L'usinage (ou le façonnage)

Secondaire 3-4

Une fois le mesurage et le traçage terminés, on peut procéder au processus d’usinage des matériaux.

L’usinage, aussi nommé façonnage, est l’action de modifier un matériau pour lui donner la configuration voulue à l’aide d’outils et de machines-outils.

Lors de l’usinage, on utilise différents outils et diverses techniques afin de façonner les pièces telles qu’elles sont décrites par les dessins de fabrication présentés dans la gamme de fabrication.

L’usinage se déroule généralement de la façon suivante.

  1. L’ébauchage

  2. Le choix des outils et des techniques

  3. Le façonnage du matériau

D’abord, l’ébauchage consiste à couper grossièrement le matériau afin d’en retirer les parties superflues et de ne conserver que la portion nécessaire à la fabrication.

Ensuite, les techniques, les instruments et les outils sont choisis 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 pour travailler ces matériaux.

Finalement, le façonnement de la pièce permet de donner la configuration souhaitée aux matériaux.

Les techniques d’usinage

De nombreuses techniques permettent de façonner un matériau. Voici les plus fréquemment utilisées.

Le cambrage

Le cambrage, parfois appelé pliage, est une technique qui consiste à plier un matériau de façon permanente afin de modifier sa forme.

Les matériaux les plus susceptibles de faire l’objet d’un cambrage sont les métaux et les thermoplastiques puisqu’ils ont une bonne malléabilité. Le cambrage provoque une déformation plastique du matériau usiné; le pli y reste marqué de façon permanente.

Pour réaliser un pliage, on peut utiliser une presse à plier. 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.

Le pliage d’une pièce mince en acier

Le pliage d’une pièce d’acier

Zhak Yaroslav, Shutterstock.com

Le découpage (ou sciage)

Le découpage consiste à couper un matériau afin de lui donner la forme désirée. Lorsqu’on découpe un matériau à l’aide d’une scie, on nomme cette technique le sciage.

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.

Voici des exemples d’outils et de machines-outils permettant le découpage.

Une scie à onglets

Une scie à onglets

Une scie à ruban

Une scie à ruban

Un couteau rétractable

Un couteau rétractable

Un compas à couteau rotatif

Un compas à couteau rotatif

Le dénudage

Le dénudage est une technique consistant à retirer la gaine isolante de l’extrémité d’un fil conducteur.

Lorsqu’on fabrique un circuit électrique, on doit lier des fils conducteurs. Pour permettre aux matériaux conducteurs d’être en contact, on doit d’abord retirer la gaine isolante à l’extrémité des fils. Cette technique peut être réalisée en utilisant une pince à dénuder.

Le dénudage d’un fil de cuivre à l’aide d’une pince à dénuder

Le dénudage d’un fil de cuivre à l’aide d’une pince à dénuder

pokchu, Shutterstock.com

L’épissurage

L’épissurage consiste à torsader ensemble les filaments métalliques de deux fils conducteurs afin d’assurer leur liaison.

Lorsqu’on fabrique un circuit électrique, on doit parfois lier des fils conducteurs. Une fois la gaine isolante retirée à l’extrémité des fils, on doit s’assurer de maintenir les matériaux conducteurs en contact. Pour ce faire, on réalise une épissure, c’est-à-dire qu’on tord les filaments des deux fils ensemble de manière à former une hélice. Ainsi, la liaison entre les deux fils est assurée.

Deux fils épissés

L’épissure de deux fils

David Fadul, Shutterstock.com

La fabrication additive (ou l’impression 3D)

La fabrication additive est une technique consistant à construire une pièce en trois dimensions au moyen d’une machine-outil (imprimante 3D) qui contrôle, par l’entremise d’un logiciel, l’ajout de couches successives de matériaux.

Un logiciel de dessin assisté par ordinateur (DAO) permet de créer un fichier dans lequel l’objet technique est modélisé. Ce modèle tridimensionnel est ensuite interprété par l’imprimante 3D. Celle-ci superpose alors de fines couches de matériaux plastiques afin de fabriquer l’objet désiré.

Impression d’une pièce de plastique par impression 3D

Une pièce construite par fabrication additive

Marina Grigorivna, Shutterstock.com

Le filetage

Le filetage est une technique qui permet de graver des filets autour d’une tige.

Le filetage est une technique complémentaire au taraudage. Cette technique permet de façonner un filet hélicoïdal autour d’une pièce cylindrique. Une vis est un exemple commun d’objet façonné par filetage. La filière utilisée doit être choisie en fonction de la nature du matériau, de la dimension de la tige à fileter ainsi que du type de filet désiré.

Voici des exemples d’outils permettant le filetage.

Un porte-filière et cinq filières de dimensions différentes

Un porte-filière et cinq filières de dimensions différentes

a_v_d, Shutterstock.com
Une tige métallique insérée dans une filière

Le filetage d’une tige métallique

KPixMining, Shutterstock.com

Le laminage

Le laminage est une technique d’usinage qui consiste à aplatir un matériau de manière permanente en le compressant entre deux cylindres lisses.

Tout comme le pliage, le laminage provoque une déformation plastique du matériau usiné. De plus, cette technique est souvent complémentaire au pliage alors qu’elle permet de produire des matériaux en feuilles, ce qui les rend plus malléables en vue d’un pliage.

Production de tôle d’acier par laminage

Le laminage d’une pièce d’acier

Vdovichenko Denis, Shutterstock.com

Le moulage

Le moulage est la mise en forme, à chaud, d’un métal ou d’une matière plastique à l’aide d’un moule.

Lors du moulage, un matériau rendu liquide est coulé dans un moule creux duquel il sera retiré après sa solidification. Les plastiques, le verre et l’aluminium sont des matériaux fréquemment utilisés pour façonner un objet par moulage.

Le moulage d’une pièce métallique

Le moulage d’une pièce métallique

Shestakov Dmytro, Shutterstotck.com

Le moulage par injection-soufflage

Le moulage par injection-soufflage consiste à verser un matériau dans un moule fermé. De l’air y est ensuite injecté, ce qui pousse le matériau vers les parois du moule.

Cette technique permet de fabriquer des pièces creuses comme des bouteilles de plastique.

Bouteille de plastique fabriquée par injection-soufflage

Le moulage d’une bouteille de plastique par injection-soufflage

Pixel B, Shutterstock.com

Le perçage

Le perçage consiste à faire un trou cylindrique dans un matériau.

Voici des exemples d’outils et de machines-outils permettant d’effectuer un perçage.

Une perceuse électrique

Une perceuse électrique

Une perceuse à colonne

Une perceuse à colonne

Le perçage s’effectue à l’aide d’un foret (une mèche) qu’on fixe à une perceuse. Il est important de choisir un foret 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.

Des forets à bois hélicoïdaux

Des forets à bois

Des forets à fer

Des forets à fer

Un foret à bois à tête plate

Un foret à bois à tête plate

maksimee, Shutterstock.com
Une scie emporte-pièce

Une scie emporte-pièce

Mehmet Cetin, Shutterstock.com

Le profilage

Le profilage est une technique permettant de modifier le profil d’un matériau en creusant des rainures sur une pièce généralement longue.

Le profilage d’une poutre de bois

Le profilage d’une poutre de bois

Vano Vasaio, Shutterstock.com

La soudure à l’étain

La soudure à l’étain consiste à lier des pièces métalliques de manière permanente en les couvrant d’étain.

Afin de rendre permanente une liaison entre deux pièces métalliques, comme entre les filaments de cuivre de deux fils conducteurs, on fait fondre de l’étain sur les deux pièces en contact. Une fois l’étain solidifié, la liaison entre les deux pièces est rigide et permanente.

La soudure à l’étain est couramment utilisée en électricité. Elle permet entre autres de lier deux fils conducteurs et de fixer des composants sur un circuit imprimé.

La soudure à l’étain de deux fils conducteurs

La soudure de deux fils conducteurs

joelpapalini, Shutterstock.com
La soudure à l’étain sur un circuit imprimé

Une soudure à l’étain sur un circuit imprimé

Toa55, Shutterstock.com

Le taraudage

Le taraudage est une technique permettant de produire des filets à l’intérieur des trous d’un matériau déjà percé.

Pour réaliser un taraudage, on fixe un taraud sur un porte-taraud (aussi nommé tourne-à-gauche) et on le visse à l’intérieur du matériau à tarauder. Cette opération peut également être réalisée en fixant un taraud au mandrin d’une perceuse. Le taraud utilisé doit être choisi en fonction du type de filet souhaité et de la nature du matériau à tarauder.

Voici des exemples d’outils permettant le taraudage.

Un taraud fixé à un porte-taraud

Un taraud fixé à un porte-taraud

Aumm graphixphoto, Shutterstock.com
Un taraud fixé au mandrin d’une perceuse à colonne

Un taraud fixé au mandrin d’une perceuse à colonne

Aumm graphixphoto, Shutterstock.com

Le tournage

Le tournage est une technique permettant de donner une forme arrondie à un matériau. Pour ce faire, on entaille une pièce alors qu’elle est en rotation sur elle-même.

Le tournage d’une pièce en bois

Le tournage d’une pièce en bois

Reanprayoon, Shutterstock.com