Cuivre C102 (cuivre sans oxygène)
Introduction au cuivre C102 (cuivre sans oxygène)
Le cuivre C102, appelé cuivre sans oxygène (OFC), est un alliage de cuivre de haute pureté contenant au minimum 99,99 % de cuivre. Contrairement aux alliages de cuivre standards, le cuivre C102 est produit par un procédé sans oxygène, éliminant l’oxygène résiduel et améliorant significativement sa conductivité électrique ainsi que sa résistance à la corrosion. Le résultat est un alliage offrant des performances supérieures, particulièrement adapté aux applications de haute précision où la conductivité et la fiabilité sont critiques.
Le cuivre C102 (cuivre sans oxygène) est utilisé dans les applications nécessitant une conductivité électrique et thermique exceptionnelle, telles que les câbles d’alimentation, les connecteurs et les composants électroniques. Il est particulièrement apprécié dans les secteurs des télécommunications, de l’aérospatiale et de l’automobile, où des matériaux hautes performances sont essentiels pour l’efficacité et la durabilité. Grâce à ses excellentes caractéristiques, le cuivre C102 est souvent sélectionné pour des projets de service d’usinage CNC et utilisé pour produire des pièces en cuivre usinées CNC dans diverses applications.
Propriétés chimiques, physiques et mécaniques du cuivre C102 (cuivre sans oxygène)
Composition chimique (typique)
Élément | Plage de composition (en % masse) | Rôle clé |
|---|---|---|
Cuivre (Cu) | ≥99,99 | Constitue le matériau de base et assure une excellente conductivité |
Oxygène (O) | ≤0,001 | Éliminé lors du procédé sans oxygène pour améliorer la conductivité et réduire l’oxydation |
Autres éléments | ≤0,05 | Éléments résiduels ayant un impact minimal sur les propriétés |
Propriétés physiques
Propriété | Valeur (typique) | Norme/condition d’essai |
|---|---|---|
Densité | 8,96 g/cm³ | ASTM B311 |
Point de fusion | 1083°C | ASTM E29 |
Conductivité thermique | 398 W/m·K à 20°C | ASTM E1952 |
Conductivité électrique | 101% IACS à 20°C | ASTM B193 |
Coefficient de dilatation | 16,5 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacité calorifique massique | 385 J/kg·K | ASTM E1269 |
Module d’élasticité | 110 GPa | ASTM E111 |
Propriétés mécaniques (état recuit)
Propriété | Valeur (typique) | Norme d’essai |
|---|---|---|
Résistance à la traction | 210–290 MPa | ASTM E8/E8M – éprouvettes pleine section |
Limite d’élasticité (0,2%) | 160–220 MPa | ASTM E8/E8M – méthode à décalage |
Allongement | 35–50% | ASTM E8/E8M – longueur de jauge = 50 mm |
Dureté | 40–80 HB | ASTM E10 – dureté Brinell, bille 10 mm/charge 500 kg |
Résistance à la fatigue | ~180 MPa | ASTM E466 – fatigue en flexion rotative à 10⁷ cycles |
Résistance aux chocs | Bonne | ASTM E23 – entaillée, température ambiante |
Remarque : ces valeurs sont typiques du cuivre C102 (cuivre sans oxygène) à l’état recuit et peuvent varier selon les conditions de fabrication.
Caractéristiques clés du cuivre C102 (cuivre sans oxygène)
Conductivité électrique exceptionnelle (101% IACS)
Le cuivre C102 (cuivre sans oxygène) est l’un des meilleurs conducteurs électriques, offrant une conductivité de 101% IACS. Cela le rend idéal pour le câblage électrique, les connecteurs et d’autres composants nécessitant une efficacité élevée et des pertes d’énergie minimales.
Conductivité thermique élevée (398 W/m·K)
Grâce à son excellente conductivité thermique, le cuivre C102 transfère efficacement la chaleur, ce qui le rend adapté aux échangeurs de chaleur, aux systèmes de refroidissement et aux composants devant dissiper rapidement la chaleur afin d’éviter la surchauffe.
Résistance à la corrosion
Le cuivre C102 (cuivre sans oxygène) présente une excellente résistance à la corrosion, en particulier dans des environnements humides ou soumis à des agents chimiques agressifs. L’absence d’oxygène dans le matériau limite l’oxydation et améliore sa durabilité, prolongeant la durée de vie des composants exposés aux agressions extérieures.
Aptitude au travail et ductilité
Le cuivre C102 est très malléable et peut être facilement étiré, embouti ou façonné sous différentes formes sans compromettre son intégrité. Cela en fait un excellent choix pour l’usinage CNC et les applications nécessitant des pièces précises et complexes.
Non magnétique et stable à haute température
Le cuivre C102 est non magnétique, ce qui est essentiel dans les applications électriques et électroniques où les interférences magnétiques doivent être minimisées. Il reste également stable à des températures élevées, garantissant une fiabilité à long terme dans des environnements à forte chaleur.
Défis et solutions d’usinage CNC pour le cuivre C102 (cuivre sans oxygène)
Défis d’usinage
Écrouissage
Bien que le cuivre C102 soit relativement tendre comparé à d’autres métaux, il peut néanmoins s’écrouir pendant l’usinage, notamment lorsque des déformations excessives sont appliquées.
Solution : utiliser des outils tranchants et éviter des efforts de coupe excessifs. Réduire la vitesse de coupe et appliquer un lubrifiant/réfrigérant afin de limiter l’échauffement et prévenir l’écrouissage.
Formation des copeaux
Le cuivre C102 a tendance à produire des copeaux longs lors de l’usinage, ce qui peut poser des problèmes d’évacuation et perturber le processus.
Solution : utiliser des brise-copeaux et des outils à angle de coupe positif pour fractionner les copeaux en segments plus courts et plus faciles à gérer. Utiliser également un débit constant d’arrosage ou un soufflage d’air pour faciliter l’évacuation.
Usure des outils
L’excellente conductivité et la nature relativement tendre du cuivre C102 peuvent provoquer une usure progressive des outils, surtout lors d’un usinage à grande vitesse.
Solution : utiliser des outils en carbure ou en acier rapide avec des revêtements adaptés (par exemple TiAlN) pour réduire l’usure et prolonger la durée de vie de l’outil. Des vitesses plus faibles et des avances optimisées permettent également de limiter la dégradation inutile des outils.
Stratégies d’usinage optimisées
Choix des outils
Paramètre | Recommandation | Justification |
|---|---|---|
Matériau de l’outil | Outils en carbure avec revêtement TiAlN | Augmente la durée de vie de l’outil et réduit l’usure |
Géométrie | Angle de coupe positif, arêtes vives | Améliore l’évacuation des copeaux et limite l’adhérence de matière |
Vitesse de coupe | 250–350 m/min | Évite un échauffement excessif et améliore la longévité de l’outil |
Avance | 0,10–0,20 mm/tr | Assure une coupe régulière et limite la déformation de la matière |
Lubrifiant/réfrigérant | Arrosage abondant (flood) ou soufflage d’air | Réduit l’échauffement et aide à l’évacuation des copeaux |
Paramètres de coupe du cuivre C102 (conformité ISO 513)
Opération | Vitesse (m/min) | Avance (mm/tr) | Profondeur de passe (mm) | Pression d’arrosage (bar) |
|---|---|---|---|---|
Ébauche | 200–300 | 0,15–0,25 | 2,0–4,0 | 25–40 (arrosage abondant) |
Finition | 300–350 | 0,05–0,10 | 0,5–1,0 | 30–50 (arrosage abondant) |
Services d’usinage typiques pour le cuivre C102 (cuivre sans oxygène)
Le cuivre C102 (cuivre sans oxygène) convient à de nombreux procédés d’usinage CNC, en particulier pour des pièces nécessitant une grande précision, une forte conductivité et une bonne durabilité. Voici les services d’usinage typiques :
Procédé d’usinage | Adéquation au cuivre C102 (cuivre sans oxygène) |
|---|---|
Idéal pour produire des connecteurs électriques, des barres omnibus et des pièces complexes nécessitant une haute conductivité | |
Adapté à l’usinage de surfaces planes, de poches et de formes complexes nécessitant des détails fins | |
Excellent pour produire des pièces cylindriques telles que barres, tubes et connecteurs | |
Idéal pour réaliser des trous précis avec une formation minimale de bavures | |
Parfait pour agrandir des trous avec des tolérances serrées et une finition de surface lisse | |
Permet d’obtenir d’excellents états de surface sur des pièces à forte précision dimensionnelle | |
Permet d’usiner des pièces complexes multi-fonctions en un seul montage, garantissant une meilleure précision | |
Fournit des tolérances extrêmement serrées pour des composants critiques utilisés dans des systèmes hautes performances | |
Idéal pour des pièces complexes avec des détails fins difficiles à obtenir par usinage traditionnel |
Traitement de surface pour les pièces CNC en cuivre C102
Placage électrolytique: Améliore la résistance à l’usure et la protection contre la corrosion en appliquant une fine couche de métaux tels que le nickel, l’argent ou l’or.
Polissage: Permet d’obtenir une finition lisse et réfléchissante qui améliore l’apparence et la fonctionnalité des composants électriques.
Brossage: Produit une finition mate qui réduit l’éblouissement tout en maintenant une qualité élevée pour les composants visibles.
Revêtement PVD: Offre une résistance supérieure à l’usure et à la corrosion, ainsi qu’une finition colorée attrayante pour les pièces esthétiques.
Passivation: Améliore la résistance à la corrosion en éliminant les impuretés de la surface.
Thermolaquage (powder coating): Fournit une protection durable contre l’usure et les facteurs environnementaux pour les pièces exposées à des conditions difficiles.
Revêtement Téflon: Idéal pour les pièces nécessitant une résistance chimique et des surfaces à faible friction.
Chromage: Ajoute de la durabilité, améliore la résistance à l’usure et procure une finition brillante résistante à la corrosion.
Applications industrielles du cuivre C102 (cuivre sans oxygène)
Électricité & distribution d’énergie: Le cuivre C102 (cuivre sans oxygène) est utilisé pour les connecteurs, les contacts électriques et les barres omnibus hautes performances, où la résistance mécanique et la conductivité électrique sont toutes deux essentielles.
Aérospatiale & défense: Idéal pour des composants soumis à de fortes contraintes tels que les connecteurs, les trains d’atterrissage et les actionneurs dans les applications aérospatiales.
Automobile: Utilisé pour des connecteurs électriques hautes performances, des bornes et d’autres composants dans les véhicules électriques et hybrides.
Électronique grand public: Composants de précision tels que dissipateurs thermiques, connecteurs et ressorts pour l’électronique grand public nécessitant une conductivité élevée et une grande fiabilité.
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