Bague en laiton ou en bronze : comment choisir

Quelle est la différence entre le laiton et le bronze ?

Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc. Le bronze était à l’origine un alliage de cuivre et d’étain ; le nom désigne aujourd’hui les alliages de cuivre dont l’élément d’addition principal n’est ni le zinc ni le nickel : bronze à l’étain, bronze à l’étain au plomb, bronze d’aluminium, bronze au silicium, bronze phosphoreux. Pour les bagues, les bronzes qui comptent sont les bronzes à l’étain et les bronzes d’aluminium.

L’élément d’alliage fixe le comportement de la surface de glissement. L’étain durcit la matrice de cuivre et forme une structure qui résiste à l’usure adhésive contre l’acier ; le plomb, lorsqu’il est présent, s’étale en un film doux qui permet au palier de survivre un instant sans huile. Le zinc, lui, rend surtout le cuivre moins cher, plus résistant et plus facile à usiner ; il n’apporte rien au comportement en palier et, au-delà de 15 % environ, il expose l’alliage à la dézincification en service humide.

Pourquoi le bronze est un matériau de palier et pas le laiton

Trois propriétés font ou défont une bague : la façon dont elle s’use contre l’arbre, son comportement quand le film de lubrifiant s’amincit, et sa manière d’accueillir les particules dures qui finissent toujours par entrer dans une articulation. Le bronze à l’étain est bon sur les trois. Il est assez doux pour incruster les grains au lieu de rayer l’arbre, assez dur pour conserver son alésage, et sa structure cuivre-étain a peu d’affinité pour l’acier : il ne se soude pas à l’arbre en lubrification limite. Les nuances au plomb ajoutent un film de secours ; les bronzes d’aluminium échangent une partie de cette tolérance contre une capacité de charge bien supérieure.

Le laiton, par nature, ne possède aucun de ces mécanismes. Le laiton de décolletage est dur pour un alliage de cuivre, mais sa dureté vient du zinc et ne s’accompagne pas d’une résistance à l’usure : contre un arbre en acier sous charge, il grippe et s’use plus vite que le SAE 660, et ses débris d’usure sont abrasifs. Les normes des bronzes ne lui attribuent aucune charge ni vitesse admissible en palier. Il trouve sa place là où la charge est faible, le mouvement occasionnel et le prix de la pièce décisif : pivots de portes et de portails, montages et outillages, entretoises, bagues de guidage pour mouvements linéaires à faible effort, quincaillerie décorative ou électrique.

Quand la bague en laiton est le bon choix

Le laiton mérite sa place lorsque la pièce est un guide ou une entretoise, et non un palier qui porte une charge en continu.

• Faible charge radiale, mouvement lent ou occasionnel : charnières, pivots de portails et de portes, leviers à commande manuelle, dispositifs de réglage.
• Bagues de guidage pour mouvements linéaires à faible effort, où un alésage propre compte plus que la durée de vie.
• Pièces décolletées en grande série dans la barre, lorsque le temps de cycle fait le prix.
• Quincaillerie électrique ou thermique, où l’on recherche la conductivité et un fini brillant.
• Service à sec ou légèrement huilé, en intérieur ; ni humide, ni marin, ni en atmosphère ammoniacale.

Si le plan indique « laiton » pour une bague chargée, demandez pourquoi. Bien souvent, il faut lire « métal jaune », et la pièce d’origine était en bronze.

Quand la bague en bronze est le bon choix

Le bronze est le choix par défaut de toute bague qui porte une charge en mouvement. La construction découle ensuite de la lubrification disponible.

• Bronze coulé usiné (C93200, C90500, C95400) : pivots, vérins, réducteurs et pompes à la graisse ou à l’huile ; toute dimension, tout plan.
• Bague enroulée (bande CuSn8 à poches ou à trous) : axes fortement chargés à paroi mince des engins de chantier et du matériel agricole, graissés.
• Bronze à plots de graphite : lorsque le regraissage est impossible ou que la température détruit la graisse, à faible vitesse.
• Bronze fritté imprégné d’huile : petits moteurs, électroménager et convoyeurs qui ne verront jamais une pompe à graisse.
• Bimétal à dos acier et couche de bronze : composants automobiles et hydrauliques à logement mince et grande série.

Peut-on distinguer le laiton du bronze à la couleur ?

Pas de façon fiable. Le laiton neuf est jaune vif, le bronze à l’étain plus chaud et plus brun, le bronze d’aluminium doré, et le « bronze au manganèse » C86300 est brun foncé alors qu’il s’agit d’un laiton. Huile, oxydation, revêtement et éclairage brouillent tout cela. Si l’alliage compte, lisez-le sur le plan ou sur le certificat matière ; à défaut de document, un analyseur XRF portable l’identifie en quelques secondes. L’aimant ne vous apprendra rien : aucun des deux alliages n’est magnétique.

Le piège, c’est la dénomination. « Bronze antifriction » (C93200), « bronze commercial » (C22000, un laiton à 10 % de zinc), « bronze architectural » (C38500, un laiton au plomb) et « bronze au manganèse » (C86300, un laiton à 25 % de zinc) se vendent tous sous le mot bronze. À l’inverse, le « laiton naval » (C46400 · CuZn39Sn1) porte bien son nom : c’est un laiton à 39 % de zinc environ, auquel 1 % d’étain donne sa tenue à l’eau de mer ; il sert à l’accastillage et à la robinetterie marine et, comme les autres laitons, ce n’est pas un matériau de palier. Seul le numéro UNS, EN ou GB vaut spécification.

Le laiton peut-il remplacer le bronze dans une bague ?

Seulement dans le sens d’une sollicitation moindre. Une bague en laiton peut remplacer une bague en bronze dans un pivot peu chargé si le client accepte une durée de vie plus courte ; une bague en bronze peut toujours remplacer une bague en laiton, à un coût plus élevé. Remplacer le SAE 660 par du laiton de décolletage dans une articulation chargée et lubrifiée se traduit par un arbre rayé en quelques mois.

Lorsque la vraie question est le coût, il existe de meilleures pistes que le changement de groupe d’alliage : une bague enroulée en CuSn8 consomme une fraction du bronze d’une douille usinée ; une bague bimétal à dos acier dépose une mince couche de bronze sur une coquille d’acier bon marché ; une bague en bronze fritté est pressée à la cote sans usinage. Nous chiffrons ces constructions à côté de la pièce usinée dès que le plan le permet.

Indiquez dans la demande le numéro d’alliage, le matériau et la dureté de l’arbre, le mode de lubrification et la charge. Ces cinq éléments décident du matériau.