Bronce

Bronce designa, en sentido estricto, las aleaciones de cobre y estaño (Cu-Sn), aunque en la práctica industrial el término abarca una familia amplia: bronces de estaño puros, bronces rojos con zinc y plomo (gunmetal), bronces al plomo para cojinetes y bronces al aluminio (Cu-Al), todos normalizados en Europa principalmente por la EN 1982 (piezas moldeadas) y las normas EN 12163/12167 (barras de forja).

Es uno de los materiales más antiguos de la técnica —dio nombre a una edad de la humanidad— y sigue siendo insustituible en mecánica por una combinación de propiedades difícil de replicar: bajo coeficiente de fricción contra acero, buena resistencia al desgaste, conformidad y capacidad de embeber partículas (propiedades antifricción), resistencia a la corrosión incluso en agua de mar, amagnetismo, ausencia de chispa al impacto y excelente colabilidad y maquinabilidad.

En el taller, el bronce aparece a diario como material de casquillos y cojinetes de fricción, coronas de tornillo sinfín, tuercas de husillo, guías, placas de desgaste, asientos de válvula y hélices. Se suministra en barra maciza y hueca (fundición continua o centrifugada), placa y piezas moldeadas que después se tornean, mandrinan o tallan. Su precio por kilogramo es elevado frente al acero, por lo que el diseño tiende a limitarlo a la zona de contacto (casquillo o corona postiza sobre núcleo de acero o fundición).

Composición nominal de las aleaciones de bronce más utilizadas en mecánica (EN 1982, % en masa):

Aleación	Designación EN	Cu	Sn	Zn	Pb	Otros
Bronce de estaño	CuSn12-C (CC483K)	resto	11 – 13	≤ 0,5	≤ 0,7	Ni ≤ 2
Bronce fosforoso	CuSn11P-C (CC481K)	resto	10,5 – 12,5	—	—	P 0,1-0,4
Bronce rojo (RG5)	CuSn5Zn5Pb5-C (CC491K)	resto	4 – 6	4 – 6	4 – 6	Ni ≤ 2
Bronce rojo (RG7)	CuSn7Zn4Pb7-C (CC493K)	resto	6 – 8	2 – 5	5 – 8	Ni ≤ 2
Bronce al plomo	CuSn10Pb10-C (CC495K)	resto	9 – 11	—	8 – 11	—
Bronce al aluminio	CuAl10Fe5Ni5-C (CC333G)	resto	—	—	—	Al 8,5-10,5; Fe 4-5,5; Ni 4-6

Papel de cada aleante: el estaño endurece la matriz de cobre y forma la fase δ dura que soporta la carga en cojinetes; el plomo, insoluble, queda como glóbulos blandos que lubrican y fragmentan la viruta; el zinc abarata y mejora la colabilidad (los bronces rojos son los clásicos de grifería y valvulería); el fósforo desoxida y aumenta dureza y resistencia al desgaste (bronce fosforoso); y el aluminio con hierro y níquel crea una familia aparte, los cuproaluminios, mucho más resistentes y aptas para agua de mar (hélices).

Propiedades mecánicas orientativas de piezas moldeadas (EN 1982; los valores mejoran en fundición continua y centrifugada):

Aleación	Rm (MPa)	Rp0,2 (MPa)	A (%)	Dureza (HB)
CuSn12-C	260 – 300	140 – 150	5 – 7	80 – 95
CuSn11P-C	250 – 310	130 – 170	2 – 5	85 – 110
CuSn5Zn5Pb5-C (RG5)	200 – 250	90 – 110	13 – 18	60 – 70
CuSn10Pb10-C	180 – 220	80 – 110	7 – 12	60 – 75
CuAl10Fe5Ni5-C	600 – 650	250 – 280	13 – 20	140 – 170

Propiedades físicas y funcionales:

• Densidad: 8,7 – 9,0 g/cm³ en bronces de estaño y rojos; ~7,6 g/cm³ en cuproaluminios.
• Conductividad térmica: 45 – 70 W/(m·K), útil para evacuar el calor de fricción en cojinetes.
• Par galvánico: noble frente al acero; en agua de mar protege la pieza de bronce y sacrifica el acero adyacente, a considerar en diseño naval.
• Antifricción: coeficiente de rozamiento bajo y estable contra acero templado, tolerancia a la lubricación límite y capacidad de embeber partículas, las razones de su uso en cojinetes.
• Amagnético y antichispa, apto para entornos ATEX y aplicaciones de defensa.
• Los cuproaluminios añaden resistencia a la cavitación y a la erosión-corrosión, por lo que dominan en hélices y bombas de agua de mar.

La maquinabilidad del bronce va de excelente a simplemente buena según la familia:

• Bronces al plomo y rojos (RG5, CuSn10Pb10): los mejores; el plomo fragmenta la viruta en escamas cortas y lubrica el filo. Índices del orden del 70-90 % respecto al latón de fácil mecanización C36000 (referencia 100 de las aleaciones de cobre).
• Bronces de estaño y fosforosos (CuSn12, CuSn11P): muy buenos; viruta corta, ligeramente abrasiva por la fase δ dura, que premia calidades de metal duro con buena resistencia al desgaste.
• Bronces al aluminio (CuAl10Fe5Ni5): los más exigentes; viruta más continua y tenaz, mayor dureza (hasta 170 HB) y capa de alúmina abrasiva: se mecanizan como un acero de dureza media, con índices del 20-40 %.

Parámetros orientativos de torneado con metal duro:

Material	Vc (m/min)	Avance (mm/rev)	Observaciones
Bronce rojo / al plomo	200 – 400	0,10 – 0,40	Viruta corta; posible en seco
CuSn12 / fosforoso	150 – 300	0,10 – 0,35	Plaquita K10-K20 o N; filos vivos
Bronce al aluminio	60 – 150	0,15 – 0,30	Geometría tenaz; refrigeración abundante

Recomendaciones de taller: geometrías neutras o ligeramente positivas (las muy positivas pueden «autoenroscarse» en bronces blandos, especialmente al taladrar: brocas con ángulo de desprendimiento corregido), atención al amarre en casquillos de pared delgada (deformación por garra: usar garras blandas envolventes o mandrinos expansibles) y holguras de escariado generosas porque el material recupera elásticamente. El tallado de coronas de sinfín en bronce con fresa madre es una operación clásica de los talleres de engranajes.

El bronce es ante todo el material antifricción y de contacto de la construcción mecánica:

• Casquillos, cojinetes y placas de desgaste en maquinaria pesada, siderurgia, cemento, eólica y obra pública; trabajando contra ejes de acero templado, lubricados o con lubricante sólido incorporado (casquillos autolubricados con insertos de grafito).
• Coronas de tornillo sinfín y tuercas de husillo: el par bronce-acero minimiza la fricción y el riesgo de gripado en reductores de sinfín y husillos de movimiento; la corona de CuSn12 sobre núcleo de acero o fundición es la solución canónica.
• Valvulería y grifería: cuerpos y componentes en bronces rojos RG5/RG7, por colabilidad, estanqueidad y resistencia a la corrosión por agua.
• Naval: hélices, ejes de timón, bocinas, casquillos de línea de ejes y bombas de agua de mar, dominio de los cuproaluminios y del bronce-níquel-aluminio (NAB).
• Eléctrico: jaulas de rotor, contactos y piezas conductoras donde se requiere más resistencia mecánica que con cobre puro (bronces fosforosos de forja).
• Herramienta antichispa y componentes ATEX; campanas e instrumentos (bronce campanil, ~20 % Sn).

En mantenimiento industrial, el mecanizado de casquillos y coronas de bronce a medida —a partir de barra hueca de fundición continua o de piezas centrifugadas— es una de las peticiones de urgencia más frecuentes que reciben los talleres.

Normas de referencia para bronces:

• UNE-EN 1982: cobre y aleaciones de cobre; lingotes y piezas moldeadas. Es la norma central: define composiciones (CC...) y propiedades por proceso de moldeo (arena GS, coquilla GM, continua GC, centrifugada GZ).
• EN 12163 / EN 12167: barras y perfiles de forja de cobre y sus aleaciones para usos generales (bronces fosforosos CW451K-CW453K, entre otros).
• EN 1652 / EN 1654: chapas, bandas y flejes (bronces de muelle).
• UNE 37103 y serie histórica española (designaciones tipo B-12 para el CuSn12), aún visibles en planos antiguos.
• ASTM B505 (fundición continua, grados C90300-C94700), ASTM B271 (centrifugada) y el sistema UNS C9xxxx, frecuentes en documentación de origen americano: el CuSn12 equivale aproximadamente al C90700/C91100 y el RG5 al C83600 («85-5-5-5»).
• ISO 1338 (retirada) como referencia internacional histórica de aleaciones de cobre moldeadas.

Aspectos de cumplimiento: para contacto con agua potable, los contenidos de plomo están cada vez más restringidos (directivas europeas y listas de materiales aprobados tipo 4MS), lo que impulsa bronces de bajo plomo y al bismuto en grifería. En defensa y naval militar se aplican especificaciones propias (DEF STAN, MIL-B) para bronces NAB. En pedidos conviene precisar aleación EN, proceso de moldeo (GC/GZ aportan mejores propiedades que arena) y certificado EN 10204 3.1.

Preguntas frecuentes

¿Qué bronce se usa para casquillos y cojinetes de fricción?

Los más habituales son el CuSn12 (CC483K) y el bronce fosforoso CuSn11P para cargas altas y velocidades moderadas, y los bronces al plomo tipo CuSn10Pb10 cuando la lubricación es deficiente o hay impactos. Para cargas extremas con buena lubricación se emplean cuproaluminios. Se parte de barra hueca de fundición continua o centrifugada para aprovechar material.

¿Por qué las coronas de tornillo sinfín se fabrican en bronce?

Porque el contacto sinfín-corona es de deslizamiento puro y necesita un par de materiales con baja fricción y sin tendencia al gripado: acero templado y rectificado en el sinfín contra bronce CuSn12 o fosforoso en la corona. El bronce, más blando, se desgasta de forma controlada y se asienta adaptándose al flanco, protegiendo al sinfín, que es la pieza cara.

¿Qué diferencia hay entre bronce y latón?

El latón es la aleación de cobre con zinc; el bronce, estrictamente, de cobre con estaño, aunque el uso industrial extiende el término a bronces al aluminio o al plomo. Mecánicamente, los bronces resisten mejor el desgaste por fricción y la corrosión (incluida el agua de mar), mientras los latones son más baratos y de mecanización aún más fácil.

¿Es difícil mecanizar el bronce al aluminio?

Es notablemente más exigente que los bronces de estaño: dureza de hasta 170 HB, viruta más continua y una capa superficial de alúmina abrasiva. Se trabaja a 60-150 m/min con metal duro tenaz, avances medios y refrigeración abundante, con un planteamiento similar al de un acero de dureza media. A cambio ofrece 600-650 MPa y excelente comportamiento en agua de mar.

¿Qué significa la designación RG5 en bronces?

RG5 es la denominación alemana tradicional (Rotguss, bronce rojo) del CuSn5Zn5Pb5-C, designado CC491K en la EN 1982 y equivalente al americano C83600 («85-5-5-5»: 85 % Cu y 5 % de estaño, zinc y plomo). Es la aleación clásica de valvulería y grifería por su colabilidad, estanqueidad, resistencia a la corrosión y mecanización muy fácil.