Applicazioni generali del rame berillio

Il rame al berillio, o BeCu, o bronzo al berillio, è una lega di rame ad alte prestazioni con una piccola percentuale di berillio (dal 2% al 2%). Questa miscela unica conferisce alla lega un'eccellente serie di caratteristiche: elevata resistenza, buona conducibilità elettrica e termica, resistenza alla corrosione, comportamento amagnetico e resistenza alle scintille.

Per questo motivo, il rame berillio viene utilizzato nei settori dell'elettronica, dell'aerospaziale, del petrolio e del gas. Di seguito sono riportate le applicazioni più comuni del rame berillio:

1. Componenti elastici e conduttivi

Leleghe di rame berillio sono utilizzate nella produzione di componenti elastici conduttivi, come interruttori, connettori e contatti a molla. La sua resistenza è quasi doppia rispetto alle altre leghe di rame. Il BeCu ha anche un'elevata conduttività. Pertanto, può sopportare frequenti piegature o flessioni senza affaticarsi o deformarsi.

Nelle industrie delle telecomunicazioni e dell'elettronica, il rame berillio è spesso utilizzato per realizzare connettori di segnale, terminali elettrici e contatti per batterie. Questi componenti richiedono precisione e durata in spazi limitati.

2. Cuscinetti e boccole resistenti all'usura

Per la sua resistenza all'usura, il rame al berillio è comunemente utilizzato per realizzare cuscinetti e boccole scorrevoli. Queste parti sono solitamente soggette ad attrito, vibrazioni e carichi pesanti. La resistenza alla fatica del rame al berillio lo rende adatto a un uso prolungato.

Un esempio noto è quello del settore aereo. L'American Airlines aveva già sostituito i tradizionali cuscinetti in rame con cuscinetti in rame berillio. In seguito, si è registrato un miglioramento della durata da 8.000 a 28.000 ore. Questo tipo di resistenza riduce notevolmente i tempi di fermo e i costi di manutenzione.

3. Strumenti a prova di esplosione

Un'altra caratteristica eccellente del rame berillio è l'assenza di scintille. Gli utensili realizzati con metalli normali, se colpiti contro una superficie dura, emettono scintille, creando un enorme rischio per la sicurezza in ambienti esplosivi come raffinerie di petrolio, impianti chimici e miniere.

Gli utensili in rame berillio, invece, eliminano questo rischio. Vengono utilizzati in chiavi, cacciaviti, martelli e scalpelli in presenza di vapori o gas infiammabili. Questi utensili danno ai dipendenti una sensazione di sicurezza e soddisfano i severi requisiti di sicurezza negli ambienti di lavoro pericolosi.

4. Stampi di precisione e pressofusione

Il rame berillio possiede una buona conducibilità termica, elevata durezza e resistenza alla deformazione termica. È quindi adatto all'uso negli stampi, in particolare in quelli per l'iniezione di plastica e la pressofusione. La buona conducibilità termica consente anche un rapido raffreddamento delle parti in plastica.

Gli stampi in rame berillio sono noti anche per la buona finitura superficiale e la bassa fatica termica. Queste leghe possono anche mantenere tolleranze strette. Inoltre, la riutilizzabilità della lega riduce i costi complessivi di produzione degli stampi.

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5. Componenti elettrici ad alta conduttività

Nelle applicazioni di resistenza e di alta conducibilità elettrica, sono ampiamente utilizzate alcune leghe di rame berillio, ovvero Cu-Ni-Be e Co-Cu-Be. Queste leghe possono offrire una conducibilità elettrica fino a un livello del 50% IACS(International Annealed Copper Standard) e sono utilizzate per contatti elettrici, elettrodi, nonché in elementi di relè ad alte prestazioni.

Ad esempio, trova impiego negli elettrodi per la saldatura a resistenza. Questi elettrodi devono trasportare correnti elettriche elevate. Devono inoltre resistere all'usura meccanica e allo stress termico.

Tipi di leghe di rame berillio

Leleghe di rame berillio sono classificate in due tipi:

-Rame al berillio ad alta conduttività (0,2%-0,6% Be): Si concentra sulla conduttività a scapito della resistenza; trova impiego nell'elettricità e nell'elettronica.

-Rame al berillio ad alta resistenza (1,6%-2,0% Be): Offre la massima resistenza con una grande conduttività; è adatto per applicazioni strutturali e meccaniche;

Possono anche essere classificati in 4 tipi chiave secondo lo standard americano:

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

• Massima resistenza (fino a 200 ksi dopo il trattamento termico), grande resistenza alla fatica e all'usura.
• Utilizzato nel settore aerospaziale, negli strumenti di precisione, nei connettori e negli stampi.

2. C17300 (0,2-0,6%Be, aggiunta di piombo)

• Resistenza inferiore ma migliore lavorabilità.
• Utilizzato per produrre connettori elettrici, interruttori, elementi di fissaggio.

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

• Buona conducibilità elettrica e termica, resistenza moderata.
• Si trova nei componenti per la saldatura a resistenza, nei contatti elettrici.

4. C17510 (0,4-0,7%Be, aggiunta di nichel)

• Resistenza superiore a quella del C17500, ma buona conduttività.
• Trova applicazione nei sistemi elettrici automobilistici e aerospaziali.

Ulteriori letture: Tipi comuni di rame berillio

Conclusioni

La resistenza e le proprietà del rame berillio lo rendono utile in molti settori. Lo si può trovare nei connettori elettronici o negli utensili antiscintilla. Le leghe di rame berillio non deludono mai. Per ulteriori leghe di rame berillio, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).

Tabella riassuntiva: Applicazioni generali del rame berillio

Riferimento:

[1] Baum, Markus & Jasser, Fabian & Stricker, Michael & Anders, Denis & Lake, Simone. (2022). Simulazione numerica del processo di riempimento degli stampi e sua validazione sperimentale. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 120. 1-12. 10.1007/s00170-022-08888-9.