Science et technologie s1456

L'usinage (ou le façonnage)

L'usinage, aussi nommé façonnage, est l'action de modifier un matériau pour lui donner une forme précise à l'aide d'outils et de machines-outils.

Une fois que les repères appropriés ont été tracés sur les matériaux, on peut procéder à l'usinage des matériaux. Cette étape utilise différents outils et diverses techniques servant à façonner les pièces, c'est-à-dire à leur donner la forme décrite dans la gamme de fabrication.

On débute normalement l'usinage en coupant grossièrement le matériau afin d'obtenir une forme approximative de la pièce à fabriquer. Il s'agit de l'ébauchage qui permet d'enlever une bonne partie du matériau dans le but de ne conserver que la portion qui est nécessaire à la fabrication.

Par la suite, on doit choisir les techniques, les instruments et les outils adaptés en fonction du type de matériau à façonner. Par exemple, puisque les métaux sont généralement plus durs que le bois, on utilise des forets et des lames de scie de nature différente. De nombreuses techniques permettent de poursuivre le travail amorcé à l'ébauche afin de donner la configuration désirée à une pièce:

Le découpage (ou sciage)

Le découpage consiste à couper un matériau afin de lui donner la forme désirée. Il existe plusieurs outils permettant d'effectuer le découpage d'une pièce. La sélection de l'outil approprié se fait en fonction de la nature du matériau à couper ainsi que de son épaisseur.

Pour un morceau de métal assez mince, on utilise une cisaille à métaux.

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Pour un morceau de métal plus épais, on utilise une scie à ruban munie d'une lame appropriée.

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Il existe aussi différents types de scie permettant d'effectuer un découpage qu'on nommera alors sciage. Par exemple:

Scie à chantourner

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Scie circulaire

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Scie mécanique

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Le perçage

Le perçage consiste à faire un trou cylindrique dans un matériau. Le trou ainsi créé servira à établir une liaison mécanique entre deux pièces à l'aide d'un organe de liaison. Les dimensions, la profondeur et le positionnement du trou sont indiqués dans la gamme de fabrication. Le perçage doit être effectué avec une grande précision puisqu'il implique souvent le rejet d'une pièce lors d'une erreur de manipulation.

Plusieurs outils permettent d'effectuer un perçage.

Une chignole, peu utilisée de nos jours, permet de faire manuellement un trou.

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Une perceuse électrique rend le perçage plus facile, mais elle ne permet pas d'en contrôler la profondeur.

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Une perceuse à colonne est l'outil généralement utilisé lors de fabrication en série. Il permet de contrôler précisément la position et la profondeur du trou à percer.

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On fixe sur ces outils un foret ou une mèche. Pour distinguer un foret d'une mèche, il suffit de regarder leur forme: le foret est cylindrique alors que la mèche présente une extrémité large et applatie. Il est important de choisir un foret ou une mèche adapté au perçage à effectuer. Ce choix est fait en fonction du diamètre du trou, mais aussi de la nature du matériau à percer. La vitesse de rotation de la perceuse doit aussi être ajustée en fonction de ces deux paramètres. Par exemple, plus la dureté et le diamètre sont grands, plus la vitesse de rotation de la perceuse doit être basse.

Forets

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Mèches

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Le taraudage

Le taraudage est une technique qui permet de créer des filets à l'intérieur d'un trou cylindrique. Par exemple, lors de la fabrication d'un écrou, on doit former des filets à l'intérieur du trou cylindrique. Pour réaliser un taraudage, on fixe un taraud sur un tourne-à-gauche (aussi nommé porte-taraud) et on le visse à l'intérieur du matériau à tarauder. Cette opération peut être effectuée manuellement ou encore au moyen d'une perceuse. Le taraud utilisé doit être choisi en fonction du type de filet souhaité, de la nature du matériau à tarauder et du système d'entraînement utilisé.

Différents modèles de taraud

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Des portes-tarauds, aussi nommés tourne-à-gauche

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Plusieurs modèles d'écrou

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Le taraudage et le filetage, expliqué ci-dessous, sont complémentaires. Une fois le taraudage d'une pièce réalisé, on peut visser dans le cylindre une vis ayant les filets complémentaires. Ce sont deux opérations doivent être effectuées avec précision afin d'assurer un bon contact entre les filets de la vis (fait par filetage) et ceux qui garnissent l'intérieur du trou (fait par taraudage).

Le filetage

Le filetage est l'opération complémentaire au taraudage. C'est une technique qui permet de créer un filet hélicoïdal sur la surface extérieure d'une tige cylindrique. C'est la technique nécessaire à la création de vis. Pour ce faire, on visse une filière sur une tige cylindrique de manière à créer progressivement des filets autour de la tige. On tourne la filière grâce à un porte-filière, ce qui peut être fait manuellement ou mécaniquement. La filière utilisée doit être choisie en fonction de la nature du matériau et de la dimension de la tige à fileter ainsi que du type de filet désiré.

Différents modèles de filières

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Porte-filière

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Différents modèles de vis

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Le cambrage (ou pliage)

Le cambrage consiste à plier un matériau de façon permanente afin de lui donner une forme. On le nomme parfois pliage. Les matériaux les plus susceptibles de faire l'objet d'un cambrage sont les métaux et les thermoplastiques. Les matériaux devant être pliés doivent présenter une épaisseur de quelques millimètres uniquement. Cette épaisseur leur procure une certaine rigidité mais aussi la possibilité d'être déformés. Le cambrage provoque une déformation plastique du matériau usiné; le pli y reste marqué de façon permanente.

On peut utiliser une presse à plier pour effectuer un cambrage. Les feuilles de métal y sont pliées par la pression exercée entre le poinçon (la partie supérieure de la presse) et la matrice (la partie inférieure de la presse) qui ont des formes en V complémentaires.

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D'autres techniques

  • Le tournage consiste à façonner une pièce de bois ou de métal en rotation à l'aide d'un tour et d'une gouge.
  • Le fraisage est la mise en forme d'une pièce de bois, de métal ou de plastique par l'enlèvement d'une partie du matériau.
  • Le formage consiste à manipuler des feuilles de métal pour leur donner une forme. On utilisera, entre autres, des cisailles, des étaux et des maillets pour effectuer un formage.
  • L'emboutissage consiste à déformer une feuille de métal ou de plastique à l'aide d'un poinçon et d'un moule pour lui donner une forme en trois dimensions.
  • Le forgeage est la mise en forme, à chaud, d'un métal à l'aide, généralement, d'un marteau et d'une enclume.
  • Le moulage est la mise en forme, à chaud, d'un métal ou d'une matière plastique à l'aide d'un moule.

Les techniques d'usinage et de formage

Les vidéos
Les exercices
Les références