Copper Alloy Investment Casting Impellers

Produits de coulée d'investissement en alliage en cuivre

Contenu montrer

1. Introduction

Le casting d'investissement - également connu sous le nom de processus perdu - étend bien au-delà des alliages d'acier et de nickel.

Il prospère dans le monde des alliages en cuivre, Fournir une précision inégalée pour les géométries complexes.

La coulée d'investissement en cuivre alliage combine les avantages thermiques et électriques du cuivre avec la conception Liberté des moules en céramique.

Par conséquent, fabricants dans électronique, huile & gaz, architectural, et marin Les secteurs s'appuient sur ces pièces moulées pour répondre aux exigences de performance rigoureuses.

De plus, La demande croissante de composants électriques miniaturisés et de matériel résistant à la corrosion continue de stimuler la croissance du marché mondial, projeté à 5.2 % TCAC à travers 2029.

2. Qu'est-ce que le casting d'investissement en cuivre allié?

En alliage de cuivre moulage de précision, Un motif de polymère imprimé de cire ou 3D reproduit la partie finale. Après empiler les motifs sur un arbre de déclenchement, Les techniciens construisent une coquille en céramique autour d'eux.

Une fois la coque guérit, Ils font fondre la cire (D'où «Lost-Wax»), Préchauffer la coquille, et verser un alliage de cuivre fondu.

Après la solidification, La coquille fragile se détache, révéler un composant en forme quasi.

Ce processus atteint des tolérances aussi serrées que ± 0.1 mm et les finitions de surface jusqu'à Râ 0.8 µm, Réduire l'usinage en aval.

3. Alliages de cuivre utilisés dans le casting d'investissement

Les alliages de cuivre sont largement utilisés dans la coulée d'investissement en raison de leur excellente coulée, résistance à la corrosion, conductivité thermique et électrique, et bonnes propriétés mécaniques.

Investissement d'investissement de soupape à billes de bronze Bronze
Investissement d'investissement de soupape à billes de bronze Bronze

Voici les principales catégories d'alliages de cuivre couramment utilisés dans ce processus:

Bronzes

Les bronzes sont principalement des alliages de cuivre avec l'étain, Bien que les bronzes modernes puissent également contenir des éléments comme l'aluminium, silicium, et du phosphore. Les types communs incluent:

  • Bronze phosphoreux (Avec-SN-P): Connu pour sa haute résistance, résistance à l'usure, et résistance à la corrosion. Idéal pour les roulements, engrenages, et composants marins.
  • Aluminium Bronze (Avec): Présente une excellente force, résistance à la corrosion (surtout dans l'eau de mer), et bonne résistance à l'usure. Utilisé dans l'aérospatiale, matériel marin, et composants de vannes.
  • Bronze au silicium (avec): Offre une bonne force, résistance à la corrosion, et formabilité. Souvent utilisé dans les applications architecturales et les raccords marins.

Cuivres

Cuivres Les alliages de cuivre-zinc sont-ils connus pour leur bonne force et leur excellente machinabilité.

  • Laiton jaune (Cu-Zn): A une excellente coulée et est utilisé pour les articles décoratifs, raccords de plomberie, et composants mécaniques à faible charge.
  • Cuivres à haute résistance: Peut inclure des éléments supplémentaires comme le manganèse, fer, ou aluminium pour améliorer les propriétés mécaniques.

Nickel Silvers (Cu-ni-zn)

Ce sont des alliages de cuivre avec du nickel et du zinc qui ressemblent à de l'argent en apparence.

  • Utilisé dans les applications nécessitant une bonne résistance à la corrosion, force modérée, et attrait esthétique (par ex., instruments de musique, objets de décoration).

Cuivre-béryllium (Faire de)

Le cuivre de béryllium est un alliage haute performance qui offre une force exceptionnelle, dureté, et conductivité.

  • Utilisé dans les composants de précision, comme les ressorts, connecteurs, et outils non sapaires. Cependant, En raison des dangers pour la santé pendant le traitement, Cela nécessite une manipulation prudente.

Grades d'alliage de cuivre communs utilisés dans la coulée d'investissement

Type d'alliage Notes communes / Normes Composition principale Propriétés clés Applications typiques
Aluminium Bronze C95400 (Bronze al), ASTM B148 Avec Haute résistance, usure et résistance à l'eau de mer Corps de pompage, composants de vanne, hélices marines
C95500 (Nickel al Bronze) Cu-al-ni-fees Résistance plus élevée, résistance à la chaleur et à la corrosion Pièces aérospatiales, composants de machines lourdes
Bronze à l'étain C83600 (En laiton rouge au plomb) CU-SN-PB-ZN Bonne coulée, résistance à la corrosion Raccords, vannes, objets de décoration
C90500 (Métal) CU-SN-ZN Haute résistance, résistance à la fatigue Composants de pression à vapeur / eau
Bronze phosphoreux C91000, C91300 Avec-SN-P Se résistance à l'usure, résistance à la corrosion Engrenages, roulements, composants de printemps
Bronze au silicium C87500, C87600 Sécurité de la CU Bonne résistance et résistance à la corrosion Connecteurs électriques, matériel marin, casting d'art
Laiton
C85700 (Laiton au manganèse) Cu-zn-mn Bonne coulée, résistance à la corrosion Pièces décoratives, composants mécaniques légers
C85800 (Laiton jaune à haute résistance) Cu-zn-fe Haute résistance, résistance Raccords industriels, vannes, tuyauterie
Nickel Silver C97300, C97400 Cu-ni-zn Apparence en argent, résistance à la corrosion Articles décoratifs, instruments de musique, pièces
Cuivre-béryllium C17200 (ASTM B196 / B197) Faire de Très haute résistance, conductivité, sans étincelle Outils de précision, connecteurs, ressorts, huile & outils à gaz

4. Propriétés des matériaux des pièces moulées en alliage de cuivre

Propriétés mécaniques

Propriété Laiton (C36000) Aluminium Bronze (C95400) Roulement Bronze (C93200) Cuivre-béryllium (C17200)
Résistance à la traction (MPa) ~ 345 ~ 450 ~ 310 Jusqu'à 1400 (à la chaleur)
Limite d'élasticité (MPa) ~105 ~ 250 ~ 160 ~ 1100
Élongation (%) 20–30% 10–15% 10–20% 10–20%
Dureté (HB) 80–100 110–130 70–90 200–300
  • Ductilité: Les alliages en laiton offrent généralement une excellente ductilité, permettre une usinage et une formation post-casting faciles.
  • Résistance à l'usure: Le bronze en aluminium et le bronze roulant sont particulièrement adaptés à des charges élevées, applications à basse vitesse en raison de caractéristiques d'usure supérieures.
  • Résistance à la fatigue: Le cuivre de béryllium excelle dans les applications nécessitant une résistance à la fatigue élevée et des performances de ressort.
Copper Alloy Investment Casting Pump Habout Volute Part
Copper Alloy Investment Casting Pump Habout Volute Part

Thermique & Conductivité électrique

Conductivité thermique:

  • Cuivre pur: ~ 385 w / m · k
  • Laiton: ~ 100–150 w / m · k
  • Bronze: ~ 50–70 w / m · k
  • Cuivre-béryllium: ~ 100–125 w / m · k

Conductivité électrique (comme % SIGC):

  • Cuivre pur: 100%
  • Laiton (C36000): ~ 28–30%
  • Bronze: ~ 15–20%
  • Cuivre-béryllium: ~ 22–25%

Résistance à la corrosion et durabilité environnementale

Environnement Alliages appropriés Remarques
Eau de mer Avec nous (C70600), Aluminium Bronze (C95800) Excellente résistance aux piqûres, fente, et biofouling
Atmosphère industrielle Laiton, Bronze à l'étain Bonne résistance atmosphérique générale
Médias acides Bronze phosphoreux, Avec nous Résiste aux acides sulfuriques et organiques
Eau potable Laiton à faible hauteur (C46400, Envirobrass®) Conforme aux réglementations de plomb modernes
Exposition à haut tempête Cuivre-béryllium, C95400 Convient à la résistance et à l'oxydation élevées

5. Pour les avantages et les inconvénients des pièces moulées en alliage en cuivre

✅ PROFS des pièces moulées en alliage en cuivre

Excellente résistance à la corrosion

  • Les alliages de cuivre - en particulier les bronzes et les grades de cuivre-nickel - se contentent de résister à la corrosion dans l'eau de mer, acide, et environnements industriels.
  • Idéal pour le matériel marin, raccords de plomberie, et composants de processus chimiques.
Branche de bronze coulé de grande taille pour les concasseurs
Branche de bronze coulé de grande taille pour les brasseurs

Conductivité thermique et électrique élevée

  • Les alliages en laiton et en cuivre pur ont une excellente conductivité électrique (jusqu'à 100% IACS pour le cuivre pur).
  • La conductivité thermique varie entre 100 et 400 p / m · k, Les rendre idéaux pour les dissipateurs de chaleur, connecteurs électriques, et bornes.

Couchabilité supérieure

  • Les alliages de cuivre coulent bien pendant le casting, permettant la production de parois minces, Formes complexes avec des tolérances serrées.
  • Convient pour la coulée d'investissement, Permettre des conceptions complexes sans avoir besoin de post-traitement étendu.

Diverses propriétés mécaniques

  • Varie de doux, laiton ductile (C36000) en cuivre de béryllium à haute résistance (C17200) avec des forces de traction dépassant 1,200 MPa.
  • Les bronzes en aluminium offrent une excellente résistance à l'usure et une résistance à la traction pour les pièces de haute charge.

Appel esthétique & Finibilité

  • Des tons jaune rougeâtre attrayants en laiton et bronzes les rendent idéaux pour la décoration, architectural, et applications artistiques.
  • Polonge bien et accepte les patines ou les revêtements protecteurs pour une esthétique améliorée.

Recyclabilité & Avantage environnemental

  • Le cuivre et ses alliages sont 100% recyclable sans perte de propriétés.
  • L'utilisation de cuivres à bas niveau ou sans plomb (par ex., Envirobrass®) soutient les pratiques de fabrication durables et respecte les réglementations en eau potable.

⚠️ Consients des moulages en alliage en cuivre

Coût des matériaux modérés à élevés

  • Cuivre, nickel, et l'étain sont des éléments de base relativement chers.
  • Cuivre au béryllium, tout en offrant une excellente force et une excellente conductivité, est parmi les alliages en cuivre les plus coûteux.

Force inférieure par rapport à l'acier

  • Bien que forts dans leur catégorie, Les alliages de cuivre ont généralement des limites de traction et d'élasticité plus faibles que les aciers en carbone et en alliage.
  • Pour des composants hautement chargés ou structurels, Des considérations de conception supplémentaires peuvent être nécessaires.

Performances limitées à haute température

  • La plupart des alliages de cuivre se ramollissent à des températures élevées au-dessus de 300 ° C.
  • Les exceptions comprennent le bronze en aluminium et le cuivre de béryllium, qui maintiennent l'intégrité mécanique à des températures modérément élevées.

Risque de casting des défauts

  • Comme pour de nombreux processus de coulée, porosité, rétrécissement, ou la ségrégation peut se produire si elle n'est pas correctement gérée.
  • Nécessite un contrôle expérimenté de la fonderie et des inspections post-cast.

Défis de machinabilité

  • Certains alliages (par ex., aluminium bronze, bronzes haut de gamme) peut être difficile à machine en raison des intermétalliques durs.
  • L'usure des outils est plus fréquente, et des outils ou techniques de coupe spéciaux peuvent être nécessaires.

6. Applications des pièces moulées en alliage en cuivre

Marine et Offshore

Alliages de cuivre - en particulier aluminium bronze et Nickel-Aluminim Bronze- sont très résistants à la corrosion de l'eau de mer, bioful, et cavitation.

  • Hélices et impulseurs
  • Corps de pompe et de valve
  • Manches et roulements d'arbre
  • Attaches marines et raccords de tuyaux
Casquez en alliage en cuivre
Casquez en alliage en cuivre

Plomberie et manipulation des liquides

Les moulages en laiton et en bronze au plomb sont couramment utilisés dans les systèmes de plomberie en raison de leur machinabilité, résistance à la corrosion, et les propriétés à faible frottement.

  • Robinets, vannes, et accessoires
  • Connecteurs et couplages de tuyaux
  • Boîtiers de compteur d'eau
  • Prendeurs de reflux

Électrique et Électronique

En raison de leur excellente conductivité électrique, Les alliages à base de cuivre sont utilisés pour la transmission de puissance et les composants du signal.

  • Connecteurs et terminaux
  • Barres de bus
  • Disjoncteur et composants d'appareillage de commutation
  • Équipement de mise à la terre

Machines industrielles

Les alliages de cuivre à haute résistance sont utilisés pour l'usure- et des pièces résistantes à la charge dans les machines lourdes.

  • Vitesses et blancs
  • Bagues et laveuses de poussée
  • Guide des rails et des assiettes d'usure
  • Composants de moisissure

Aéronautique et Défense

Les bronzes en aluminium et le cuivre de béryllium sont utilisés dans l'aérospatiale et la défense pour leur force, résistance à la fatigue, et des propriétés non sapaires.

  • Composants du train d'atterrissage
  • Supports structurels
  • Connecteurs de précision et clips
  • Outils non magnétiques et résistants à l'étincelle

Automobile

Les moulages en alliage de cuivre sont utilisés dans les systèmes nécessitant à la fois une conductivité thermique et une résistance mécanique.

  • Composants du système de refroidissement (par ex., boîtiers de pompe à eau)
  • Bagues de transmission
  • Parties de freinage
  • Composants du moteur

Décoratif et architectural

Cuivres, bronzes, et les argentes en nickel sont populaires pour leur apparence et leur résistance à la corrosion.

  • Statues et sculptures
  • Poignées de porte et matériel
  • Luminaires d'éclairage
  • Grilles et portes

Pétrole et Gaz / Exploitation minière

Qui ne fait pas partie, Les alliages de cuivre résistants à la corrosion sont idéaux pour les environnements dangereux ou abrasifs.

  • Outils de trou descendants
  • Vannes et accouplements
  • Outils à main sans sécurité
  • Boîtiers de pompage

7. Produits de coulée d'investissement en alliage en cuivre

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