CNC usinage du bronze: processus, avantages, inconvénients et applications

Le bronze, un matériau très adaptable, est largement utilisé dans de nombreuses applications. Le bronze, un alliage de cuivre, d'étain et d'autres éléments, est apprécié pour son excellente résistance, sa durabilité et sa résistance à la corrosion. Ces caractéristiques distinctives font du bronze un matériau superbe pour diversusinage CNC   applications, y compris  roulements,   engrenages et composants de précision.

Le bronze est également usinable, ce qui lui permet d'être moulé, perqué et usiné avec précision à l'aide de machines CNC. En conséquence, il est devenu un choix populaire pour les industries de composants de haute précision telles que l'aérospatiale, l'automobile et la fabrication de dispositifs médicaux. Ce guide explique tout ce que vous devez savoir sur l'usinage CNC de bronze.

Qu'est-ce que l'usinage CNC de bronze?

Le bronze est créé en combinant du cuivre avec jusqu'à 35% d'étain et 8% de plomb. La présence d'alliage de plomb, un métal doux, est ce qui le rend si usinable. Le bronze est idéal pour les roulements et les applications maritimes telles que les pompes et les raccords qui nécessitent une résistance à la corrosion contre l'eau de mer. Parce que les propriétés mécaniques de ce matériau diffèrent de celles de nombreux autres métaux usinables, il est préférable d'être utilisé sur des composants à faible tension fabriqués à l'aide d'usinage CNC.

Bronze, cuivre et autres alliages de laiton ont plusieurs différences dans les qualités électriques, mécaniques et résistantes à la corrosion. Le bronze, en particulier, a une grande cote d'usinabilité de 100%. Il possède également des qualités de frottement faibles, ce qui le rend excellent pour l'usinage CNC de pièces en bronze qui sont constamment en contact les unes avec les autres.  

En outre, les qualités mécaniques et les attributs de performance du bronze peuvent être améliorés par diverses compositions et traitements. Par exemple, l'ajout de phosphore peut augmenter sa résistance à l'usure, mais l'ajout d'aluminium peut augmenter sa résistance et sa dureté.  

Processus d'usinage CNC de bronze

Le processus d'usinage CNC du bronze implique l'utilisation de machines à commande numérique par ordinateur (CNC) pour façonner et affiner le matériau en bronze avec précision. Reconnu pour sa robustesse, sa résistance à la corrosion et son attrait esthétique, le bronze est un choix privilégié pour diverses applications.

Commençant par la création d'un modèle CAD (Computer-Aided Design) complet, le processus repose sur le logiciel CAM (Computer-Aided Manufacturing) pour générer des chemins d'outillage, guidant la machine CNC dans la fabrication du composant en bronze. Ensuite, le matériau en bronze choisi est préparé et fixé sur la table de travail de la machine CNC.

Par la suite, la machine CNC est mise en place en chargeant le fichier CAO et le programme de trajet d'outillage correspondant, ainsi que l'étalonnage soigneux des outils essentiels. Les opérations d'usinage comprennent le bronze; Fraisage CNC,   bronze tournage CNC   (pour la symétrie de rotation), forage,usinage CNC à 5 axeset des détails plus fins comme la gravure ou la gravure.

Après l'usinage, la pièce en bronze subit une inspection méticuleuse pour vérifier l'adhésion aux tolérances spécifiées et aux normes de qualité, en utilisant des instruments de mesure de précision. En fonction de l'application envisagée, des étapes de finition supplémentaires telles que  polissage  peut être mis en œuvre pour obtenir la texture et l'apparence souhaitées.

Une inspection finale assure que toutes les exigences sont remplies, après quoi le composant en bronze fini est méticuleusement emballé pour le transport ou l'assemblage ultérieur. Il est essentiel de noter que la complexité du composant et les capacités de la machine CNC peuvent influencer les étapes spécifiques impliquées. De plus, l'expertise des opérateurs CNC qualifiés est essentielle pour obtenir des résultats de premier ordre.

Avantages de l'usinage CNC en bronze

Le bronze présente divers avantages qui le rendent parfait pour l'usinage CNC, y compris une lubricité supérieure. Cet avantage améliore l'efficacité de production et les économies par rapport aux métaux plus denses qui nécessitent une lubrification continue pendant la coupe. Le bronze est également plus robuste et durable que de nombreux autres matériaux, ce qui en fait un excellent choix pour les articles qui nécessitent une durée de vie plus longue.

Voici quelques autres avantages de l'usinage CNC en bronze

• Machinabilité supérieureLa composition du bronze se prête à un usinage facile et précis, permettant la création de formes complexes et complexes avec une usure minimale de l’outil.
• Excellente résistance à la corrosionLa résistance du bronze à la corrosion en fait un bon choix pour les composants exposés à des conditions environnementales difficiles ou à des substances corrosives.
• Résistance et dureté satisfaisantesBien que pas aussi dur que certains métaux, le bronze équilibre la résistance et la malléabilité, ce qui le rend polyvalent pour diverses applications.
• Conductivité thermique exceptionnelleLa haute conductivité thermique du bronze facilite une dissipation efficace de la chaleur pendant l’usinage, réduisant le risque de surchauffage et assurant une précision dimensionnelle.
• Propriétés à faible frottementLe faible coefficient de frottement du bronze est avantageux dans les applications où la réduction du frottement et de l’usure sont cruciales, telles que les roulements et les composants coulissants.

Inconvénients de l'usinage CNC en bronze

Malgré ses avantages notables, l'usinage CNC en bronze présente certains inconvénients qui méritent d'être pris en considération:

Coûts matériels plus élevés

Le bronze, étant un composite de cuivre et d'étain, a tendance à être plus cher par rapport aux matériaux alternatifs. Cela peut entraîner une augmentation des dépenses globales pour les projets impliquant l'usinage CNC du bronze.

Utilisation et remplacement des outils

En raison de sa nature plus douce, le bronze peut provoquer une usure accélérée des outils d'usinage. Cela peut nécessiter un remplacement plus fréquent des outils, ce qui augmente les coûts de production.

Défis géométriques complexes

La réalisation de caractéristiques complexes et de géométries complexes peut être plus difficile avec le bronze que les métaux plus durs. La composition plus douce du matériau peut limiter sa capacité à conserver efficacement les détails fins.

Temps d'usinage prolongés

Les opérations d'usinage sur le bronze peuvent prendre plus de temps en raison de sa composition plus douce. Ce temps d'usinage prolongé peut entraîner des durées de production prolongées.

Augmentation de la génération de chaleur

L'usinage du bronze a tendance à générer plus de chaleur par rapport à l'usinage des métaux plus durs. Cet excès de chaleur peut avoir un impact sur la longévité et les performances de l'outil, nécessitant une surveillance vigilante et ralentissant potentiellement le processus.

Quels sont les types de bronze disponibles pour l'usinage CNC?

Voici quelques-unes des  bronze  types disponibles pour l'usinage CNC bronze:

Cuivre 932

Le cuivre 932 est également connu sous le nom de SAE 660. C'est un alliage de bronze avec une concentration élevée de cuivre, d'étain et de zinc. Il est largement utilisé dans la production de douilles, de roulements et d'autres composants de précision nécessitant une haute résistance, une résistance à l'usure et des qualités anti-frottement exceptionnelles.

En raison de sa propension naturelle à générer un revêtement lubrifiant sur sa surface, le cuivre 932 est une pièce utile pour les applications où la lubrification est problématique. Cela diminue la possibilité de frottement et d’usure, prolonge la durée de vie du composant et améliore les performances globales.

Le cuivre 932 est très facile à mouler, à percer et à frayer selon des spécifications précises en utilisant des équipements CNC. En conséquence, il est un choix préféré pour les industries nécessitant des composants de haute précision, tels que l'aérospatial, l'automobile et la fabrication industrielle. Dans l'ensemble, le cuivre 932 est un matériau parfait fiable et adaptable pour les applications d'usinage CNC. Sa haute résistance, sa résistance à l'usure et ses qualités anti-frottement en font un excellent choix pour les applications exigeantes exigeant des performances et de l'endurance.

  PB1Grade

Le bronze de qualité PB1 répond à la norme BS1400. En raison de sa résistance à la fatigue exceptionnelle, ce grade de bronze est également connu sous le nom de "bronze phosphorique" en raison de l'inclusion de phosphore utilisé dans la fabrication pour améliorer sa résistance à l'usure et sa raideur. Il est couramment utilisé pour les roulements, en particulier pour les charges lourdes à hautes vitesses. PB1 est également idéal pour la production d'engrenages à vis, de ressorts, de corps de vanne, d'engrenages et de douilles en raison de sa formabilité exceptionnelle, de ses caractéristiques de ressort supérieures et de sa soudabilité.

Le PB1, également connu sous le nom de bronze de phosphore, a une concentration d'étain très élevée, ce qui améliore sa résistance et sa résistance à la corrosion, en particulier dans les environnements d'eau de mer et de chlorure, ce qui en fait un excellent choix pour une utilisation dans les secteurs aérospatial, maritime et chimique.

bronze silicium

Le bronze en silicium, souvent le bronze en silicium rouge, comprend du cuivre, du silicium et du zinc. Il contient jusqu'à 6% de silicium en moyenne. Il peut également contenir du cuivre, du silicium et d'autres alliages comme le manganèse, l'étain, le fer et le zinc. C'est un alliage haute résistance avec une bonne capacité de versement, une résistance à la corrosion et un excellent polissage de surface. Les pièces de pompe et de vanne sont les applications les plus courantes.

aluminium bronze

L'aluminium-bronze comprend du cuivre, de 6 à 12 % d'aluminium, et parfois des éléments supplémentaires tels que le fer, le nickel, le manganèse et le silicium. C'est un alliage à haute résistance qui est également résistant à la corrosion et aux taches. En raison de sa résistance à la corrosion, en particulier dans l'eau de mer, les applications fréquentes comprennent le matériel naval et les pompes qui transportent des fluides corrosifs. Il est également utilisé dans les industries pétrolière et pétrochimique, ainsi que dans l'approvisionnement en eau.

Bronze de phosphore

Le bronze de phosphore, communément appelé bronze d'étain, est composé de cuivre, jusqu'à 11% d'étain et 0,35% de phosphore. L'inclusion de phosphore améliore la résistance à l'usure et la rigidité du métal. Cet alliage est connu pour sa résistance et sa durabilité, ainsi que pour son faible coefficient de frottement et de grain fin. Le bronze de phosphore est largement utilisé dans la production d'équipements anticorrosifs, de composants électriques, de rondelles, de pièces de prototypage CNC en bronze, de ressorts, de soufflets et d'instruments de musique.

roulement Bronze

Le bronze de roulement contient entre 6 et 8% de plomb. En raison de la teneur en plomb plus élevée, il présente une caractéristique de frottement faible, ce qui le rend bénéfique dans les applications à haute usure, en particulier dans les endroits difficiles à accéder ou à entretenir. Le bronze de roulement est le plus couramment utilisé pour créer des roulements et des douilles, comme son nom l'indique.

Bismuth Bronze

Le bronze de bismuth contient entre 1% et 6% de bismuth. Il est plus flexible et thermiquement conducteur, ainsi que très résistant à la corrosion. Il polit bien et est donc parfois utilisé dans les réflecteurs de lumière et les miroirs. Les roulements sont l'utilisation industrielle la plus répandue. Cependant, il a été historiquement utilisé comme ustensiles de cuisine. Le bronze de bismuth a également été découvert dans les couteaux Incas de cérémonie trouvés à Machu Picchu. Il est maintenant utilisé comme une alternative au bronze plombé dans certains cas.

manganèse bronze

Le bronze de manganèse contient jusqu'à 3% de manganèse et de cuivre, de zinc, d'aluminium et de fer. Il est résistant aux chocs et aux déformations plutôt qu'à l'éclatement. Parce qu'il est particulièrement résistant à la corrosion de l'eau salée, il est fréquemment utilisé dans les hélices de bateaux. Le bronze de manganèse est également utilisé dans les composants de vanne et de pompe, les engrenages, les écrous,prototypage rapideet boulons.

Cuivre-Nickel

Le bronze cuivre-nickel, communément connu sous le nom de cupronickel, contient plus de nickel, allant de 2 à 30%. Il est robuste et résistant à la corrosion, en particulier contre l'eau salée, comme d'autres alliages de bronze. Il est également très stable thermiquement. Les composants électroniques, l'équipement maritime, les coques, les pompes et les vannes sont tous en bronze cuivre-nickel.

Finitions de surface pour l'usinage CNC de bronze

En raison de ses qualités mécaniques exceptionnelles, de son usinabilité et de sa résistance à la corrosion, le bronze est un matériau préféré pour un large éventail d'applications d'usinage CNC. Le bronze peut être poli de plusieurs façons pour améliorer ses performances et son apparence. Comme usiné, le sablage de perles et les revêtements chimiques sont les trois traitements de surface les plus courants pour le bronze. Ici, nous aborderons les avantages et les inconvénients de chacune de ces finitions:

Finition de surface usinée

La finition naturelle du matériau en bronze suivant l'usinage CNC est le finition de surface usinée. Cette finition est souvent lisse et homogène, avec un look mat. Le principal avantage de cette finition est qu'elle est peu coûteuse et ne nécessite aucun procédé ou matériau supplémentaire. Cependant, la surface peut présenter des marques d’outils mineures ou des rebures qui compromettent l’esthétique et la fonctionnalité du composant. Pour créer une finition de surface plus lisse, des techniques de post-usinage supplémentaires peuvent être nécessaires.

Sablage de perles 

Il s'agit d'une technique de finition qui consiste à lancer des perles ou des particules délicates sur la surface de la substance en bronze. Cette procédure produit une finition mate homogène qui est lisse et peut améliorer l’apparence du composant. En éliminant toutes les particules de surface ou les impuretés, le sablage de perles peut augmenter la résistance à la corrosion du métal. Cependant, ce processus peut prendre du temps et coûter cher, et il peut également entraîner des trous microscopiques ou une rugosité sur la surface du matériau, ce qui peut affecter le fonctionnement du composant.

Revêtements chimiques

Il s'agit d'une finition de surface dans laquelle une petite couche de produits chimiques est appliquée à la surface de la substance en bronze. Cette procédure peut améliorer l’apparence, la longévité et la fonctionnalité du composant. Les revêtements chimiques peuvent donner au matériau en bronze une bonne résistance à la corrosion, à l'usure et aux qualités anti-frottement. En outre, en ajoutant de la couleur bronze ou de la brillance à la surface, cette finition peut améliorer l'apparence du composant. Cependant, cette technique est coûteuse et nécessite un équipement et une expérience spécialisés. En outre, en raison de la possibilité de réactions chimiques ou de toxicité, le revêtement chimique peut ne pas être acceptable à certains fins.

Conseils de conception économiques pour l'usinage CNC de bronze

Voici quelques-uns des conseils de conception économiques pour l'usinage CNC en bronze:

Considérer les processus post-usinage

Pour atteindre la lisseur de surface ou les attributs de performance, les pièces en bronze d'usinage CNC personnalisées peuvent nécessiter des procédures supplémentaires de post-usinage. Pour éviter des frais supplémentaires ou des retards de fabrication, il est essentiel de concevoir vos pièces en tenant compte de ces processus.

Optimiser l'épaisseur des murs

Les pièces en bronze trop minces peuvent se déformer ou se déformer pendant le processus d'usinage CNC, tandis que les pièces trop épaisses peuvent être difficiles à produire et entraîner des déchets de matériaux inutiles. En conséquence, l'optimisation de l'épaisseur de la paroi de vos pièces en bronze est essentielle pour s'assurer qu'elles sont à la fois structuralement robustes et facilement manufacturables.

Considérez les propriétés matérielles

Le bronze est un matériau polyvalent qui peut être personnalisé avec diverses compositions et traitements pour améliorer les attributs mécaniques et les performances. En conséquence, il est essentiel d’analyser les besoins de votre application et de sélectionner le bon type de bronze et le bon traitement pour optimiser les performances et la longévité de vos pièces.

Minimiser les sous-coupes

Les sous-coupes sont des pièces qui sont difficiles ou impossibles à fabriquer avec des outils de coupe normaux. Comme ces zones peuvent augmenter la complexité et le coût de l'usinage CNC, il est préférable de minimiser les sous-coupes ou de les concevoir pour être facilement usinés.

Évitez les coins et les bords pointus

Parce que le bronze est un matériau doux, les coins ou les bords pointus peuvent produire des concentrations de contraintes, entraînant des fissures ou d'autres défaillances structurelles. En conséquence, chaque fois que cela est pratique, utilisez des coins arrondis ou des filets pour répartir plus uniformement la tension et augmenter la résistance globale du composant.

Applications de pièces usinées en bronze

Les fabricants dans l'agriculture, l'automobile et les véhicules lourds utilisent le bronze pour sa résistance et sa durée de vie prolongée. Les articles usinés CNC en bronze typiques comprennent:

• Composants filetés
• robinets
• Écrous et boulons
• Gears et roulements
• Terminaux électriques
• vis
• Bushings.

ZCprecision, partenaire privilégié pour les projets d'usinage CNC de bronze

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Avec des machines CNC de pointe et une équipe d'ingénieurs qualifiés, ZCprecision peut gérer un large éventail d'applications, de l'aérospatiale et de l'automobile à la fabrication de dispositifs médicaux. Nous nous spécialisons dans la création de géométries complexes et de conceptions complexes, tout en maintenant des tolérances serrées et en fournissant des finitions de surface exceptionnelles.

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• Machinabilité supérieureNos matériaux en bronze sont faciles à usiner, permettant des conceptions complexes et une usure minimale des outils.
• Solutions personnalisées : Nous offrons une variété de types de bronze, y compris le cuivre 932, la qualité PB1 et le bronze en aluminium, pour répondre à vos besoins spécifiques.
• Conseils de conception rentablesNotre équipe fournit des conseils d'experts sur l'optimisation de vos conceptions pour économiser des coûts sans compromettre la qualité.
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Conclusion

Le bronze est un excellent matériau d'usinage CNC. Sa résistance facilite le travail et permet des coupes exactes difficiles à obtenir avec d'autres métaux. Ce métal est solide et durable, mais sa malléabilité le rend adapté à des formes complexes et à des tolérances serrées.  

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Questions fréquentes

Le bronze est-il facile à usiner ?

Oui, le bronze est facile à usiner. Les machines CNC telles que les tours, les moulins et les routeurs peuvent l'usiner. Le bronze est un matériau doux et malléable qui est facile à fabriquer et à mouler en composants de précision. L’usinabilité du bronze peut être améliorée en utilisant les outils de coupe, les aliments et les vitesses appropriés.

Le bronze est-il plus usinable que le laiton ?

En raison de sa plus grande flexibilité et de sa plus faible concentration de zinc, le bronze est considéré comme plus usinable que le laiton usiné par CNC. Le bronze est souvent composé de cuivre et d'étain, tandis que le laiton comprend du cuivre et du zinc. La concentration de zinc en laiton peut le rendre fragile et difficile à fabriquer, en particulier dans les opérations d'usinage à grande vitesse.

Quelles sont les meilleures qualités de bronze pour l'usinage CNC?

Les qualités de bronze optimales pour l'usinage CNC sont celles avec une teneur en cuivre plus élevée.

Le bronze en aluminium C954, le bronze en aluminium nickel C630 et le bronze en étain plombé C863 sont les grades de bronze les plus populaires utilisées pour l'usinage CNC. Ces trois grades ont une bonne usinabilité et une bonne résistance à la corrosion.

Parce qu'il a la plus haute résistance de tout choix de bronze pour l'usinage CNC et est raisonnablement facile à fabriquer, le bronze en aluminium d'usinage C954 est la qualité la plus préférée.