Laiton au plomb : propriétés, qualités et guide d'usinage

Un grand nombre de métaux et d'alliages métalliques sont utilisés dans le monde entier dans de multiples applications. À la fin du 18^th Au XIXe siècle, le laiton (alliage de cuivre et de zinc) était couramment utilisé dans diverses applications. Au début du XIXe siècle,^th Au XIXe siècle, le laiton au plomb a été introduit car le laiton lui-même était difficile à usiner. Il s'agissait d'une évolution de l'usinage à commande numérique, ce qui explique pourquoi l'usinabilité des métaux revêtait une importance capitale à cette époque. Cet article se concentre sur le laiton au plomb, ses propriétés, ses nuances et ses applications.

Qu'est-ce que le laiton au plomb ?

Laiton Le laiton au plomb est un alliage de cuivre et de zinc, composé de 60 à 65 % de cuivre et de 35 à 40 % de zinc. Cet alliage, dont la définition est brièvement présentée ci-dessous, comprend notamment le laiton au plomb.

Définition du laiton au plomb

Le laiton au plomb est un alliage de laiton contenant de 1 à 3 % de plomb. Sa principale caractéristique est son excellente usinabilité, contrairement au laiton ordinaire.

Comment savoir si le laiton est sans plomb ?

La principale différence réside dans le fait que le laiton au plomb est plus facile à usiner que le laiton sans plomb. Si le métal nécessite des forces de coupe relativement élevées, il s'agit alors d'un laiton sans plomb, car la présence de plomb facilite grandement son usinage.

Composition typique du laiton au plomb

La composition chimique typique est la suivante :

• Cu : 55-65 %
• Zn : 37-40 %
• Pb : 5 – 3.0 %
• Fe : ≤ 0.35
• Sn : ≤ 0.3
• Ni : ≤ 0.3

Quel est le laiton à plus forte teneur en plomb ?

Généralement, la teneur en plomb d'un laiton ne peut excéder 3 % afin d'optimiser son usinage CNC. Par exemple, le laiton UNS C36000 (laiton de décolletage) contient généralement de 2.5 à 3.0 % en poids de plomb, tandis que le laiton UNS C38500 peut atteindre 2.5 à 3.5 % en poids de plomb selon les normes courantes.

En pratique, lors de l'usinage, les machinistes constatent que le laiton au plomb contenant plus de 3 % en poids n'apporte que de faibles améliorations. L'ajout de plomb améliore le bris des copeaux et réduit les efforts de coupe ; c'est pourquoi une teneur élevée en plomb est rarement utilisée, sauf si une nuance ou une norme spécifique l'exige.

Propriétés mécaniques et physiques du laiton au plomb

Un métal ou un alliage métallique peut être utilisé dans une application si ses propriétés mécaniques et physiques sont connues. Les propriétés mécaniques et physiques du laiton au plomb sont données ci-dessous :

Gamme de résistance et de dureté

La résistance et la dureté du laiton au plomb sont inférieures à celles d'autres métaux, car le plomb est réparti le long des joints de grains sous forme de particules sphériques.

Ductilité et formabilité

Certaines propriétés du laiton au plomb, telles que la résistance, la formabilité et la ductilité, sont compromises afin de préserver son usinabilité. À température ambiante, sa formabilité est faible. Quant à sa ductilité, son allongement se situe entre 10 et 25 %.

Conductivité matérielle

La conductivité d'un matériau peut être thermique ou électrique. Pour le laiton au plomb :

Conductivité électrique : 25–30 % IACS (faible à modérée)

Conductivité thermique : 110–125 W/m·K

Indice d'usinabilité

Le plomb est reconnu pour sa faible dureté, sa malléabilité et sa facilité d'usinage. L'ajout de 1 à 3 % de plomb au laiton améliore considérablement son usinabilité. Le laiton au plomb présente donc une excellente usinabilité.

Quelle est la différence entre le laiton sans plomb et le laiton au plomb ?

Comme mentionné précédemment, l'alliage principal est le laiton (Cu et Zn), mais le laiton au plomb en est une composante. Cette section précisera la différence entre un laiton sans plomb et un laiton au plomb.

Laiton plombé contre laiton

La principale différence entre le laiton au plomb et le laiton sans plomb réside dans la présence de plomb, comme l'illustre le tableau ci-dessous. L'ajout de plomb au laiton vise à améliorer son usinabilité. Le plomb se répartit le long des joints de grains sous forme de particules sphériques, ce qui facilite et accélère l'usinage.

Le plomb contenu dans le laiton est-il sans danger ?

Cela dépend principalement de l'application concrète et de la sécurité d'utilisation du laiton au plomb. Si l'application concerne raccords de plomberie Si le laiton au plomb est utilisé pour l'alimentation en eau potable, il est dangereux de l'utiliser. Le plomb se libère des tuyaux dans l'eau, ce qui peut provoquer des cancers.

Quand a-t-on cessé d'utiliser du plomb dans le laiton ?

Au cours des dernières décennies du XXe siècle,^th Au XXe siècle, lorsque les autorités sanitaires ont établi que le plomb contenu dans les canalisations d'eau en laiton était la principale cause de cancer, elles ont interdit l'utilisation du plomb dans les raccords de plomberie en laiton. Le plomb est considéré comme l'un des métaux les plus toxiques.

limites de concentration en plomb

Le plomb est un métal toxique, c'est pourquoi sa concentration est limitée. Les produits électriques et électroniques doivent contenir jusqu'à 0.1 % de plomb (matériaux homogènes), être conformes à la directive RoHS et certifiés UE.

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Rôle du plomb dans les alliages de laiton

Le plomb est un métal très mou et dense. Sa couleur est gris-bleu. Il est malléable, résistant à la corrosion et utilisé dans de nombreuses applications, mais il est très toxique. Ses fumées provoquent le cancer du poumon. Le rôle du plomb dans les alliages de laiton est primordial pour certaines applications. Par exemple, on ajoute parfois du plomb au laiton lorsqu'une meilleure résistance à la corrosion est requise.

Comment le plomb améliore l'usinabilité

Le plomb ne se mélange pas au cuivre et au zinc dans le laiton. Il reste insoluble et se présente sous forme de particules molles et discrètes, réparties le long des joints de grains. usinage du laiton au plombCes particules de plomb agissent comme un lubrifiant interne, améliorant ainsi l'usinabilité.

Microstructure du laiton au plomb

Sur la figure suivante, des particules de plomb discrètes et insolubles sont présentes le long des joints de grains. Ces particules sphériques noires de plomb agissent comme lubrifiant interne pendant l'usinage.

Limites du plomb dans le laiton

• Le principal inconvénient du plomb dans le laiton est que ce matériau ne peut être utilisé pour les canalisations d'eau potable en raison de l'interdiction et de son potentiel cancérigène. De plus, sa toxicité le rend impropre à l'emballage alimentaire.
• La résistance, la formabilité et la dureté du laiton plombé sont réduites, il ne peut donc pas être utilisé là où la résistance est requise.

Désignations courantes du laiton au plomb

Le laiton au plomb est disponible sous plusieurs appellations, telles que C36000, C85700, etc. Nous allons examiner quelques appellations courantes du laiton dans cette section de l'article :

1. Laiton de décolletage C36000

L'acier C36000 présente la plus forte teneur en plomb (1.5 % à 3.5 %), ce qui lui vaut l'appellation d'acier à coupe facile. Plus la teneur en plomb est élevée, meilleure est l'usinabilité. Cet acier est donc particulièrement adapté à l'usinage CNC. Il est idéal pour des applications telles que :

• Usinage CNC de haute précision
• Vis, raccords et vannes de précision
• Bushings
• Composants complexes tournés

2. Laiton C34500

Ce laiton au plomb contient plus de plomb que le laiton au plomb de décolletage, ce qui améliore son usinabilité, mais dégrade ses autres propriétés mécaniques. Pour cette nuance, la durée de vie de l'outil est accrue grâce à la réduction de l'arête rapportée. Il est idéal pour :

• Tours automatiques ultra-rapides
• matériel électrique
• Pièces où l'efficacité d'usinage est critique

3. Laiton C85700

Il s'agit d'un laiton jaune au plomb, dont la composition contient un pourcentage modéré de plomb. Il offre une bonne aptitude au moulage et une usinabilité moyenne ; il est donc livré coulé. Il est idéal pour :

• Composants de plomberie moulés
• Quincaillerie architecturale
• accessoires décoratifs
• Corps de vanne

4. Laiton C38000

Sa teneur en plomb est inférieure à celle du C36000, ce qui réduit son usinabilité, mais lui confère de bonnes propriétés mécaniques. Il est connu sous le nom de laiton à faible teneur en plomb. Il est particulièrement adapté aux applications suivantes :

• accessoires automobiles
• Pièces usinées et formées
• Pièces de structure légères

5. Laiton CuZn39Pb3

Il est considéré comme équivalent au C38500. Il contient jusqu'à 3 % de plomb, ce qui lui confère une usinabilité proche de celle du C36000. Il est idéal pour :

1. Barres extrudées
2. Raccords usinés
3. Pièces architecturales
4. Profils

6. Laiton plombé naval

Pour les environnements marins et corrosifs, on utilise du laiton plombé de qualité navale.

1. C48500

Il contient de l'étain et du plomb pour une meilleure résistance à la corrosion. La présence d'étain lui confère une usinabilité inférieure à celle du C36000. Il est idéal pour :

• Composants de la pompe
• Raccords exposés à l'eau de mer

2. C46400

Il présente une teneur en étain plus élevée et une teneur en plomb plus faible que le C48500. Par conséquent, son usinabilité est réduite, mais sa résistance à la corrosion est accrue.

Il est idéal pour :

• plaques de condenseur
• Composants de construction navale
• Attaches marines

Autres matériaux contenant du plomb

D'autres métaux en laiton plombé, comme le C83600, diffèrent légèrement du laiton véritable. On les appelle souvent laiton plombé, mais ils contiennent moins de zinc et davantage de plomb et d'étain. Ils sont particulièrement adaptés pour :

• Bearings
• Corps de vanne
• Pièces moulées sous pression

Où utilise-t-on couramment le laiton au plomb ?

Bien que le laiton au plomb ne puisse être couramment utilisé dans les équipements électriques et électroniques en raison des restrictions RoHS, il conserve de nombreuses applications dans des domaines importants, tels que :

Composants marins

Les composants marins sont ceux qui restent constamment immergés dans l'eau de mer. Le laiton naval au plomb est utilisé dans de nombreuses pièces mécaniques. Il est notamment utilisé dans :

• Corps et vannes de coque
• Passe-coques
• Corps de pompe et raccords de pompe
• Moyeux de turbine et petits raccords de pompe
• Raccords et adaptateurs de tuyauterie marine
• Bouchons de vidange
• Raccords et embouts de tuyaux

Fixations et accessoires

Le laiton au plomb est utilisé dans la fabrication de fixations et de raccords, non pas pour sa résistance, mais principalement pour son efficacité de production et sa précision dimensionnelle. Il est utilisé dans :

• Des vis
• Noix
• Inserts filetés
• Goujons et petites goupilles filetées
• Raccords de tuyauterie
• Raccords à compression
• Raccords hydrauliques et pneumatiques
• Raccords d'instrumentation

Pièces tournées et usinées avec précision

Dans l'industrie manufacturière, le laiton au plomb est particulièrement apprécié pour sa facilité d'usinage et sa capacité à atteindre des tolérances serrées. Pour les pièces tournées et usinées avec précision, la microstructure induite par le plomb joue un rôle essentiel. Elle offre une excellente usinabilité, permettant ainsi d'obtenir des tolérances serrées, un état de surface lisse et une production en grande série à moindre coût.

Laiton au plomb usiné par CNC

Il a été maintes fois souligné que le laiton au plomb est un alliage très usinable. Cette section du blog le décrit :

Usinabilité CNC du laiton au plomb

Le laiton au plomb contient de 1 à 3 % de plomb. Ce dernier ne se mélange pas au cuivre et au zinc, mais se présente sous forme de particules sphériques le long des joints de grains. Lors de l'usinage CNC du laiton au plomb, ces particules agissent comme un lubrifiant, réduisant ainsi les efforts de coupe et augmentant la vitesse de coupe. C'est pourquoi ce laiton présente une excellente usinabilité pour l'usinage CNC, permettant d'obtenir des tolérances serrées et un état de surface excellent et durable.

Pièces typiques en laiton usinées CNC

Les pièces en laiton usinées CNC sont généralement produites à l'aide d'opérations sur machines CNC, telles que le tournage et le fraisage. Ces pièces comprennent des vis et des vis de réglage, des écrous de précision spéciaux, des inserts filetés, des adaptateurs hydrauliques et pneumatiques, des manchons de contact, des broches et des bornes de connexion, des bagues et des entretoises, etc.

Comment usiner un alliage de laiton au plomb ?

L'usinage d'un alliage de laiton au plomb est un processus comportant de multiples opérations, telles que le tournage, le fraisage et le perçage, etc.

Tournage CNC de précision du laiton

Le procédé de tournage CNC de précision est utilisé pour les pièces sphériques. Une tolérance serrée de ±0.01 mm peut être atteinte. Ce procédé permet de fabriquer les pièces suivantes :

• composants des buses et des vannes
• Raccords et embouts de tuyaux
• bagues, manchons et entretoises
• Raccords à compression et viroles

Fraisage CNC de précision du laiton

Le fraisage CNC de précision est utilisé pour les composants en laiton plombé lorsque la géométrie de la pièce est complexe. Ce procédé est utile pour la fabrication de pièces avec une précision dimensionnelle de ±0.01 mm.

• Variétés et blocs de distribution
• Boîtiers de connecteurs électriques
• borniers en laiton
• Plaques de recouvrement de pompe
• Pièces usinées sur mesure

Taraudage et perçage

Forage Horizontaux

Ce procédé est utilisé pour percer des trous dans les pièces en laiton, comme dans les plaques, afin de les assembler à l'aide d'écrous et de boulons.

Tapotement

Pour les filetages internes et externes, comme dans les vis et écrous en laiton, on utilise le procédé de taraudage.

Conseils de conception pour l'usinage du laiton au plomb

1. Évitez les tolérances trop serrées dans la conception
2. Essayez d'éliminer les points de concentration de stress s'ils sont présents.
3. Évitez les arêtes vives et les angles.
4. Essayez d'augmenter l'épaisseur si ce n'est pas critique en raison de la moindre résistance du laiton au plomb

Laiton au plomb comparé aux autres métaux

De nombreux métaux sont utilisés dans diverses applications. Il est donc difficile de comparer le laiton au plomb à tous ces métaux. Le laiton au plomb diffère à bien des égards de l'acier inoxydable, de l'aluminium et du laiton lui-même.

Laiton au plomb contre acier inoxydable

L'acier inoxydable est un métal très résistant et extrêmement résistant à la corrosion, contrairement au laiton au plomb. Il existe des centaines de nuances d'acier inoxydable, qui diffèrent selon leur résistance à la corrosion et leur robustesse. L'acier inoxydable est utilisé dans les secteurs de la construction, de l'eau potable et du naval. Son usinabilité est toutefois inférieure à celle du laiton au plomb.

Laiton au plomb contre aluminium

L'aluminium et ses alliages sont utilisés dans de nombreuses applications importantes, comme l'aérospatiale et les câbles électriques. Sa résistance à la corrosion est excellente grâce à une couche passive en surface. Il est plus résistant que le laiton au plomb, mais son usinabilité est inférieure.

Comment choisir la bonne qualité de laiton au plomb ?

Les qualités de laiton au plomb varient selon leur résistance à la corrosion, leur usinabilité et leur robustesse. Ces différences sont obtenues en modifiant leur composition chimique. Par exemple, lorsque la robustesse est le critère principal, un laiton au plomb à forte teneur en zinc est préférable.

Conclusion

Le laiton au plomb est un laiton à teneur élevée en plomb, généralement comprise entre 1.5 % et 3.5 %. Le plomb améliore l'usinabilité. Les particules sphériques de plomb, ne se mélangeant pas à la matrice de cuivre et de zinc, se répartissent le long des joints de grains et agissent comme lubrifiants internes lors de l'usinage. Le laiton au plomb est disponible sous différentes appellations, telles que C36000 et C34500. Ces appellations diffèrent selon la teneur en plomb, et donc selon l'usinabilité. Son utilisation s'étend des simples corps de vannes aux composants marins, témoignant de son importance.

FAQ sur le laiton au plomb

Le vieux laiton contient-il du plomb ?

Non, à la fin des 18^th le siècle et le début du 19e siècle^th Au XIXe siècle, on a incorporé du plomb dans le laiton pour faciliter son usinage.

Peut-on enlever le plomb du laiton ?

Non, ce n'est ni économiquement ni pratiquement possible. Les particules de plomb sont physiquement piégées le long des joints de grains.

Tous les robinets en laiton contiennent-ils du plomb ?

Non, les robinets en laiton modernes sont fabriqués selon des normes strictes en matière de teneur en plomb. Il est possible que les robinets plus anciens contiennent une quantité importante de plomb.

Le laiton jaune contient-il du plomb ?

Non, la couleur du laiton n'indique pas s'il contient du plomb ou non. Pour vérifier s'il s'agit de laiton au plomb, veuillez consulter les certifications et la désignation spécifique.

Quand dois-je choisir des douilles en laiton plombé ?

Lorsque des surfaces lisses et des tolérances dimensionnelles serrées sont requises, avec une résistance moindre, il convient d'opter pour du laiton au plomb.