Usinage du cuivre, laiton, bronze et alliages cuivreux

Les différentes familles d’alliages cuivreux

Les alliages à base de cuivre peuvent être regroupés en plusieurs grandes familles :

• cuivre pur et cuivre faiblement allié ;
• laiton – alliage cuivre-zinc ;
• bronze – principalement alliages cuivre-étain ;
• bronze au plomb ;
• bronze d’aluminium / cupro-aluminium ;
• cupro-nickel ;
• alliages spéciaux comme le CuCrZr.

Leurs propriétés et leur comportement à l’usinage peuvent être très différents.

Un CuZn39Pb3, un CuSn12, un CuAl10Ni5Fe4 ou un CuCrZr ne doivent donc pas être considérés comme des matières équivalentes.

Usinage du laiton

Le laiton est principalement un alliage de cuivre et de zinc.

Selon la nuance, d’autres éléments peuvent être ajoutés afin de modifier ses propriétés mécaniques, sa résistance à la corrosion ou son usinabilité.

Les laitons sont généralement appréciés pour :

• leur excellente usinabilité ;
• leur bonne résistance à la corrosion ;
• leur faible coefficient de frottement ;
• leur bonne stabilité ;
• leur aptitude au tournage et au décolletage ;
• la qualité des états de surface obtenus.

Ils sont très utilisés pour fabriquer des raccords, bagues, axes, inserts, entretoises, écrous, composants de robinetterie et pièces mécaniques de précision.

Laiton CuZn39Pb3 – CW614N – Ms58

Le CuZn39Pb3 est l’un des laitons d’usinage les plus connus en Europe.

On le retrouve notamment sous les désignations :

• CuZn39Pb3
• CW614N
• Ms58
• Brass CW614N
• laiton de décolletage
• free machining brass

La présence de plomb améliore fortement l’usinabilité et favorise la fragmentation des copeaux.

Le CW614N / CuZn39Pb3 permet ainsi d’obtenir une excellente productivité et de très bons états de surface.

Il est particulièrement adapté aux :

• pièces tournées ;
• raccords ;
• axes ;
• bagues ;
• entretoises ;
• écrous ;
• inserts ;
• pièces filetées ;
• composants mécaniques.

Laiton CuZn40Pb2 – CW617N

Le CuZn40Pb2, également désigné CW617N, est une autre nuance de laiton très répandue.

On retrouve notamment :

• CuZn40Pb2
• CW617N
• CW617N Brass

Cette nuance possède une bonne aptitude à l’usinage et est également très connue pour son aptitude au forgeage à chaud.

Elle est notamment utilisée pour les :

• raccords ;
• corps de vannes ;
• composants hydrauliques ;
• robinetterie ;
• pièces mécaniques.

Laitons sans plomb

Pour certaines applications, notamment liées à l’eau potable ou à des exigences réglementaires particulières, des laitons sans plomb ou à teneur réduite en plomb sont également disponibles.

Ces nuances sont parfois désignées comme :

• Lead Free Brass
• Low Lead Brass
• laiton sans plomb
• laiton faible teneur en plomb

Leur comportement à l’usinage peut être sensiblement différent de celui d’un laiton de décolletage traditionnel comme le CuZn39Pb3.

MIP peut étudier ces matières en fonction de la nuance exacte et des exigences du projet.

Usinage du bronze

Le terme bronze regroupe différentes familles d’alliages à base de cuivre.

Les bronzes traditionnels contiennent principalement de l’étain, mais l’industrie utilise également des bronzes contenant du plomb, du zinc, de l’aluminium, du nickel ou d’autres éléments.

Les bronzes sont particulièrement connus pour :

• leur résistance à l’usure ;
• leurs propriétés de glissement ;
• leur résistance à la corrosion ;
• leur capacité à supporter des charges importantes ;
• leur bonne durée de vie dans les applications mécaniques.

Ils sont très utilisés pour fabriquer des bagues, coussinets, paliers, roues, engrenages, écrous et pièces de frottement.

Bronze RG7 – CuSn7Zn4Pb7 – CC493K

Le RG7 est l’un des bronzes mécaniques les plus couramment rencontrés.

Il est notamment connu sous les désignations :

• RG7
• RG 7
• CuSn7Zn4Pb7
• CC493K
• bronze à paliers
• bearing bronze

Il présente un excellent compromis entre :

• résistance à l’usure ;
• propriétés de glissement ;
• usinabilité ;
• résistance à la corrosion ;
• comportement sous charge.

Le RG7 est notamment utilisé pour fabriquer :

• bagues ;
• coussinets ;
• paliers ;
• guides ;
• écrous ;
• roues ;
• composants de pompes ;
• pièces de frottement.

C’est une nuance très courante en mécanique générale et maintenance industrielle.

Bronze SAE 660 – C93200

Le SAE 660, également connu sous la désignation C93200, est un bronze à paliers très répandu dans les normes américaines.

On rencontre notamment :

• SAE 660
• C93200
• SAE660 Bearing Bronze
• Leaded Tin Bronze

Il présente de bonnes propriétés antifriction et une bonne aptitude à l’usinage.

Il est notamment utilisé pour :

• bagues ;
• coussinets ;
• paliers ;
• rondelles de friction ;
• pièces de glissement ;
• composants mécaniques.

Le SAE 660 est parfois rapproché du RG7 européen, mais les deux désignations ne doivent pas être considérées comme strictement identiques sans comparaison des spécifications.

Bronze CuSn12 – CC483K

Le CuSn12 est un bronze à forte teneur en étain, particulièrement apprécié pour sa résistance à l’usure.

On le retrouve notamment sous les appellations :

• CuSn12
• CC483K
• bronze CuSn12
• bronze 12 % étain
• Tin Bronze
• 12% Tin Bronze

Il présente de bonnes caractéristiques mécaniques ainsi qu’une excellente résistance à l’usure.

Le CuSn12 est notamment utilisé pour :

• bagues fortement chargées ;
• coussinets ;
• roues ;
• engrenages ;
• vis sans fin ;
• écrous ;
• pièces de frottement ;
• composants mécaniques fortement sollicités.

Il peut être privilégié par rapport à un bronze plus courant lorsque les contraintes mécaniques et l’usure deviennent plus importantes.

Bronzes d’aluminium – Cupro-aluminium

Les bronzes d’aluminium, également appelés cupro-aluminiums, constituent une famille d’alliages cuivreux à hautes performances.

On rencontre notamment les termes :

• Bronze aluminium
• Aluminium Bronze
• Aluminum Bronze
• Cupro-aluminium
• Aluminiumbronze

Ils contiennent principalement du cuivre et de l’aluminium, auxquels peuvent être ajoutés du nickel, du fer ou du manganèse.

Ces alliages présentent généralement :

• une résistance mécanique élevée ;
• une excellente résistance à la corrosion ;
• une bonne résistance à l’usure ;
• une excellente résistance en environnement marin ;
• une bonne tenue sous charge.

Ils sont notamment utilisés dans les secteurs maritime, offshore, hydraulique, énergie, pompes et robinetterie industrielle.

CuAl10Ni5Fe4 – CW307G – Nickel Aluminium Bronze

Le CuAl10Ni5Fe4 est l’un des bronzes d’aluminium au nickel les plus connus.

On le retrouve notamment sous les appellations :

• CuAl10Ni5Fe4
• CW307G
• Nickel Aluminium Bronze
• Nickel Aluminum Bronze
• NAB
• bronze aluminium nickel
• cupro-aluminium nickel

Cet alliage offre une combinaison particulièrement intéressante entre :

• résistance mécanique élevée ;
• résistance à l’usure ;
• excellente résistance à la corrosion ;
• excellente tenue en environnement marin ;
• bonnes propriétés sous charge.

Il est notamment utilisé pour :

• composants de pompes ;
• corps et composants de vannes ;
• bagues ;
• arbres ;
• pièces marines ;
• équipements offshore ;
• composants mécaniques fortement sollicités.

Le CuAl10Ni5Fe4 fait partie des alliages cuivreux à haute valeur ajoutée particulièrement intéressants pour les applications sévères.

CuAl9Fe3 et CuAl9Fe2

Les CuAl9Fe3 et CuAl9Fe2 appartiennent également à la famille des bronzes d’aluminium.

On peut notamment rencontrer :

• CuAl9Fe3
• CuAl9Fe2
• Aluminium Bronze
• Cupro-Aluminium

Ces alliages présentent de bonnes caractéristiques mécaniques ainsi qu’une très bonne résistance à l’usure et à la corrosion.

Ils sont utilisés pour :

• bagues ;
• guides ;
• pièces de pompes ;
• composants de vannes ;
• pièces hydrauliques ;
• pièces de machines ;
• composants fortement sollicités.

Leur usinage est sensiblement différent de celui d’un bronze RG7 ou d’un laiton de décolletage en raison de leurs caractéristiques mécaniques plus élevées.

Cuivre Cu-ETP – CW004A – C11000

Le Cu-ETP est l’une des qualités de cuivre les plus courantes.

Il est notamment connu sous les désignations :

• Cu-ETP
• CW004A
• C11000
• ETP Copper
• Electrolytic Tough Pitch Copper
• cuivre électrolytique
• cuivre ETP

Le Cu-ETP est principalement recherché pour son excellente conductivité électrique et thermique.

Il est notamment utilisé pour fabriquer :

• contacts électriques ;
• barres conductrices ;
• électrodes ;
• composants électriques ;
• dissipateurs thermiques ;
• pièces de machines ;
• composants nécessitant une forte conductivité.

Contrairement au laiton de décolletage, le cuivre pur est très ductile. Son usinage nécessite donc des outils et paramètres adaptés pour obtenir une coupe propre et un bon état de surface.

Cuivre sans oxygène – OF / OFHC

Pour les applications nécessitant une très haute conductivité et une faible teneur en oxygène, il existe également différentes qualités de cuivre sans oxygène.

On peut notamment rencontrer :

• OF Copper
• Oxygen Free Copper
• OFHC Copper
• Oxygen Free High Conductivity Copper
• cuivre sans oxygène

Ces matières sont principalement utilisées dans :

• équipements électriques ;
• électronique ;
• applications sous vide ;
• équipements scientifiques ;
• composants thermiques ;
• applications haute conductivité.

Elles sont plus spécifiques que le Cu-ETP standard.

CuCrZr – CW106C – C18150

Le CuCrZr est un alliage cuivre-chrome-zirconium particulièrement intéressant pour les applications nécessitant à la fois conductivité et résistance mécanique.

Il est notamment connu sous les désignations :

• CuCrZr
• CW106C
• C18150
• Copper Chromium Zirconium
• Copper Chrome Zirconium
• Cuivre Chrome Zirconium

Comparé au cuivre pur, le CuCrZr offre :

• une résistance mécanique supérieure ;
• une meilleure résistance à l’usure ;
• une bonne conductivité électrique ;
• une excellente conductivité thermique ;
• une meilleure tenue sous charge.

Il est notamment utilisé pour :

• électrodes de soudage ;
• porte-électrodes ;
• composants de soudage par résistance ;
• contacts électriques ;
• inserts ;
• composants thermiques ;
• pièces mécaniques conductrices.

Le CuCrZr constitue une matière particulièrement intéressante lorsque les propriétés du cuivre pur ne sont plus suffisantes mécaniquement.

Cupro-nickels

Les cupro-nickels sont des alliages principalement composés de cuivre et de nickel.

Ils sont notamment connus pour leur excellente résistance à la corrosion, particulièrement dans les environnements marins.

On peut notamment rencontrer des désignations telles que :

• CuNi10Fe1Mn
• CuNi30Mn1Fe
• Copper Nickel
• Cupronickel
• Cupro-Nickel

Ces alliages sont principalement utilisés pour :

• équipements marins ;
• échangeurs ;
• tuyauteries ;
• composants de pompes ;
• équipements offshore ;
• installations en contact avec l’eau de mer.

Il s’agit de matières plus spécifiques dont la disponibilité doit être vérifiée selon la forme et les dimensions nécessaires.

Pourquoi choisir un alliage cuivreux ?

Les différentes familles d’alliages cuivreux permettent de répondre à des besoins extrêmement variés.

Le laiton est particulièrement intéressant pour son excellente usinabilité et son coût.

Le RG7 / CuSn7Zn4Pb7 est très utilisé pour les bagues et paliers.

Le CuSn12 offre une excellente résistance à l’usure pour les composants plus fortement sollicités.

Les bronzes d’aluminium / cupro-aluminiums sont privilégiés lorsque résistance mécanique et corrosion doivent être combinées.

Le Cu-ETP est principalement sélectionné pour sa conductivité électrique et thermique.

Le CuCrZr permet de conserver une bonne conductivité tout en obtenant de meilleures caractéristiques mécaniques.

Les cupro-nickels sont particulièrement adaptés aux environnements marins et corrosifs.

Usinage du cuivre, laiton et bronze chez MIP

Les alliages cuivreux présentent des comportements très différents lors de l’usinage.

Chez MIP, nous réalisons notamment :

• tournage CNC ;
• fraisage CNC 3 et 4 axes ;
• perçage ;
• taraudage ;
• filetage ;
• alésage de précision ;
• rainurage ;
• gravure ;
• prototypes ;
• pièces unitaires ;
• petites et moyennes séries.

Un CuZn39Pb3 offre par exemple une excellente fragmentation des copeaux, tandis qu’un cuivre pur comme le Cu-ETP est beaucoup plus ductile.

Les bronzes d’aluminium comme le CuAl10Ni5Fe4 présentent quant à eux des caractéristiques mécaniques nettement supérieures et nécessitent des conditions de coupe adaptées.

Stock et approvisionnement

MIP dispose régulièrement de différentes dimensions et chutes de cuivre, laiton et bronze provenant de productions précédentes.

Pour les dimensions ou nuances particulières, nous nous appuyons sur un réseau de fournisseurs européens spécialisés dans les alliages cuivreux.

Selon les matières, nous pouvons notamment nous approvisionner en :

• barres rondes ;
• barres hexagonales ;
• plats ;
• plaques ;
• tôles ;
• tubes ;
• barres creuses ;
• ébauches coulées.

Pour certaines nuances de bronze, le procédé de fabrication du demi-produit — coulée continue, centrifugation ou produit corroyé — peut également avoir son importance pour l’application finale.

Certificats disponibles

Pour les projets nécessitant une traçabilité, MIP peut fournir sur demande la documentation disponible avec la matière.

Selon la nuance et le fournisseur, un certificat matière EN 10204 type 3.1 peut notamment être disponible.

Pour les alliages techniques tels que le CuAl10Ni5Fe4, CuCrZr ou certains cupro-nickels, il est préférable de préciser l’exigence de certification dès la demande de prix.

MIP : usinage du cuivre, laiton, bronze et alliages cuivreux

MIP accompagne les industriels dans la réalisation de pièces en cuivre, laiton, bronze, bronze d’aluminium, cupro-aluminium, cupro-nickel et alliages cuivreux spéciaux.

Nous pouvons notamment étudier l’usinage de CuZn39Pb3 / CW614N / Ms58, CuZn40Pb2 / CW617N, RG7 / CuSn7Zn4Pb7 / CC493K, SAE 660 / C93200, CuSn12 / CC483K, CuAl10Ni5Fe4 / CW307G, CuAl9Fe3, CuAl9Fe2, Cu-ETP / CW004A / C11000, CuCrZr / CW106C / C18150, ainsi que d’autres nuances selon les besoins du projet.

Du prototype à la petite et moyenne série, MIP peut prendre en charge l’approvisionnement de la matière, l’usinage, les finitions, le contrôle et la documentation matière demandée.