conseguir
bronce, se funden juntos lingotes de cobre y estaño y sale uno
de bronce que, a su vez, puede ser derretido y colado en
moldes. Para fundir objetos de bronce, hay que manipular el
metal en fusión con todo cuidado. El crisol se maneja con un
mango largo, para verter el metal en el molde.
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FUNDICIONES
Fundición por colada continua
Mediante este sistema se funden barras macizas, barras huecas (bujes) y perfiles de hasta
3000 mm. de longitud; el proceso de fabricación consiste en pasar el material de estado
líquido a sólido a través de una matriz de grafito que
trabaja dentro de un sistema de enfriamiento. Éste
sistema de fundición es el más moderno y
avanzado, utilizado en países altamente
industrializados, y por él se obtiene un material de
excelentes propiedades.
Características
-Estructura fina y uniforme, exenta de porosidad,
segregaciones e inclusiones.
-Excelentes propiedades mecánicas
-Perfecta estanqueidad a elevadas presiones.
-Excelente terminación superficial.
Fundición centrifuga
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Por este sistema se fabrican bujes y piezas en matrices metálicas que se colocan en
máquinas centrífugas; durante el proceso de colado, la matriz gira a determinadas r.p.m.,
de acuerdo con el tipo de aleación y medida a fabricar; la fuerza centrífuga aplicada,
sumada al enfriamiento brusco producido por un sistema forzado, le confieren al material
características especiales que mejoran su calidad.
Características
-Estructura compacta y homogénea, exenta de porosidad.
-Muy buenas propiedades mecánicas.
-Perfecta estanqueidad a elevadas presiones
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Fundición moldeada
En esta Sección se funden piezas sobre modelo o plano, utilizando el sistema más
tradicional de moldeo en tierra, arenas sintéticas o de auto fraguado, lo que mejor se
adapte a las características de la pieza a fabricar.
Características
-Estructura de grano grueso.
- Buenas propiedades mecánicas.
PROPIEDADES GENERALES
Los bronces son muy resistentes a los agentes atmosféricos, a las aguas ácidas y
alcalinas, alcanzan grandes resistencias mecánicas, bello color amarillo y agradable
sonido.
Por su elevado calor específico, el mayor de todos los sólidos, se emplea en aplicaciones
de transferencia del calor.
Versatilidad
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El cobre y sus aleaciones tienen una amplia variedad de usos como resultado de la
versatilidad de sus propiedades mecánicas, físicas y químicas. Téngase en cuenta, por
ejemplo, la conductividad eléctrica del cobre puro, la excelente maleabilidad de los
cartuchos de munición fabricados en latón, la baja fricción de aleaciones cobre-plomo, la
sonoridad del bronce para campanas y la resistencia a la corrosión de la mayoría de sus
aleaciones.
Propiedades físicas
Datos para una aleación promedio con 89 % de cobre y 11 % de estaño:
Densidad: 8,90 g/cm³.
Punto de fusión: de 830 a 1020 °C
Punto de ebullición: de 2230 a 2420 °C
Coeficiente de temperatura: 0,0006 K-1
Resistividad eléctrica: de 14 a 16 µOhmio/cm
Coeficiente de expansión térmica: entre 20 y 100 °C ---> 17,00 x 10-6 K-1
Conductividad térmica a 23 °C: de 42 a 50 Wm-1
Propiedades mecánicas
Elongación: <65 %
Dureza Brinell: de 70 a 200
Módulo de elasticidad: de 80 a 115 GPa
Resistencia a la cizalla: de 230 a 490 MPa
Resistencia a la tracción: de 300 a 900 MPa
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ECONOMIA Y DISPONIBILIDAD
La minería argentina ha atravesado grandes cambios en los últimos 15 años. Con la
sanción de la Ley 24.196/93 de inversiones mineras, se dio el marco legal para el
desarrollo de esta actividad. Desde entonces comenzaron a llegar a la Argentina flujos de
capitales destinados a grandes proyectos mineros, atraídos por el gran potencial geológico
y por los incentivos a la inversión que ha tenido la minería en Argentina desde entonces.
El flujo de inversiones extranjeras se dirigió principalmente a la exploración y explotación
de minerales metalíferos, destacándose los proyectos de Bajo La Alumbrera y Salar del
Hombre Muerto (Catamarca); Mina Aguilar (Jujuy); Cerro Vanguardia (Santa Cruz) y
Veladero (San Juan). Estos cinco proyectos se encuentran en explotación. A su vez, hay
un grupo de grandes proyectos que se encuentran en la etapa de exploración o
prospección.
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ALEACIONES
Tipos básicos
La aleación básica de bronce contiene aproximadamente el 88 % de cobre y
el 12 % de estaño. El bronce "alfa" es la mezcla sólida de estaño en cobre.
La aleación alfa de bronce con un 4 a 5 % de estaño se utiliza para
acuñar monedas y para fabricar resortes, turbinas, y herramientas de
corte.
En muchos países se denomina incorrectamente "bronce comercial" al latón,
que contiene 90 % de cobre y 10 % de zinc, pero no estaño. Es más duro
que el cobre, y tiene una ductilidad similar. Se utiliza en tornillos 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 del 70 % de cobre y
el 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
finales del siglo XVIII.
Bronce sol
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El denominado bronce sol, 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
el 60 % de cobalto.
Cuproaluminio
El cuproaluminio es un tipo de bronce, de color similar al del oro, en el cual el aluminio es
el metal de aleación principal que se agrega al cobre. Una variedad de bronces de
aluminio, de composiciones diferentes, han encontrado uso industrial.
Bronce para armas de fuego
A partir del descubrimiento de la pólvora se utilizó un
bronce para cañones compuesto por un 90 a 91 % de
cobre y un 9 a 10 % de estaño, proporción que se
denomina comúnmente "bronce ordinario".
Bronce para campanas
La fundición para campanas es generalmente frágil: las piezas nuevas presentan una
coloración que varía del ceniza oscuro al blanco grisáceo, con tonos rojo amarillento o
incluso rojo azulado en las aleaciones con mayor contenido de cobre.
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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 en pequeñas
cantidades.
La aleación con mayor sonoridad para fabricar campanas
es el denominado metal de campana, que consta de 78 %
de cobre y de 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 la antigüedad 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.
En Inglaterra se utilizó una aleación constituida por 80 % de cobre, 10,25 % de estaño,
5,50 % de zinc y 4,25 % de plomo. Es de sonoridad menor, teniendo en cuenta que el
plomo no se homogeneíza con la aleación.
Para campanillas e instrumentos pequeños se utilizó frecuentemente una aleación del
68 % de cobre y el 32 % de estaño, que resulta en un material frágil, de fractura
cenicienta.
Para platillos y gongs se usan varias aleaciones
que van desde una aleación templada con el 80 % de
cobre y el 20 % de estaño(B20), 88 % de cobre y
12 % estaño (B12, por ejemplo, ZHT Zildjian, Alpha
Paiste), y la más económica B8, la cual consiste en
solo el 8 % de estaño por el 92 % de cobre
(Ejemplo, B8 Sabian, Paiste 201, Zildjian ZBT).
El temple se logra volviendo a calentar la pieza
fundida y enfriándola rápidamente.
Kara kane
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El kara-kane ("metal chino" en japonés) es un bronce para campanas y orfebrería
tradicional de Japón constituido por un 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 el 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 China, que destaca por su textura lustrosa y su tonalidad dorada. En su
fabricación tienen especial importancia las técnicas de pátina.
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.
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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 se separa de la aleación mucho antes de que el cobre llegue al punto de
fusión.
USOS Y APLICACIÓN EN EL DISEÑO
El bronce es utilizado principalmente para aplicaciones en cañerías, herrajes artísticos,
chapas, carpintería metálica y en la fabricación de elementos cubiertos con níquel o
cromo.
Alguno de los elementos o productos que se pueden fabricar de bronce son: cintas,
láminas, lingotes, instrumentos musicales, herramientas, armas, mosaicos, estatuas o
construcciones artísticas, entre otros
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-Barras macizas y huecas desde ø 15 mm. hasta ø 105 mm.
- Perfiles rectangulares y cuadrados.
- Perfiles especiales.
- Bujes desde ø 30 mm. hasta ø 300 mm.
- Aros y Coronas hasta ø 1000 mm.
-Coronas sobre núcleo de hierro.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN
FACULTAD DE ARTES
CARRERA DE DISEÑO DE INTERIORES Y
EQUIPAMIENTO
CATEDRA:
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES II
RELEVAMIENTO
Jefe trabajos prácticos Dec. Adriana Marin
GRUPO N°8
Mariojouls Margall, Giselle Estefanía
Ordoñez, Victoria Adriana
Ruiz, Álvaro Matías
Sastre, Esteban Emanuel
Soria, Valeria
Zeballos Raselli, Marina Eliana
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Aplicaciones de bronce. Laprida 40
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Pasamanos con detalle en bronce
Portero eléctrico con botones en bronce. Buenos Aires 600
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