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Cuivre C521 (Bronze phosphoreux au plomb)

Le cuivre C521 (bronze phosphoreux au plomb) est un alliage de cuivre à haute résistance et résistant à l’usure, conçu pour l’usinage CNC de composants électriques et mécaniques soumis à des contraintes mécaniques.

Introduction au cuivre C521 (bronze phosphoreux au plomb)

Le cuivre C521, ou bronze phosphoreux au plomb, est un alliage de cuivre haute performance qui combine cuivre, étain, phosphore et plomb. L’ajout de plomb améliore l’usinabilité, tandis que le phosphore renforce la résistance, la tenue à l’usure et la résistance à la corrosion. Cet alliage est couramment utilisé dans les services d’usinage CNC pour des applications nécessitant à la fois une haute résistance et une excellente usinabilité, en particulier pour des pièces de haute précision.

Le cuivre C521 est idéal pour les secteurs de l’électricité, de l’automobile et de la fabrication. Les pièces en cuivre C521 usinées CNC sont couramment utilisées pour les connecteurs électriques, les paliers et les ressorts nécessitant à la fois une résistance à l’usure et une résistance mécanique élevée.

Propriétés chimiques, physiques et mécaniques du cuivre C521 (bronze phosphoreux au plomb)

Composition chimique (typique)

Élément	Plage de composition (% massique)	Rôle clé
Cuivre (Cu)	88,0 %	Assure la conductivité électrique et la résistance à la corrosion
Étain (Sn)	4,0–6,0 %	Améliore la résistance et la tenue à l’usure
Phosphore (P)	0,01–0,35 %	Renforce la résistance, la tenue à l’usure et réduit l’oxydation
Plomb (Pb)	0,5–2,0 %	Améliore l’usinabilité sans compromettre la résistance
Autres éléments	≤0,5 %	Éléments résiduels avec un impact minimal sur les propriétés

Propriétés physiques

Propriété	Valeur (typique)	Norme / condition d’essai
Densité	8,70 g/cm³	ASTM B311
Point de fusion	930 °C	ASTM E29
Conductivité thermique	70 W/m·K à 20 °C	ASTM E1952
Conductivité électrique	15–20 % IACS à 20 °C	ASTM B193
Coefficient de dilatation	19,2 µm/m·°C	ASTM E228
Capacité thermique spécifique	380 J/kg·K	ASTM E1269
Module d’élasticité	105 GPa	ASTM E111

Propriétés mécaniques (état recuit)

Propriété	Valeur (typique)	Norme d’essai
Résistance à la traction	500–650 MPa	ASTM E8/E8M
Limite d’élasticité (0,2 %)	350–500 MPa	ASTM E8/E8M
Allongement	12–20 %	ASTM E8/E8M
Dureté	100–140 HB	ASTM E10
Résistance à la fatigue	~180 MPa	ASTM E466
Résistance aux chocs	Modérée	ASTM E23

Remarque : ces valeurs sont typiques pour le cuivre C521 à l’état recuit et peuvent varier selon les conditions spécifiques de mise en œuvre.

Caractéristiques clés du cuivre C521 (bronze phosphoreux au plomb)

Excellente usinabilité

Le cuivre C521 contient du plomb pour améliorer l’usinabilité, facilitant l’usinage et augmentant la durée de vie des outils lors de l’usinage CNC.

Haute résistance et durabilité

Avec une résistance à la traction pouvant atteindre 650 MPa, le cuivre C521 offre une résistance mécanique élevée, ce qui le rend idéal pour des applications intensives telles que les connecteurs et les paliers.

Conductivité électrique modérée

Avec une conductivité de 15–20 % IACS, le cuivre C521 convient aux composants électriques nécessitant une bonne conductivité et une résistance mécanique.

Excellente résistance à l’usure et à la fatigue

La teneur en phosphore augmente la résistance à l’usure, faisant du cuivre C521 un excellent choix pour les pièces soumises à des mouvements répétitifs ou à des contraintes mécaniques.

Résistance à la corrosion

Le cuivre C521 offre une bonne résistance à la corrosion dans divers environnements, y compris en présence d’humidité et d’acides faibles, ce qui le rend adapté aux applications marines et industrielles.

Défis et solutions d’usinage CNC pour le cuivre C521 (bronze phosphoreux au plomb)

Défis d’usinage

Teneur en plomb et formation des copeaux

L’ajout de plomb améliore l’usinabilité mais peut générer des copeaux longs et filandreux pendant l’usinage.

Solution : Utiliser des brise-copeaux et augmenter le débit de liquide de coupe afin d’assurer une évacuation fluide des copeaux et d’éviter l’emmêlement.

Usure des outils

La haute résistance du cuivre C521 peut entraîner une usure importante des outils lors d’un usinage à grande vitesse.

Solution : Utiliser des outils en carbure avec revêtements TiN ou TiAlN, et contrôler les vitesses de coupe pour réduire l’usure et prolonger la durée de vie des outils.

Écrouissage

Le cuivre C521 peut s’écrouir pendant l’usinage, rendant les opérations suivantes plus difficiles.

Solution : Employer des vitesses de coupe modérées, des outils affûtés et appliquer un refroidissement efficace afin d’éviter l’écrouissage.

Stratégies d’usinage optimisées

Sélection des outils

Paramètre	Recommandation	Justification
Matériau de l’outil	Outils en carbure avec revêtement TiN	Réduit l’usure et améliore la durée de vie des outils
Géométrie	Coupe positive, arêtes vives	Améliore l’écoulement des copeaux et réduit l’accumulation de matière
Vitesse de coupe	100–180 m/min	Évite l’échauffement excessif et prolonge la durée de vie des outils
Avance	0,10–0,15 mm/tr	Assure une coupe régulière et réduit l’écrouissage
Refroidissant	Arrosage abondant ou soufflage d’air	Réduit l’accumulation de chaleur et aide à l’évacuation des copeaux

Paramètres de coupe du cuivre C521 (conformité ISO 513)

Opération	Vitesse (m/min)	Avance (mm/tr)	Profondeur de passe (mm)	Pression du liquide de coupe (bar)
Ébauche	100–150	0,12–0,18	2,0–3,0	25–40
Finition	150–200	0,05–0,10	0,5–1,0	30–50

Fonctionnalités clés et applications du cuivre C521 (bronze phosphoreux au plomb)

Procédé d’usinage	Fonction et avantage pour le cuivre C521 (bronze phosphoreux au plomb)
Usinage CNC	Atteint des tolérances serrées pour des composants mécaniques haute résistance.
Fraisage CNC	Idéal pour produire des pièces complexes telles que des engrenages, des paliers et des ressorts.
Tournage CNC	Convient au tournage de pièces cylindriques telles que des connecteurs et des composants électriques.
Perçage CNC	Réalise des trous de haute précision pour des broches et connecteurs dans des pièces électriques et mécaniques.
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 pièces complexes avec des géométries élaborées et des caractéristiques précises.
Usinage de précision	Fournit des tolérances serrées pour des pièces exposées à de fortes contraintes mécaniques.
Usinage EDM	Utilisé pour créer des caractéristiques complexes et des micro-composants dans des connecteurs électriques.

Traitements de surface pour les pièces CNC en cuivre C521

Galvanoplastie : Ajoute un revêtement de nickel de 5–10 µm pour améliorer la résistance à la corrosion et la durabilité des contacts 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 les composants mécaniques et électriques.
Revêtement PVD : Ajoute un revêtement durable de 2–5 µm afin d’améliorer la résistance à l’usure et de prolonger la durée de vie des pièces.
Passivation : Améliore la résistance à la corrosion, en particulier pour les pièces utilisées en environnements sévères.
Revêtement en poudre : Fournit un revêtement protecteur de 50–100 µm pour améliorer la résistance aux UV et la durabilité des pièces.
Revêtement Téflon : Ajoute une couche à faible friction et résistante aux produits chimiques, idéale pour les pièces en mouvement.
Chromage : Ajoute une finition brillante et durable (épaisseur 10–20 µm) pour la protection contre la corrosion et la tenue sous forte charge.

Applications industrielles du cuivre C521 (bronze phosphoreux au plomb)

Industrie aérospatiale : Le cuivre C521 permet de produire des contacts électriques, des connecteurs et des appareillages de commutation pour les applications aérospatiales.
Électricité & énergie : Idéal pour les composants de distribution d’énergie tels que les connecteurs, les barres omnibus et les bornes nécessitant une haute résistance et une bonne conductivité.
Industrie automobile : Utilisé dans les systèmes automobiles pour des connecteurs, des bornes et des composants haute intensité.