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Cuivre C120 (Cuivre électrolytique tough pitch)

Le cuivre C120 (cuivre électrolytique tough pitch) est un alliage de cuivre à très haute conductivité, idéal pour les applications d’usinage CNC de précision nécessitant une excellente conductivité électrique et une bonne résistance mécanique.

Introduction au cuivre C120 (cuivre électrolytique à poix dure — ETP)

Le cuivre C120, également appelé cuivre électrolytique à poix dure (ETP Copper), est l’un des cuivres les plus utilisés dans les applications industrielles. Il est reconnu pour son excellente conductivité électrique et sa conductivité 100 % IACS, ce qui le rend idéal pour les composants électriques et électroniques. Ce cuivre est produit par un procédé électrolytique qui augmente sa pureté, offrant ainsi une conductivité supérieure et une résistance mécanique relativement élevée. Le cuivre C120 est souvent utilisé dans les services d’usinage CNC afin de fabriquer des composants haute performance pour les secteurs de l’électricité, des télécommunications et de la distribution d’énergie.

La conductivité élevée et la facilité de mise en forme du cuivre C120 en font un matériau parfaitement adapté aux applications exigeant précision et fiabilité. Les pièces en cuivre C120 usinées CNC sont utilisées pour les câbles, les barres omnibus, les connecteurs et d’autres composants où l’efficacité électrique et la durabilité sont essentielles.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques du cuivre C120 (cuivre ETP)

Composition chimique (typique)

Élément	Plage de composition (% massique)	Rôle clé
Cuivre (Cu)	≥99,90 %	Assure une conductivité électrique élevée
Oxygène (O)	≤0,02 %	Élément en trace, contribue à une bonne conductivité
Autres éléments	≤0,10 %	Éléments résiduels avec un impact minimal sur les propriétés

Propriétés physiques

Propriété	Valeur (typique)	Norme / condition d’essai
Densité	8,92 g/cm³	ASTM B311
Point de fusion	1 083 °C	ASTM E29
Conductivité thermique	398 W/m·K à 20 °C	ASTM E1952
Conductivité électrique	100 % IACS à 20 °C	ASTM B193
Coefficient de dilatation	16,8 µm/m·°C	ASTM E228
Capacité thermique spécifique	380 J/kg·K	ASTM E1269
Module d’élasticité	120 GPa	ASTM E111

Propriétés mécaniques (état recuit)

Propriété	Valeur (typique)	Norme d’essai
Résistance à la traction	210–290 MPa	ASTM E8/E8M
Limite d’élasticité (0,2 %)	150–250 MPa	ASTM E8/E8M
Allongement	25–40 %	ASTM E8/E8M
Dureté	40–60 HB	ASTM E10
Résistance à la fatigue	~150 MPa	ASTM E466
Résistance aux chocs	Bonne	ASTM E23

Remarque : ces valeurs sont typiques pour le cuivre C120 à l’état recuit et peuvent varier selon les conditions spécifiques de mise en œuvre.

Caractéristiques clés du cuivre C120 (cuivre ETP)

Excellente conductivité électrique

Le cuivre C120 offre une conductivité électrique de 100 % IACS, supérieure à d’autres alliages de cuivre comme le C101, ce qui le rend idéal pour les composants électriques.

Grande ductilité et aptitude à la mise en forme

Comparé à des alliages comme le C110, le cuivre C120 offre une ductilité supérieure et peut être formé facilement en formes complexes sans compromettre la résistance.

Haute pureté pour des performances fiables

Le procédé électrolytique garantit une pureté très élevée, améliorant les performances par rapport à des matériaux à plus faible pureté, tels que le C102.

Résistance modérée et grande ténacité

Le cuivre C120 présente une résistance à la traction modérée, ce qui le rend plus adapté aux applications nécessitant flexibilité et ténacité que les alliages plus durs et moins ductiles.

Rentable pour les applications électriques

Le cuivre C120 est plus économique que les alliages de cuivre à très haute résistance, ce qui en fait un choix privilégié pour la production de masse de pièces électriques.

Défis et solutions d’usinage CNC pour le cuivre C120 (cuivre ETP)

Défis d’usinage

Matériau tendre

La faible dureté du cuivre C120 peut entraîner une déformation de la matière, notamment lors d’opérations d’usinage à grande vitesse.

Solution : Utiliser des outils bien affûtés et des vitesses de coupe modérées afin de réduire la déformation et d’assurer une qualité d’usinage constante.

Écrouissage

Le cuivre C120 peut s’écrouir lorsqu’il est soumis à une coupe prolongée, compliquant les opérations d’usinage ultérieures.

Solution : Utiliser des vitesses de coupe modérées, appliquer un refroidissement suffisant et conserver des arêtes de coupe vives pour limiter l’écrouissage.

Usure des outils

Bien que tendre, la forte conductivité thermique du cuivre C120 peut entraîner une usure importante des outils lors des opérations à grande vitesse.

Solution : Utiliser des outils en carbure et assurer un débit de liquide de coupe suffisant afin de limiter l’échauffement et de prolonger la durée de vie des outils.

Formation des copeaux

Des copeaux longs et filandreux peuvent se former pendant l’usinage, perturbant le processus et provoquant une accumulation de matière.

Solution : Employer des brise-copeaux et optimiser le débit de refroidissant afin de faciliter l’évacuation des copeaux.

Stratégies d’usinage optimisées

Sélection des outils

Paramètre	Recommandation	Justification
Matériau de l’outil	Outils en carbure	Les outils en carbure résistent à l’usure et prolongent la durée de vie
Géométrie	Coupe positive, arêtes vives	Améliore l’écoulement des copeaux et réduit l’accumulation de matière
Vitesse de coupe	150–250 m/min	Limite l’échauffement excessif et prolonge la durée de vie des outils
Avance	0,15–0,25 mm/tr	Assure une coupe régulière et évite la déformation de la matière
Refroidissant	Arrosage abondant ou soufflage d’air	Réduit l’accumulation de chaleur et facilite l’évacuation des copeaux

Paramètres de coupe du cuivre C120 (conformité ISO 513)

Opération	Vitesse (m/min)	Avance (mm/tr)	Profondeur de passe (mm)	Pression du liquide de coupe (bar)
Ébauche	150–200	0,15–0,20	2,0–3,5	30–40
Finition	200–250	0,05–0,10	0,5–1,0	35–50

Méthodes d’usinage typiques pour le cuivre C120 (cuivre ETP)

Procédé d’usinage	Fonction et avantage pour le cuivre C120 (cuivre ETP)
Usinage CNC	Atteint des tolérances serrées pour les connecteurs et pièces nécessitant une haute conductivité.
Fraisage CNC	Idéal pour réaliser des rainures et des logements destinés aux composants électriques et barres omnibus.
Tournage CNC	Convient au tournage de pièces cylindriques, telles que connecteurs et bornes.
Perçage CNC	Réalise des trous de haute précision pour des pièces électriques et connecteurs haute intensité.
Alésage CNC	Idéal pour l’usinage d’alésages internes avec des tolérances serrées et des finitions lisses.
Rectification CNC	Fournit des états de surface fins pour les composants mécaniques et électriques.
Usinage multi-axes	Idéal pour produire des composants électriques complexes avec de multiples caractéristiques et des tolérances serrées.
Usinage de précision	Fournit des tolérances ultra-serrées pour les applications exigeantes en composants électriques.
Usinage EDM	Utilisé pour créer des détails complexes sur des composants électriques de petite taille.

Traitements de surface pour les pièces CNC en cuivre C120

Galvanoplastie : Ajoute un revêtement de nickel ou d’or pour améliorer la résistance à la corrosion et la durabilité des composants électriques.
Polissage : Obtient des finitions lisses et brillantes avec Ra 0,2–0,4 µm, améliorant la conductivité électrique et l’esthétique.
Brossage : Offre une finition satinée uniforme pour des pièces électriques décoratives et fonctionnelles.
Revêtement PVD : Ajoute un revêtement durable de 2–5 µm pour améliorer la résistance à l’usure et protéger les pièces en environnements sévères.
Passivation : Renforce la résistance à la corrosion, rendant le cuivre C120 adapté aux applications extérieures et marines.
Revêtement en poudre : Fournit un revêtement protecteur de 50–100 µm pour améliorer la durabilité et la résistance aux UV.
Revêtement Téflon : Ajoute une couche à faible friction et résistante aux produits chimiques pour les pièces soumises à des conditions de glissement ou de mouvement.
Chromage : Ajoute une finition brillante et durable (épaisseur 10–20 µm) pour les applications sous forte charge nécessitant une protection anticorrosion.

Applications industrielles du cuivre C120 (cuivre ETP)

Industrie aérospatiale : Utilisé pour des connecteurs et composants haute performance destinés à l’avionique et aux systèmes aérospatiaux nécessitant une excellente conductivité électrique.
Électricité & énergie : Idéal pour les systèmes de production et de distribution d’énergie, notamment les barres omnibus, les câbles électriques et les connecteurs.
Télécommunications : Convient à la fabrication de connecteurs électriques et d’appareillages de commutation utilisés dans les équipements de télécommunication.