Point de fusion du cuivre – Connaître que la température commence à fondre

Nous pouvons définir le point de fusion de n’importe quel métal comme le point spécifique auquel il commence à passer du solide au liquide. À cette température exacte, il existe un équilibre entre les phases solide et liquide des métaux.

Cela signifie que vous pouvez ajouter plus de chaleur au métal sans ajouter de température globale au-delà de ce point.

Point de fusion du cuivre

Configuration cuivre
Configuration cuivre

D’après la description ci-dessus, nous pouvons également dire que le point de fusion du cuivre est le point d’équilibre où il présente à la fois des phases solides et liquides. Il s’agit d’une existence virtuelle à une température où le solide passe à l’état liquide.

Vous remarquerez que cette transition infligera de nombreux changements chimiques et structurels au cuivre métallique. Un autre indicateur à prendre en compte lors de l’analyse de la température de fusion du cuivre est la spécificité.

En effet, le cuivre existe sous deux formes, à savoir le cuivre pur et l’alliage de cuivre. Vous devez également être très attentif à l’unité de mesure que vous utilisez.

Examinons maintenant les détails des points de fusion du cuivre pur et des alliages de cuivre :

Température de fusion du cuivre pur

Le cuivre pur fait référence au cuivre auquel rien n’est ajouté. Le point de fusion de ce cuivre est de 1085°C. Dans d’autres unités, nous l’avons à 1984°F et 1357K.

Nous sommes également las de l’existence de cuivre pur sous d’autres formes comme le cuivre en poudre ou les nanoparticules. Cependant, leurs points de fusion se situent toujours dans ces plages de températures.

Vous pouvez également tomber sur d'autres mesures telles que les joules par mole ou la Rankine qui ont été utilisées pour définir le point de fusion du cuivre. Cela ne devrait pas vous surprendre, elles sont simplement dérivées des principales unités de température que nous avons données ci-dessus.

Températures de fusion des alliages de cuivre

Les alliages de cuivre sont essentiellement du cuivre pur avec des additifs qui lui confèrent des propriétés supérieures. C’est pourquoi ils sont préférés au cuivre sous sa forme pure pour de nombreuses applications techniques.

Nous savons que chaque matériau métallique ou non métallique a son propre point de fusion. L’implication de ceci est que nous aurons des variations dans les points de fusion lorsque nous combinerons le cuivre avec l’un d’entre eux.

La composition de l'alliage acquiert un nouveau point de fusion et les combinaisons d'alliages sont très nombreuses. Cependant, nous nous concentrerons uniquement sur les alliages qui revêtent une importance dans de nombreuses applications industrielles.

Alliage de cuivrePoint de fusion en °C
Arsenic Cuivre685
Cuivre beryllium870-980
Laiton930-940
Bronze913
Nickel de cuivre1170-1240
gunmetal900-1000

 

Vous pouvez désormais comparer clairement le point de fusion du cuivre pur avec celui de chaque alliage.

Facteurs affectant le point de fusion du cuivre

Il se peut que le point de fusion du cuivre fluctue. Ceci est normalement provoqué par divers facteurs sur lesquels nous allons avoir une discussion approfondie.

Ils comprennent:

Cuivre fondu
Cuivre fondu

· Impuretés

La présence d’impuretés dans le cuivre aura tendance à abaisser son point de fusion. Cependant, l’impact sur son ébullition est différent puisque ces impuretés l’augmentent.

La science derrière cela est que les impuretés ont un effet stabilisant sur la phase liquide des métaux cuivreux. Cela signifie que vous rencontrerez des points de fusion plus bas sur tout cuivre impur ou ses alliages de cuivre.

De nombreux fabricants abaissent généralement le point de fusion du cuivre pur en y ajoutant des alliages. Cela améliore non seulement ses qualités, mais permet également d'économiser sur les coûts de fabrication.

· Pression atmosphérique

Le point de fusion du cuivre est directement proportionnel à la pression atmosphérique. Cela signifie que vous aurez des variations de la température de mise en cuivre en fonction des conditions environnementales dominantes.

La température de fusion du cuivre diminuera à mesure que votre altitude augmente. Cela signifie qu’au sommet d’une montagne, vous utiliserez plus de chaleur pour faire fondre le cuivre qu’au niveau du sol.

· Taille et structure des grains

La taille et la structure des grains affectent généralement le cuivre avec des impuretés ou sous forme d'alliage. La structure des grains, par exemple pour un alliage de cuivre ou de laiton impur, variera de celle du cuivre pur.

Fondamentalement, tout ce que vous ajoutez au cuivre pur modifie la taille et la structure de ses grains, modifiant ainsi son point de fusion. La relation Hall-Patch stipule que tout métal ayant une petite structure de grains cristallins est généralement très résistant et dur, lui conférant ainsi un point de fusion plus bas.

Importance de connaître le point de fusion du cuivre

Nous avons plusieurs raisons pour lesquelles vous devriez connaître le point de fusion de votre cuivre :

  • Il vous aidera à choisir le four le plus approprié à utiliser lors de la fabrication du cuivre. Cela déterminera également votre source d’énergie et le type de traitement thermique que vous appliquerez au cours du processus.
  • Il vous aidera à déterminer le niveau de défaillance des composants dans le cas où votre structure en cuivre serait exposée à des températures dépassant le point de fusion. Il convient de noter que les ruptures telles que les fractures induites par le crêpe se produisent parfois bien en dessous du point de fusion.
  • Cela aidera tout fabricant à évaluer l’adéquation de son cuivre métallique au projet qu’il entreprend. Les métaux sont généralement plus formables lorsqu’ils sont à l’état liquide.

Façons de faire fondre le cuivre

Four à induction pour la fusion du cuivre
Four à induction pour la fusion du cuivre

Il existe plusieurs façons de faire fondre votre cuivre. Vous pouvez les utiliser sur du cuivre sous n'importe quelle forme, comme des feuilles, des barres ou simplement des tiges.

Jetons un bref coup d'œil à certaines des méthodes courantes que vous pouvez appliquer ;

  •  Chauffage par induction: vous pouvez faire fondre ou chauffer votre cuivre en utilisant une combinaison d'électro-aimants et d'oscillateurs. Ceux-ci sont alimentés par un courant alternatif à très haute fréquence.
  •  Chauffage du four : vous pouvez utiliser une variété de fours pour faire fondre votre cuivre. Les types courants comprennent un four à induction, un four à gaz et un cubilot.
  • Fusion à l'arc : il s'agit de l'utilisation d'un courant électrique très élevé pour amener le cuivre métallique à son point de fusion. Si le courant est suffisamment élevé, le cuivre peut fondre totalement.
  • Fusion au micro-ondes : ce sont des fours qui utilisent des micro-ondes pour chauffer le cuivre jusqu’à l’état fondu.
  • Fusion laser : comme son nom l'indique, nous utilisons un faisceau laser de très haute puissance pour faire fondre un cuivre métallique selon la conception requise.
  • Chauffage infrarouge : lorsqu'il est nécessaire de réduire le taux d'oxydation, nous utilisons l'infrarouge pour faire fondre le cuivre métallique selon les besoins.
  • Fusion par faisceau d'électrons : cette méthode utilise un faisceau d’électrons suffisamment puissant pour faire dépasser la température du cuivre son point de fusion.
  • Fusion au four solaire : ce processus utilise l'énergie du soleil pour alimenter les fours. Il s’agit d’une technologie verte efficace qui a gagné en popularité dans l’industrie moderne de la fabrication métallique.
  • Pressage isostatique à chaud : il s'agit d'une combinaison de pression et de pression pour amener le cuivre métallique à son point de fusion.
  • Fusion sous vide : lorsque vous avez besoin de cuivre pur sans contamination, la fusion sous vide est votre meilleure option. Cela permet d'atteindre facilement des températures de fusion élevées.
  • Chauffage Électrique Direct : c'est là que vous faites passer le courant à travers le cuivre métallique. La chaleur générée est suffisante pour provoquer sa fonte. Il s’agit d’une méthode très rapide et efficace normalement utilisée pour la plupart des alliages de cuivre.
  • Fusion par creuset froid : vous pouvez atteindre le point de fusion du cuivre en le chauffant par induction électromagnétique. Ce processus nécessite un creuset refroidi à l'eau.
  • Chalumeau oxy-combustible : il s'agit d'un chalumeau enflammé qui combine de l'oxygène et du propane suffisamment chaud pour faire fondre le cuivre métallique.
  • Moulage par aspiration : cette méthode est principalement utilisée lors de la fabrication de pièces complexes en cuivre. Le cuivre est fondu à très haute température.

Impact du point de fusion du cuivre sur les applications pratiques

Lorsque le cuivre atteint son point de fusion, de nombreux changements se produisent, notamment une altération de ses propriétés physiques et mécaniques. Cela signifie que tout composant fabriqué à partir de ce cuivre est voué à échouer dans cet environnement.

Déterminer le point auquel votre composant en cuivre commence à fondre vous aidera beaucoup dans l’élaboration d’une stratégie pour cette application pratique. Nous pouvons jeter un œil à certaines de ces applications :

· Applications électriques

Nous savons que le cuivre est l’un des meilleurs conducteurs électriques disponibles sur le marché. En plus de son utilisation dans les fils électriques, il est également utilisé dans les systèmes de chauffage et les dissipateurs thermiques, pour fabriquer des pièces de transformateurs, et bien d'autres encore.

Tous ces composants et leurs conceptions doivent fonctionner efficacement dans leurs domaines d'application respectifs. Cela n’est possible que si vous avez une compréhension détaillée des propriétés thermiques du métal.

· Soudage et brasage

Nous utilisons des tiges de cuivre dans de nombreuses applications de brasage telles que le soudage et le brasage. En connaissant les propriétés thermiques du cuivre, nous déterminons à quel moment il fondra lors du soudage afin de faciliter l'assemblage final.

· Coulée et moulage

La fonderie de cuivre peut produire pour vous de très nombreux produits magnifiques tels que des sculptures, des bijoux exquis ou même des pièces de véhicules. Pour que vous puissiez choisir le four le plus approprié, vous devez connaître la température de fusion du cuivre.

Cela vous sera également utile lorsque vous choisirez l’équipement d’outillage que vous utiliserez. Ils doivent être suffisamment résistants pour résister au cuivre chaud à son point de fusion.

Conclusion

Nous avons déterminé que le cuivre fond à 1085 XNUMX °C ou donc en fonction d'autres facteurs tels que les impuretés. Cette connaissance est très importante pour les fabricants de métaux et pour toute personne manipulant du cuivre.

Ces informations vous aident grandement à déterminer si le cuivre est le meilleur matériau pour votre projet.

Point de fusion des alliages métalliques – Source : Boîte à outils d’ingénierie

Cuivre – Source : Science Direct

Le point de fusion des métaux – Source : Supermarché Métal

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