Studies on magnesium addition to copper produced in the continuous casting process and analysis of mechanical, electrical and structural properties of obtained casts

Estudios sobre la adición de magnesio al cobre producido en el proceso de fundición continua y análisis de las propiedades mecánicas, eléctricas y estructurales de las coladas obtenidas

El artículo presenta el efecto de la adición de magnesio al cobre en un intervalo de 0,02 - 0,5 % en peso sobre las propiedades mecánicas, eléctricas y estructurales de los materiales obtenidos. Todas las aleaciones analizadas se produjeron mediante fundición continua horizontal en forma de barras de 9,5 mm. A continuación, las aleaciones Cu-Mg obtenidas se sometieron a ensayos para determinar sus propiedades en estado fundido mediante análisis de dureza Vickers, mediciones de conductividad eléctrica y observaciones de macroestructura tanto en sección transversal como longitudinal. El objetivo de la investigación era verificar la influencia del contenido de magnesio en las propiedades de las aleaciones Cu-Mg seleccionadas, destinadas a su uso en sistemas ferroviarios aéreos para cables de contacto y catenarias.

INTRODUCCIÓN

El cobre, debido a sus elevadas propiedades eléctricas, que son las más altas justo después de la plata, se utiliza habitualmente en los sistemas de alimentación de diversas ramas de la economía. Desgraciadamente, el cobre puro no se caracteriza por un elevado conjunto de propiedades mecánicas, razón por la cual se utiliza más a menudo como aleación en combinación con otros elementos. Un ejemplo de este tipo de materiales es un grupo de aleaciones Cu-Mg en las que el Mg alcanza el 0,7 % en peso, que se caracterizan por unas propiedades mecánicas superiores con una ligera disminución de la conductividad eléctrica, en comparación con el cobre puro [1-3]. Las aleaciones de cobre-magnesio se utilizan en la industria del automóvil como contactos e hilos eléctricos. Además, las aleaciones de Cu-Mg también se utilizan como hilos de contacto y catenarias en los sistemas de tracción ferroviaria aérea, especialmente en los ferrocarriles de alta velocidad. Del análisis de la bibliografía se desprende que las aleaciones de cobre-magnesio se caracterizan por una alta resistencia de hasta 520 MPa con una conductividad eléctrica de unos 38 MS/m (para la aleación de tipo CuMg0,5). Estos materiales también muestran un desgaste significativamente menor por abrasión de las bandas de contacto del pantógrafo y una alta resistencia a la corrosión cuando se utilizan en sistemas ferroviarios. Las aleaciones de cobre se producen a menudo en procesos de producción basados en coladas continuas verticales u horizontales, en las que se fabrican barras o varillas para su posterior procesamiento de conformado metálico. El proceso de colada continua permite la producción de piezas fundidas de cualquier diámetro y longitud, lo que resulta beneficioso desde el punto de vista de la aplicación ferroviaria [4-8]. Como parte del trabajo presentado en el artículo, se analizó el proceso de colada continua de cobre con diferentes contenidos de adición de magnesio en términos de diferencias de propiedades mecánicas, eléctricas y estructurales de las piezas fundidas obtenidas.