Le laiton est unmétal non ferreuxcouramment utilisé dans diverses industries à différentes fins. Des connecteurs électroniques complexes et des raccords de plomberie durables aux composants automobiles et aérospatiale haute performance, le laiton est presque partout. Sa capacité à être usinée avec une grande précision en fait un choix de fabrication.
Mais comment ces pièces de laiton complexes sont-elles produites avec une telle précision et cohérence? La réponse réside dans l'usinage CNC, un processus automatisé qui façonne le laiton avec une précision et une efficacité remarquables.
Dans ce guide de laiton d'usinage CNC, nous examinerons les propriétés en laiton, diverses notes de laiton pour les pièces personnalisées, les finitions disponibles et explorer comment optimiser le processus de résultats supérieurs.
Qu'est-ce que l'usinage CNC en laiton?
L'usinage CNC en laiton est un processus de fabrication soustractif qui utilise des machines de contrôle numérique informatique (CNC) pour couper, forme et percer les pièces en laiton en éliminant le matériau. Le taux d'élimination des matériaux (MRR) dépend de facteurs tels que la vitesse de la broche, le taux d'alimentation et le choix de l'outil de coupe. Avec une sélection de paramètres appropriée et une fixation rigide, l'usinage CNC peut atteindre des tolérances aussi serrées que ± 0,001 ".
Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc, et est l'un des meilleursMatériaux CNCEn raison de son hautmachinabilitéet ductilité. Il a également une bonne conductivité électrique et thermique, une bonne résistance à la corrosion, des propriétés antibactériennes et un attrait esthétique. De plus, ses propriétés mécaniques peuvent être ajustées en modifiant les proportions de cuivre, de zinc et de traces telles que l'étain, le plomb ou l'aluminium, permettant un large éventail de dureté et de ténacité.
Quelles propriétés de laiton le rendent adapté à l'usinage CNC?
Ensuite, jetons un aperçu approfondi des propriétés clés qui rendent le laiton très adapté à l'usinage CNC:
Hautement machinable
Le laiton est l'un des métaux les plus faciles de la machine. Sa dureté relativement faible et sa ductilité excellente réduisent les forces de coupe et permettent la formation de puces lisses, tandis que la microstructure à double phase α + β favorise naturellement la rupture et l'évacuation des puces. La conductivité thermique élevée de l'alliage dissipe rapidement la chaleur de la zone de coupe, prolongeant la durée de vie de l'outil.
Dans les notes de coupe gratuites comme C360, les additifs en plomb ou en soufre réduisent encore le coefficient de frottement, minimisant l'adhésion et l'usure de l'outil. Ensemble, ces caractéristiques permettent à l'usage en laiton d'être usinée à des vitesses de coupe et à des taux d'alimentation bien plus élevés que ceux utilisés pour l'acier et l'acier inoxydable, atteignant des taux d'élimination de matériaux plus élevés (MRR) tout en maintenantfinition de surface (RA)et précision dimensionnelle.
Résistance à la corrosion
Le laiton est un alliage de cuivre-zinc non ferreux et ne génère donc pas de "rouille" comme les métaux à base de fer. Sa résistance à la corrosion repose principalement sur une couche d'oxyde ou de carbonate dense et naturellement formée à la surface, qui bloque efficacement l'humidité et l'oxygène, protégeant le métal sous-jacent contre la corrosion supplémentaire.
La composition en alliage a un grand impact sur les performances de corrosion: le laiton d'aluminium (comme C687) forme un film d'oxyde d'aluminium stable à sa surface, offrant une excellente résistance dans l'eau de mer et divers environnements chimiques. À l'inverse, le laiton avec une teneur en zinc excessivement élevée est plus susceptible de la conscience dans des environnements contenant des chlorures ou des composés de soufre, conduisant à une porosité localisée et à une réduction de la résistance mécanique.
Malléabilité
La malléabilité est la capacité d'un métal à se déformer sous compression ou se formant sans se fissurer. Le laiton, avec sa haute teneur en cuivre, hérite de la structure cristalline cubique à la suite du cuivre, résultant en une excellente ductilité. Les alliages en laiton à faible élément de zinc (avec du zinc ≤ 35%) peuvent obtenir une formation fluide et sans fissure pendant les processus de dessin, de flexion et d'étirement profonds. Cependant, à mesure que la teneur en zinc augmente, la force de l'alliage s'améliore au détriment d'une ductilité. De plus, le travail à froid provoque un durcissement du travail; Pour restaurer et améliorer davantage la ductilité, le recuit est généralement effectué dans la plage de 400 à 650 ° C pour affiner la structure des grains et soulager le stress, garantissant que les processus de formation ultérieurs se déroulent en douceur.
Force et dureté
Bien que les laitonforceetduretésont souvent négligés, ils peuvent être contrôlés avec précision par l'alliage: l'augmentation de la teneur en zinc rend le laiton plus difficile et plus fort, tandis que l'ajout d'aluminium, d'étain ou de nickel peut améliorer encore sa résistance à l'usure et sa capacité de charge. En conséquence, le laiton est bien adapté à la fois aux pièces décoratives finement usinées et aux composants structurels exigeants.
Dans l'usinage CNC, les grades en laiton standard peuvent être usinés efficacement et avec précision avec des outils en acier à grande vitesse (HSS), tandis que les notes à haute résistance ou alliées (telles que C280, C464 et C687) bénéficient d'un outil de carbure pour prolonger la durée de vie de l'outil et augmenter les vitesses de coupe.
Attrait esthétique
Le laiton, avec sa large gamme de variations de couleur - y compris l'or rougeâtre, l'or vif et le blanc argenté - est largement utilisé dans les articles décoratifs tels que les luminaires, les poignées de porte, les tiroirs et les cadres d'image. La teinte exacte du laiton dépend de son rapport cuivre / zinc: une teneur en cuivre plus élevée produit un ton d'or rougeâtre plus chaud, tandis que des niveaux de zinc plus élevés donnent un aspect plus léger, jaunâtre ou argenté.
Conductivité électrique et thermique
Le laiton a généralement une conductivité électrique entre 15 à 28% IAC (norme de cuivre recuit internationale), qui est beaucoup plus faible que le cuivre pur (100% IAC) mais nettement plus élevé que celui de l'acier inoxydable ou du carbone. Sa conductivité thermique varie généralement d'environ 100 à 125 w / m · k, environ 25 à 30% de celle du cuivre pur (environ 400 W / m · K). À mesure que la teneur en zinc augmente, les conductivités électriques et thermiques diminuent progressivement. Lorsque vous avez besoin d'un matériau qui équilibre une conductivité décente avec la résistance, la résistance à la corrosion et la machinabilité, le laiton est le compromis idéal. C'est pourquoi il est largement utilisé pour les connecteurs électriques, les composants de mise à la terre, les échangeurs de chaleur et les corps de vanne HVAC. En fait, presque tous les fils d'électrode EDM fil sont fabriqués en laiton.
Types de notes de laiton pour l'usinage CNC
Vous trouverez ci-dessous certaines des notes en laiton les plus courantes que vous rencontrerez dans les magasins CNC, ainsi que leurs propriétés clés et leurs utilisations typiques:
C360 (laiton de coupe libre)
Le C360 est le travail en laiton à usage général CNC, contenant environ 60 à 63% de cuivre (CU), 34 à 37% de zinc (Zn) et 2,5 à 3,7% de plomb (PB). L'ajout de plomb améliore la rupture des puces, réduit l'usure des outils et permet une usinage à grande vitesse.
Avantages:
Meilleure machinabilité parmi tous les alliages de laiton (souvent évalués à 100%)
Excellente précision dimensionnelle et finition de surface, adaptée aux composants de haute précision
Corparement pour la production à haut volume en raison d'une excellente efficacité de réduction
Inconvénients:
Résistance limitée sous des charges lourdes ou des températures élevées
Sujette aux microfissures sous charge cyclique et inadaptée aux composants alternatifs à haute fréquence
Mauvaise résistance à la conscience dans les environnements riches en eau de mer ou en chlorure
Le plomb restreint son utilisation dans les applications alimentaires et médicales en raison de problèmes de conformité ROHS
Applications:
Plomberie et raccords de soupape: noyaux de soupape à billes, tiges de soupape, connecteurs
Composants de l'instrument de précision: cadrans d'instrument, engrenages miniatures, assemblages de capteurs
Connecteurs électriques: bornes, barres de bus, boîtiers de bouchons
Fixations et quincaillerie décorative: écrous, boulons, raccords de meubles
C280 (Muntz Metal)
C280 contient environ 60% de cuivre, 40% de zinc et moins de 0,07% de fer. Il a généralement une couleur de bronze architecturale distinctive et peut être facilement poli pour obtenir une finition brillante et réfléchissante qui améliore son attrait dans les applications décoratives et structurelles. Cette note de laiton est plus forte, plus difficile et plus rigide que le laiton avec une teneur en zinc plus faible, avec une machinabilité à environ 40% (contre 100% pour C36000).
Avantages:
Force et dureté plus élevées que C360
Plus de résistance à l'abrasion et à l'usure
Conserver des tolérances étroites et des dimensions stables même sous la charge
Inconvénients:
Machinabilité inférieure à celle des laits de coupe gratuites et est plus susceptible de travailler en durcissement pendant le traitement
La ductilité réduite limite son aptitude aux processus nécessitant une formation approfondie ou un dessin profond
Applications:
Composants industriels et structurels: engrenages, arbres, vannes et boîtiers de roulements
Composants automobiles: pièces de radiateur et connecteurs lourds
Applications architecturales: panneaux décoratifs et portes d'ascenseur
C464 (laiton naval)
C464 est un alliage de cuivre-zinc-tin composé d'environ 60% de cuivre (Cu), de 39% de zinc (Zn) et 1% d'étain (SN). L'ajout d'étain améliore sa résistance à la corrosion de l'eau de mer et empêche la dézincification, ce qui le rend bien adapté aux environnements marins. Et sa machinabilité est d'environ 30% par rapport à C360.
Avantages:
Excellente résistance dans l'eau de mer
Bonne force, usure et résistance à la fatigue
Inconvénients:
Machinabilité plus faible par rapport aux notes de laiton de coupe libre
Coût de matériaux plus élevé en raison du contenu en étain
Systèmes de traitement architectural et de l'eau: tuyaux, vannes, raccords et équipement connexe
Échangeurs de chaleur et systèmes de refroidissement
Connecteurs et boîtiers d'instruments médicaux
C687 (laiton en aluminium)
Le C687 est un alliage cuivre - zinc - aluminium généralement composé de 76 à 79% de Cu, 20 à 22% de Zn et 1,8 à 2,5% Al, plus un petit ajout d'arsenic (~ 0,03%) pour inhiber la dézincification. La teneur en aluminium forme un film d'oxyde dense sur la surface de l'alliage, offrant une résistance exceptionnelle à la corrosion et à l'érosion à grande vitesse ou à l'eau de mer chaude.
Avantages:
Extrêmement résistant à l'eau de mer à grande vitesse, à un spray salin, à une activité microbiologique et à la dézicification
Force et dureté plus élevées que le laiton de zinc faible, bien que légèrement inférieur à C280
Dans l'état recuit, il peut être roulé à froid, dessiné ou étendu pour produire des tubes à parois minces
Inconvénients:
Sa machinabilité est d'environ 30% celle de C360
Conductivité électrique plus faible (~ 23% IACS) que les autres lasses
Applications:
Marine et expédition: tubes à condenseur, pompes à eau de mer à grande vitesse et lignes d'eau de lutte contre les incendies
Génération électrique / Petrochimie: refroidisseurs de générateurs, évaporateurs et échangeurs de chaleur contre l'eau de refroidissement
Désalination de l'eau de mer: flash multi-étage (MSF) ou tube préchauffeur d'osmose inverse (RO)
C260 (Cartridge Lrass)
C260, également appelé "70/30" (70% Cu, 30% Zn), est un alliage en laiton sans plomb avec un ton classique et jaune doré. Parmi les alliages en laiton, C260 offre la ductilité la plus élevée et peut subir des opérations de dessin, d'étirement et de flexion profondes. Son excellente formabilité aide à prévenir les fissures, ce qui en fait un choix populaire pour produire des tuyaux en forme de complexe et des composants décoratifs.
Avantages:
Excellente ductilité et formabilité du froid
Résistant à la corrosion de l'exposition atmosphérique, de l'eau et des environnements chimiques les plus doux
Apparence brillante en or, adaptée aux finitions décoratives
Inconvénients:
Sa cote de machinabilité n'est que d'environ 30% celle de C360, et elle a tendance à produire des puces longues et filandreuse sujets à enchevêtrement
Susceptible de la conscience et de la corrosion du stress dans l'ammoniac ou les environnements acides
Une résistance relativement faible à l'état recuit
Applications:
Composants à tir et à rabais profondé
Radiateurs automobiles et tubes d'échangeur de chaleur
Casquer les cuivres, les charnières, les ressorts, les rivets
Finitions de surface pour les pièces en laiton usinées CNC
Le laiton usiné a généralement une surface dorée naturelle, qui peut servir de finition en soi. Cependant, selon vos besoins, des finitions de surface supplémentaires peuvent être nécessaires. Vous trouverez ci-dessous quelques options pour le laiton usiné CNC.
Comme usiné
La finition astucieuse pour le laiton représente la surface directement à partir de l'usinage CNC, sans aucun traitement de surface supplémentaire. Cette finition peut avoir des marques d'usinage ou une rugosité, mais elle maintient les dimensions et la fonctionnalité d'origine sans altération. Il est idéal pour les composants en laiton interne ou les parties prototypes où la fonctionnalité et le revirement rapide sont prioritaires par rapport à l'esthétique. Cependant, ces pièces sont plus susceptibles d'être endommagées en raison du manque de protection de surface.
Polissage
Le polissage, en utilisant des méthodes mécaniques ou chimiques et électrochimiques, élimine les marques d'usinage et les irrégularités de surface des pièces en laiton. Ce processus crée une finition lisse et miroir qui est particulièrement souhaitable pour les articles en laiton décoratifs comme les luminaires d'éclairage, les instruments de musique et le matériel de meuble.
Une surface polie réduit également la friction, résiste à la saleté et à l'accumulation d'humidité et aide à prévenir la corrosion. De plus, le polissage révèle une véritable précision dimensionnelle de la pièce en éliminant les distorsions de surface mineures. Cependant, la sur-polissage peut provoquer des changements dimensionnels ou des dommages de surface. Même après le polissage, les pièces en laiton peuvent ternir au fil du temps, donc l'application d'un revêtement protecteur ou d'un scellant peut aider à maintenir la finition et à prolonger la durée de vie de la pièce.
Revêtement en poudre
Le revêtement en poudre est un processus de finition durable dans lequel une poudre à base de polymère sèche est appliquée électrostatiquement à la surface en laiton puis durcie sous chaleur. Cela crée une couche épaisse et uniforme qui est plus résistante à l'écaillage, à la grattage et à la décoloration que les peintures liquides conventionnelles. Le revêtement résume complètement le laiton, offrant une excellente protection des barrières contre l'humidité, les produits chimiques et le rayonnement UV. Le revêtement en poudre est disponible dans une variété de couleurs et de textures, permettant aux fabricants d'obtenir différents effets visuels au-delà du ton en laiton naturel.
Électroplaste
Ce processus utilise l'électrolyse pour lier les molécules d'un autre métal à la surface du laiton. Le plus communélectroplasteLes métaux comprennent le nickel pour la corrosion et la résistance à l'usure, le chromé pour une surface brillante avec une usure élevée et une résistance à la corrosion, l'or pour une excellente conductivité, une résistance à l'oxydation et une décoration haut de gamme, et de l'argent pour des performances électriques et une esthétiques améliorées.
Conseils utiles pour réussir en laiton d'usinage CNC
Le laiton a tendance à travailler au travail pendant l'usinage, en particulier dans les coupes continues, ce qui peut entraîner de mauvaises performances de l'outil. Les outils en carbure sont souvent préférés pour leur durabilité et leur capacité à résister aux vitesses de coupe élevées typiques du laiton. Pour les alliages en laiton plus doux (par exemple, en laiton de cartouche C260), les outils en acier à grande vitesse (HSS) peuvent également être efficaces.
Le laiton permet des vitesses de broche plus élevées par rapport aux aciers et aux métaux plus durs, en réduisant le temps du cycle. Assurez-vous de définir de manière appropriée la vitesse de la broche (RPM) et la vitesse d'alimentation (IPM) pour l'alliage de laiton spécifique.
Utilisez des revêtements et des collets de broche pour soutenir le stock de barres et minimiser les vibrations, en améliorant la finition de la surface. Réduisez le dégagement et utilisez des configurations rigides pour empêcher le fouet de barre, ce qui peut avoir un impact négatif sur la précision.
Pour des parties en laiton longues et minces, envisagez d'utiliser un taillon ou un repos régulier pour améliorer la stabilité.
Une programmation appropriée est essentielle dans le laiton d'usinage CNC, par exemple, en utilisant le code G approprié pour optimiser les parcours d'outils pour la coupe en laiton, la réduction des mouvements de ralenti et la prévention de l'usure des outils à partir de passes redondantes.
Le laiton dissipe la chaleur efficacement, donc le liquide de refroidissement n'est souvent pas nécessaire dans l'usinage de routine. Dans les opérations moins exigeantes, le liquide de refroidissement peut même provoquer un désordre ou une oxydation. Cependant, il est essentiel d'utiliser un liquide de refroidissement ou un lubrifiant approprié dans des opérations d'usinage spécifiques - telles que le forage profond, la coupe à grande vitesse ou les coupes lourdes - pour réduire le frottement, améliorer la durée de vie des outils et améliorer la finition de surface. Les refroidissements hydrosolubles ou les huiles légères fonctionnent bien lorsque le refroidissement est nécessaire.
Conclusion
Le laiton est un métal CNC hautement machinable et rentable, ce qui en fait un excellent choix pour l'usinage CNC de précision. En sélectionnant la bonne qualité en laiton, en optimisant les paramètres d'usinage et en appliquant les finitions de surface appropriées, vous pouvez obtenir des produits en laiton de haute qualité et haute performance.
Avec plus de dix ans d'expérience en fabrication, Chiggo est un fournisseur d'usinage CNC fiable, et nos experts en service vous aideront tout au long de votre processus de fabrication, garantissant la précision, l'efficacité et la cohérence.Discuter avec nousPour en savoir plus sur notreServices d'usinage CNC.
FAQ
Le laiton est-il plus facile à machine que l'aluminium?
En général, de nombreux alliages de laiton libre d'achat librement sont plus faciles à machine que l'aluminium car le laiton a tendance à produire des puces propres et contrôlables et provoque moins d'usure d'outils, tandis que l'aluminium, malgré sa douceur, peut former des bords accumulés de l'outil de coupe, affectant la finition de surface. Donc, la réponse dépend de la note spécifique du début et de l'aluminium comparée, ainsi que de l'opération d'usinage.
Pourquoi le laiton en aluminium (C687) appartient à la famille des cuivres, pas à des alliages en aluminium?
Le C687 est classé comme un alliage de laiton car il est à base de cuivre (76-79% Cu), avec le zinc comme élément d'alliage principal, tandis que l'aluminium n'est qu'un additif mineur (environ 2%) pour améliorer la résistance à la corrosion, pas le métal de base. Il partage les propriétés mécaniques, la machinabilité et la classification de l'industrie avec d'autres alliages en laiton.
De plus, C687 suit les normes en alliage en laiton (ASTM B111, UNS C68700) plutôt que les normes d'alliage en aluminium.
