Usinage du bronze

Cuivre bronze dans l'usinage CNC

Le bronze est un métal utilisé dans une grande variété d'industries et d'applications. Il est composé de cuivre, d'étain et d'autres alliages qui lui confèrent solidité, durabilité et résistance à la corrosion. En raison de sa polyvalence, il est largement utilisé dans les applications d'usinage CNC, en particulier pour la fabrication de pièces de haute précision telles que les roulements, les engrenages et d'autres pièces complexes.

Usinabilité et applications du bronze

Le bronze possède une bonne usinabilité qui lui permet d'être facilement coupé, percé et façonné à l'aide de machines informatisées telles que la CNC, ce qui le rend essentiel dans les industries qui exigent une grande précision, telles que l'aérospatiale, l'automobile et la fabrication d'équipements médicaux.

Amélioration des propriétés du bronze

C'est pour cette raison qu'en modifiant la composition et les traitements du bronze, il est possible d'améliorer ses caractéristiques mécaniques et ses performances. Par exemple, le phosphore améliore la résistance à l'usure, tandis que l'aluminium augmente la résistance et la dureté en fonction de l'application.

Usinage CNC du bronze : les étapes du processus

Usinage CNC du bronze implique l'utilisation de machines à commande numérique par ordinateur (CNC). Le processus commence par un modèle CAO, et le logiciel de FAO crée des trajectoires d'outils. Le bronze est ensuite conditionné et positionné sur la table de travail de la machine CNC pour le fraisage, le tournage, le perçage et d'autres travaux détaillés tels que la gravure.

Contrôle de la qualité et polissage

Après l'usinage, l'inspection est effectuée à l'aide d'outils de mesure précis afin de vérifier le respect des tolérances et de la qualité fixées. Certaines des dernières opérations, telles que le polissage ou le sablage, peuvent être effectuées pour obtenir la finition de surface requise avant l'emballage approprié pour le transport ou les opérations ultérieures.

Expertise et optimisation

Les opérateurs CNC sont très importants dans le processus d'utilisation des machines CNC pour usiner le bronze, car ils contribuent à obtenir les meilleurs résultats en termes de précision, de performance et de durabilité des composants usinés.

Avantages de l'usinage CNC du bronze

Usinage CNC du bronze présente de nombreux avantages qui en font un matériau largement utilisé dans diverses industries. Le premier avantage est que son coefficient de frottement est faible et qu'il n'est donc pas nécessaire d'appliquer fréquemment un lubrifiant pendant la coupe, comme c'est le cas avec d'autres métaux plus denses. Cette caractéristique augmente non seulement l'efficacité du processus de production, mais influe également sur les coûts de manière positive. En outre, le bronze présente une résistance élevée à l'usure et est appliqué aux pièces qui doivent être plus durables que les autres éléments d'une machine.

Dans le cas de l'usinage, les avantages suivants peuvent être attribués à l'utilisation du bronze de différentes manières. Il présente une grande usinabilité et peut donc être facilement travaillé pour obtenir la forme requise. Il peut également prendre des formes complexes sans que les outils de coupe ne s'émoussent. Cela permet non seulement de gagner du temps, mais aussi d'économiser les outils de coupe, ce qui contribue à réduire les coûts à long terme.

Il présente également une très grande résistance à la corrosion, autre propriété de ce métal mentionnée plus haut. Cela en fait un matériau de choix pour les pièces en contact avec l'environnement ou les agents corrosifs.

En outre, le bronze est assez résistant et en même temps assez malléable, ce qui le rend très polyvalent. Il n'est pas le plus dur de tous les métaux, mais sa résistance satisfaisante, associée à sa flexibilité, le rend approprié pour les pièces structurelles et les ornements.

Dans le domaine de la conductivité thermique, le bronze présente l'avantage d'avoir une conductivité thermique élevée. Il contribue également au refroidissement pendant le processus d'usinage du bronze, de sorte que la pièce ne s'échauffe pas et réduit le risque de rétrécissement ou d'agrandissement de la taille. Ceci est important pour garantir la précision des processus de fabrication et pour éviter le gaspillage de matériaux et d'outils.

Les composants tels que les roulements, les engrenages et les éléments coulissants sont particulièrement adaptés à l'utilisation du bronze en raison de leur faible coefficient de frottement, qui permet aux pièces de glisser en douceur et plus longtemps.

Inconvénients de l'usinage CNC Bronze

En fait, l'usinage CNC du bronze présente des avantages, mais aussi des inconvénients qu'il convient de prendre en considération. Le problème avec le bronze est qu'il est relativement coûteux d'obtenir les bons matériaux pour travailler en premier lieu. Le bronze est une combinaison de cuivre et d'étain et, en tant que tel, il est relativement coûteux par rapport aux autres matériaux qui peuvent être utilisés dans l'usinage CNC du bronze, ce qui rend le coût global des projets qui nécessitent l'utilisation du bronze élevé.

Un autre inconvénient est le problème du moment où les outils s'émoussent et doivent être affûtés. Le bronze étant relativement plus tendre, il entraîne une usure plus rapide des outils d'usinage, d'où un remplacement fréquent. Cela augmente le coût de production et nécessite un suivi des outils de temps en temps.

En ce qui concerne l'usinage du bronze par rapport au laiton, l'usinage CNC du bronze est également relativement plus facile pour obtenir des détails et des formes fines que d'autres métaux. Cela s'explique par sa souplesse. Le matériau n'est pas aussi dur que le métal et, en tant que tel, il peut ne pas retenir aussi bien les détails les plus fins, ce qui peut être un inconvénient, en particulier pour les projets détaillés.

Le dernier inconvénient de l'utilisation du bronze dans l'usinage CNC est que l'usinage du matériau prend plus de temps. L'autre inconvénient du bronze est que le temps nécessaire pour effectuer les opérations d'usinage est relativement plus long que celui de l'acier, ce qui augmente le temps de production. Cela peut avoir un impact sur le calendrier du projet et nécessiter des changements dans la planification et la programmation du projet.

En outre, l'usinage des bagues en bronze génère plus de chaleur que l'usinage d'autres métaux durs comme l'aluminium et l'acier. Cette chaleur peut être très destructrice pour les outils et la qualité de la coupe et, à ce titre, il peut être nécessaire de la surveiller fréquemment et de ralentir la vitesse d'usinage pour s'assurer que les problèmes liés à la chaleur sont bien maîtrisés. Ces défis indiquent qu'il est nécessaire de prendre en compte et d'élaborer des stratégies lorsque l'on doit réaliser des projets d'usinage CNC du bronze.

Alliages de bronze courants pour l'usinage CNC

Voici quelques alliages de bronze largement utilisés pour l'usinage CNC : Parmi les plus populaires, citons

Cuivre 932 (SAE 660) :

Cet alliage de bronze pour roulements comprend un pourcentage élevé de cuivre, d'étain et de zinc.
Il est largement utilisé dans la fabrication de bagues, de roulements et d'autres composants précis qui nécessitent une grande solidité et une grande résistance à l'usure.
Il crée une fine couche sur sa surface qui permet de minimiser le contact entre les surfaces et donc de minimiser l'usure et d'augmenter les performances du produit.
Flexible, il peut être facilement façonné et dimensionné à la forme et à la dimension voulues à l'aide de machines pilotées par ordinateur.

Qualité PB1 (bronze phosphoreux) :

Disponible dans des grades conformes à la norme BS1400, il est réputé pour ses propriétés de résistance à la fatigue.
Le phosphore améliore la résistance à l'usure et la rigidité du matériau.
Il convient aux roulements, aux engrenages, aux corps de vanne et aux bagues en raison de sa formabilité et de ses meilleures propriétés élastiques.
La teneur en étain augmente les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion, ce qui le rend idéal pour les applications aérospatiales, marines et chimiques.

Bronze au silicium :

Il s'agit d'un alliage à base de cuivre, de silicium et de zinc dans lequel le silicium varie entre 0% et 6% en moyenne.
Il est très résistant, facile à couler et présente une bonne résistance à la corrosion.
En raison du haut degré de polissage de la surface, il est largement utilisé dans les pièces de pompes et de vannes.

Bronze d'aluminium :

Il se compose de cuivre, d'aluminium (6-12%) et d'autres éléments tels que le fer, le nickel, le manganèse et le silicium.
Austénitique, solide, résistant à la corrosion, il est utilisé dans l'équipement naval, les pompes et l'industrie pétrochimique.
Il est anticorrosif dans l'eau de mer et est utilisé dans les industries pétrolières, pétrochimiques et d'approvisionnement en eau.

Palier en bronze :

Il est doté d'un fil 6-8% pour un faible frottement, ce qui en fait un bon outil pour les utilisations où il y a beaucoup de frottement.
En raison de sa faible friction, il est largement utilisé dans les roulements et les coussinets.

Bronze bismuth :

Il contient du bismuth 1-6% qui lui confère flexibilité, conductivité thermique et résistance à la corrosion.
Il est utilisé dans les roulements, les réflecteurs de lumière, les miroirs et la cuisine.

Bronze au manganèse :

Peut contenir jusqu'à 3% de manganèse et présente une bonne résistance aux chocs et à la corrosion en eau salée.
Utilisé dans les hélices de bateaux, les pièces de vannes, les engrenages et l'outillage rapide en raison de ses caractéristiques non corrosives.

Bronze Cuivre-Nickel (Cupronickel) :

Il contient plus de nickel (2-30%), est solide et résiste à la corrosion.
Il est utilisé dans l'électronique, la marine, les navires, les pompes, les valves et de nombreuses autres industries.

Finitions de surface pour l'usinage CNC du bronze

Le bronze possède de bonnes propriétés mécaniques ; il est facile à usiner et présente une bonne résistance à la corrosion, ce qui le rend adapté à l'usinage CNC. Différentes finitions de surface peuvent améliorer ses performances et son aspect : Il est également possible d'améliorer ses performances et son aspect en variant le traitement de surface :

1. Finition de surface telle qu'usinée :

Le processus final qui suit l'usinage CNC est généralement une finition de surface qui peut être brillante avec une surface non réfléchissante.
Elle est peu coûteuse et ne nécessite pas la mise en œuvre d'autres processus.
Peut présenter des marques d'outils ou des bavures mineures qui peuvent être éliminées par des opérations de post-usinage.

2. Finition par microbillage :

Ce processus implique l'utilisation de fines billes de verre pour polir la surface et la rendre aussi lisse que possible, sans aucune rugosité.
Améliore l'aspect et efface les petites imperfections qui peuvent se trouver à la surface du matériau.
Prolonge le temps de production du matériau et le coût, mais la finition de surface du matériau est améliorée.

3. Revêtements chimiques Finition :

Des produits chimiques sont appliqués sur la surface pour obtenir des propriétés spécifiques telles que des propriétés anticorrosives ou esthétiques.
Fournit un substrat individualisé et à long terme.
Elle est plus complexe et nécessite des étapes supplémentaires mais offre certaines caractéristiques de la surface.

Chaque type de finition de surface présente des avantages et des inconvénients, et le choix dépend de l'application, de la fonctionnalité et du prix de l'usinage CNC des pièces en bronze.

Optimisation des coûts et conseils de conception pour l'usinage CNC du bronze

L'usinage CNC du bronze comporte plusieurs stratégies de conception permettant de réduire les coûts. Tout d'abord, il existe des processus supplémentaires qui peuvent être nécessaires après le processus d'usinage pour obtenir la finition de surface souhaitée ou pour améliorer les performances du composant, et ces processus doivent être incorporés au stade de la conception afin de minimiser les coûts et les délais supplémentaires.

En outre, l'épaisseur des parois des pièces en bronze doit également être améliorée. Il est également important de ne pas rendre les pièces trop minces, car cela peut entraîner des distorsions lors de l'usinage, tandis qu'à l'autre extrême, il peut être difficile d'usiner des pièces épaisses, ce qui peut entraîner un gaspillage de matériau.

Choisir le bon type de bronze

Un autre facteur important est la sélection du bon type de bronze. Les exigences spécifiques de l'application peuvent être associées à l'alliage de bronze approprié, ce qui améliorera l'efficacité et la durabilité tout en réduisant les coûts. En outre, éviter les contre-dépouilles lors de la conception peut également s'avérer utile pour réduire la difficulté et le coût de l'usinage de formes complexes.

Considérations de conception pour l'usinage CNC du bronze

Il est également nécessaire d'éviter les angles et les arêtes vifs. Le bronze, qui est un matériau plus tendre, est vulnérable aux concentrations de contraintes aux points aigus et peut se fissurer ou présenter des défaillances structurelles. La conception des angles de la pièce ou des congés permet de répartir uniformément les contraintes, ce qui rend la pièce plus solide et plus durable.

Où sont utilisées les pièces d'usinage CNC pour le bronze ?

Les pièces en bronze usinées par CNC sont très populaires dans de nombreuses industries en raison des excellentes propriétés du matériau bronze. Dans l'agriculture, elles sont utilisées dans la fabrication de composants tels que les coussinets et les paliers, qui sont utilisés dans des applications soumises à des charges et à des environnements difficiles. L'industrie automobile utilise le bronze dans les filetages, les engrenages et les bornes électriques, qui sont utilisés dans presque tous les systèmes des automobiles.

De même, dans les secteurs des machines lourdes, les pièces en bronze telles que les vis et les douilles sont incorporées en tant que pièces cruciales qui contribuent au bon fonctionnement des machines et réduisent le taux de dégradation. Le bronze est un matériau très utile lorsqu'il s'agit d'usiner des pièces qui doivent être solides, résistantes à l'usure et très fiables dans certaines conditions en raison de l'élasticité du matériau.

Résumé

Les pièces en bronze usinées par CNC sont essentielles dans les secteurs de l'agriculture, de l'automobile et des machines lourdes en raison de la dureté, de la résistance et de la flexibilité du matériau. Ces pièces sont importantes pour garantir l'efficacité, la fiabilité et la durabilité des opérations dans les environnements difficiles, qui font partie des processus de production modernes.

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