El cobre tiene una buena conductividad eléctrica, conductividad térmica y resistencia a la corrosión. Se utiliza habitualmente en cables, componentes eléctricos, intercambiadores de calor y piezas mecánicas.
El punto de fusión es un parámetro importante en el procesamiento del cobre. Influye en los procesos de fusión, fundición, soldadura y soldadura fuerte. A presión atmosférica normal, el punto de fusión del cobre puro es 1084,62 °C (1984,32 °F o 1357,77 K).
El cobre puro tiene un punto de fusión definido. Las aleaciones de cobre, como el latón, el bronce y el cuproníquel, suelen fundirse en un intervalo de temperaturas. Por lo tanto, al hablar del punto de fusión del cobre, hay que distinguir entre el cobre puro y las aleaciones de cobre.
¿Cuál es el punto de fusión del cobre?
El cobre de alta pureza tiene un punto de fusión estándar de 1084,62 °C. Una vez alcanzada esta temperatura, el cobre sólido comienza a transformarse en líquido.
| Unidad de temperatura | Punto de fusión del cobre |
| Celsius | 1084,62 °C |
| Fahrenheit | 1984,32 °F |
| Kelvin | 1357,77 K |
En los artículos generales se suele indicar que el punto de fusión es, aproximadamente, 1085 °C o 1984 °F. Para los cálculos de ingeniería y la documentación técnica, es preferible utilizar el valor más preciso.
La Escala Internacional de Temperaturas de 1990 (ITS-90) establece en 1084,62 °C el punto de congelación del cobre. En el caso del cobre de alta pureza, el punto de fusión y el punto de congelación coinciden con la misma temperatura de equilibrio sólido-líquido.
¿Por qué algunas fuentes indican 1083 °C, 1084,5 °C o 1085 °C?
Estas diferencias se deben principalmente a la precisión de los datos, a los métodos de redondeo y a las escalas de temperatura utilizadas anteriormente.
En un contexto general, es aceptable utilizar “aproximadamente 1085 °C”. Cuando se requieran datos precisos, se recomienda indicar 1084,62 °C. La pureza del cobre, el equipo de ensayo y el entorno de ensayo también pueden provocar ligeras variaciones.
¿Qué ocurre cuando el cobre se calienta hasta su punto de fusión?
El cobre absorbe calor y sufre expansión térmica al calentarse. En esta fase, el material permanece en estado sólido.
Una vez que la temperatura alcanza el punto de fusión, el cobre sólido y el líquido coexisten. El cobre sigue absorbiendo calor, pero su temperatura se mantiene temporalmente cerca del punto de fusión. Este calor se utiliza principalmente para completar la transición de fase sólido-líquido.
Una vez que el cobre se ha fundido por completo, al seguir calentándolo aumenta la temperatura del cobre fundido. Si el cobre se calienta al aire, también se oxida. Por lo general, la oxidación se acentúa a medida que aumenta la temperatura.
¿Influyen la pureza y la presión en el punto de fusión del cobre?
La temperatura de fusión del cobre de alta pureza se aproxima al valor estándar. El cobre industrial puede contener oxígeno, azufre, plomo u otros elementos. Estos elementos pueden alterar su comportamiento de fusión.
Algunos materiales de cobre ya no se funden a una temperatura única, sino que se funden gradualmente en un intervalo de temperaturas. Por lo tanto, en la producción real se debe tener en cuenta la calidad específica, la composición química y la ficha técnica del material.
La presión también influye en el punto de fusión del cobre. Sin embargo, las variaciones de presión en entornos industriales habituales son pequeñas, por lo que su efecto puede ignorarse. El punto de fusión solo varía de forma significativa bajo presiones extremadamente altas.
¿Por qué el punto de fusión de las aleaciones de cobre es diferente al del cobre puro?
El latón, el bronce y el cuproníquel contienen elementos como el zinc, el estaño, el aluminio o el níquel. Estos elementos modifican la temperatura de fusión del cobre.
La mayoría de las aleaciones de cobre no tienen un único punto de fusión. En cambio, se funden gradualmente entre las temperaturas de solidus y liquidus.
Solidus: La temperatura a la que aparece por primera vez una fase líquida en la aleación.
Liquidus: La temperatura a la que la aleación se vuelve completamente líquida.
Por debajo de la línea de solidificación, el material permanece sólido. Entre ambas temperaturas, coexisten las fases sólida y líquida. Por encima de la línea de licuefacción, el material está completamente fundido.
Por ejemplo, el zinc presente en el latón suele reducir la temperatura de fusión. La temperatura de fusión de las aleaciones de cobre y níquel es similar o superior a la del cobre puro.
Intervalos de temperatura de fusión de las aleaciones de cobre más comunes
| Material de cobre | Tipo de aleación | Solidus | Liquidus |
| Cobre puro | Cobre puro | 1084,62 °C | 1084,62 °C |
| C26000 | Latón 70/30 | Aprox. 916 °C | Aprox. 954 °C |
| C51000 | Bronce fosforoso | Aprox. 954 °C | Aprox. 1049 °C |
| C95400 | Bronce de aluminio | Aprox. 1027 °C | Aprox. 1038 °C |
| C70600 | Aleación de cobre y níquel 90/10 | Aprox. 1099 °C | Aprox. 1149 °C |
Los valores de la tabla muestran las diferencias entre los distintos grados. Incluso dentro de una misma categoría de latón o bronce, los distintos grados pueden presentar rangos de fusión diferentes.
La producción real debe ajustarse a los datos facilitados por el proveedor del material. La temperatura del proceso suele estar por encima del punto de liquidus, pero también hay que tener en cuenta la fluidez, el riesgo de oxidación y el método de fundición.
¿Cómo influye el punto de fusión del cobre en los procesos de fabricación?
El punto de fusión determina la temperatura necesaria para que el cobre pase del estado sólido al líquido. Sin embargo, el cobre conduce el calor muy rápidamente, por lo que el procesamiento real no puede basarse únicamente en el punto de fusión.
Fundición de cobre
Al fundir cobre puro, la temperatura de fusión debe ser superior a su punto de fusión. Esto garantiza que el cobre se funda por completo y tenga suficiente fluidez.
La temperatura de vertido no es lo mismo que el punto de fusión. Una temperatura demasiado baja puede provocar que el molde no se llene por completo. Una temperatura demasiado alta aumenta la oxidación, la absorción de gases y el consumo de energía.
La temperatura específica también debe determinarse en función del tamaño de la pieza, el material del molde y el método de fundición.
Soldadura de cobre
El cobre disipa rápidamente el calor de la zona de soldadura. Las piezas de cobre de paredes gruesas suelen requerir un precalentamiento, y el equipo de soldadura también debe proporcionar un calor concentrado y estable.
Los parámetros de soldadura deben ajustarse en función del tipo de cobre, el espesor del material y el método de soldadura. Entre los procesos más habituales se encuentran la soldadura TIG, la soldadura MIG y la soldadura por láser.
Soldadura blanda y fuerte del cobre
En la soldadura blanda y en la soldadura fuerte se utilizan metales de aportación con puntos de fusión inferiores al del metal base, que es el cobre. Durante el calentamiento, el metal de aportación se funde, mientras que el metal base, el cobre, permanece sólido.
La soldadura blanda se realiza, por lo general, a temperaturas inferiores a 450 °C. La soldadura fuerte se realiza a temperaturas superiores a 450 °C, pero aún por debajo del punto de fusión del metal base, que en este caso es el cobre.
Las temperaturas del mecanizado CNC son muy inferiores al punto de fusión del cobre. El corte normal no funde toda la pieza de cobre. Por lo tanto, el punto de fusión tiene poco efecto directo sobre Mecanizado CNC.
Sin embargo, en la zona de corte se genera calor localizado. Algunos materiales de cobre tienden a adherirse a la herramienta de corte y a formar una acumulación de material en el filo. Esto puede provocar arañazos en la superficie y desviaciones dimensionales.
El uso de herramientas de corte afiladas, unos parámetros de corte adecuados y un método de refrigeración adecuado puede mejorar la calidad del mecanizado.
Comparación del punto de fusión del cobre con el de otros metales
| Metal | Punto de fusión |
| Aluminio | Aprox. 660,32 °C |
| Plata | Aprox. 961,78 °C |
| Oro | Aprox. 1064,18 °C |
| Cobre | Aprox. 1084,62 °C |
| Hierro | Aprox. 1538 °C |
El cobre tiene un punto de fusión más alto que el aluminio, la plata y el oro, pero más bajo que el hierro. Un punto de fusión más alto no significa que un material tenga un mejor rendimiento general.
A la hora de seleccionar los materiales, también hay que comparar la resistencia mecánica, la conductividad eléctrica, la conductividad térmica, la resistencia a la corrosión, la dificultad de mecanizado y coste.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Puede una llama normal derretir el cobre?
Una vela o un mechero normal no pueden fundir el cobre. La temperatura de la llama de algunos sopletes de gas de alta temperatura puede superar el punto de fusión del cobre, pero la temperatura de la llama no es la única condición necesaria.
El cobre conduce el calor muy rápidamente. Que una pieza de cobre se pueda fundir depende también de la potencia de calentamiento, del tamaño de la pieza y de las condiciones de disipación del calor. Para fundir grandes cantidades de cobre se suele necesitar un horno de alta temperatura o un equipo de oxicorte.
¿Por qué es más fácil fundir una lámina pequeña de cobre que un bloque grande de cobre?
Una pequeña lámina de cobre y un bloque grande de cobre, ambos fabricados con el mismo material, tienen el mismo punto de fusión. La lámina pequeña tiene menos masa y requiere menos calor total para alcanzar el punto de fusión, por lo que es más fácil calentarla y fundirla.
¿Es la temperatura de vertido del cobre la misma que su punto de fusión?
No. El punto de fusión es la temperatura a la que el cobre puro sufre una transición de estado sólido a líquido. La temperatura de colada suele ser más alta para garantizar que el cobre fundido pueda fluir sin problemas y llenar completamente el molde.
¿Cuál es el punto de fusión del carbonato de cobre?
El carbonato de cobre no tiene un punto de fusión en el sentido convencional. Cuando se calienta, se descompone en lugar de fundirse como el cobre metálico:
CuCO₃ → CuO + CO₂
El carbonato de cobre básico común también libera agua al calentarse. Por lo tanto, resulta más adecuado hablar de "temperatura de descomposición" que de «punto de fusión» para describir este tipo de material.
Conclusión
A presión atmosférica normal, el punto de fusión del cobre puro es 1084,62 °C (1984,32 °F o 1357,77 K). En términos generales, este valor puede simplificarse a aproximadamente 1085 °C.
Las aleaciones de cobre no suelen tener un único punto de fusión. Para su procesamiento real, es necesario comprobar las temperaturas de solidus y liquidus de cada tipo concreto. A la hora de diseñar procesos de fundición, soldadura y soldadura fuerte, también hay que tener en cuenta la conductividad térmica del cobre, su pureza, el riesgo de oxidación y el tamaño de la pieza.
