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travail de l’acier: vulgarisation.

parametric design, architecture and art

un petit resumé sur les techniques de modelage de l’acier.

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La fonderie:

5 procedés:

le moulage sablage: La coulée gravitaire en moule non permanent sable ou cire perdue : un moule destiné à recevoir l’alliage liquide est réalisé à partir d’un modèle et les évidements sont obtenus par des noyaux fabriqués dans des boîtes à noyaux.  Moules et noyaux, généralement en sable, sont détruits à chaque opération pour extraire la pièce ou la grappe de pièces moulées. Les pièces subiront différentes opérations de parachèvement, de traitement et de contrôle avant d’être livrées .

le moulage en coquille: Contrairement au moulage sable, il n’y a pas de décochage de la pièce, mais un démoulage. C’est donc toujours le même moule qui est utilisé pour réaliser toutes les pièces d’une série.

Le moulage sous pression utilisé pour la production en grand serie ( type automobile. ) permet egalement de transformer des alliages en zinc.

le moulage de precision à modele Perdu

Le moulage par centriugation: Le métal est coulé dans un moule en rotation rapide. Ce moule peut soit être une coquille métallique, soit une coquille sable obtenue, le plus souvent, en moulage en boîte chaude ou par procédé Croning.

  • Dans l’industrie où l’on fabrique les moteurs à explosion à chemises humides, celle-ci sont fabriquées par centrifugation sur des chantiers semi-automatique.
  • Dans la sidérurgie, on fabrique par centrifugation de gros tuyau en fonte pour les canalisations.

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La chaudronnerie:

La chaudronnerie est une activité ayant pour but la réalisation d’enveloppe de corps creux à partir de métaux en feuille et profilés en barre allant de volume simple (casserole) à des ensembles chaudronnés plus complexe (raffinerie pétrolière).

Au début du XXe siècle, après la découverte du four convertisseur Bessemer permettant la fabrication d’acier doux, la chaudronnerie se divise en deux grandes branches : la chaudronnerie en cuivre et la chaudronnerie en fer. Aujourd’hui, c’est l’épaisseur, plutôt que la nature du métal travaillé, qui entraîne les spécialisations suivantes :

  • Ferblanterie et chaudronnerie légère : travail du fer blanc et de tous métaux, cuivre, laiton, maillechort, d’épaisseur inférieure à 1 mm.
  • Tôlerie, et ses branches diverses : industrie automobile et carrosserie, aviation, ventilation, fumisterie, où sont traités les métaux de 1 à 3 mm d’épaisseur.
  • Chaudronnerie moyenne, pour les réservoirs, citernes, et tous appareils nécessitant des épaisseurs de 10 à 50 mm.
  • Grosse chaudronnerie, enfin, où l’on construit des chaudières et récipients de très forte épaisseur, au-dessus de 50 mm.

Deux types de méthode peuvent être utilisés pour réaliser un ouvrage chaudronné :

  • Le changement de forme. C’est le procédé le plus ancien. Il repose sur une qualité essentielle du cuivre : la malléabilité. À partir d’une feuille de métal plane, qu’on appelle le « flan », le martelage va lui donner une forme en cuvette, de plus en plus profonde, jusqu’à ce que la forme définitive soit satisfaisante, et cela, sans joint ni assemblage. Ce changement de forme est obtenu soit par rétreinte, soit par emboutissage.
    1. La rétreinte. On travaille le métal par martelage depuis le centre vers la périphérie du flan, pliant le métal progressivement. Il s’agit là de “conduire le métal”, de le replier, de le refouler comme “un papier de cellophane qui recouvre un pot de confiture et qui fait des plis. Rétreindre, c’est supprimer ces plis”[1]. On commence par le marquage de la carre, sur un tas ou un chevalet, cette carre définira le fond du récipient. Puis la rétreinte proprement dite, à l’aide d’un marteau ou d’un maillet, se fait par passes successives allant de la carre vers l’extérieur. Pour les petits diamètres et petits bords , on utilise un plissoir pour bien marquer les plis à rétreindre . Un plissoir est un outil aciéré en forme de té avec d’un coté la poignée qui est une tige droite soudée sur le corps qui a au bout deux ronds d’environ 15 millimètres de diamètre , écartés de deux à trois millimètres sur une longueur de quatre à cinq centimètres. On met cette ” pince ” sur le bord à rétreindre et avec un mouvement du poignet on provoque un pli comme un moule à gateau . Au cours de ce travail, le métal s’écrouit, perd sa malléabilité, il convient alors d’effectuer un recuit, pour redonner au métal ses qualités initiales. Un cycle complet, une passe de rétreinte suivie d’un recuit s’appelle une “chaude”.[2] La forme finale obtenue, il faut alors passer au planage, qui lisse la surface et lui donne un aspect brillant et fini.
    2. L’emboutissage. L’action de déformation du métal s’exerce de la périphérie vers le centre du flan, pour creuser un cuvette de plus en plus importante. Le travail se fait au marteau ou au maillet, par passes successives, et nécessite aussi des recuits. Suivant la nature du métal et de son épaisseur, cette opération peut se faire à froid ou à chaud. Le planage viendra conclure le travail.
    3. Le Planage. C’est l’opération finale, une fois que la pièce est presque terminée, et que le changement de forme est satisfaisant. Il s’agit de durcir le métal par écrouissage, pour lui donner de la tenue et de la solidité, pour un usage domestique, mais aussi de polir la pièce et de lui donner un fini lisse et brillant.
  • La mise en forme. Il s’agit là d’obtenir des formes à l’aide d’éléments plats calculés et tracés, découpés, pliés ou cintré, et enfin assemblés par un procédé mécanique ou par soudage. Ce sont des surfaces développables. Il va de soi que ces deux procédés peuvent être conjugués pour élargir les possibilités de façonnage.

Le chaudronnier connaît et utilise deux types d’assemblage : les procédés mécaniques et les procédés thermiques.

  • Les assemblages mécaniques.
    1. L’agrafage, pour les tôles de faible épaisseur (jusqu’à 1,5 mm) : on replie les extrémités de la tôle pour les emboîter et les sertir. Pas d’étanchéité possible avec cette technique.
    2. Le rivetage, pour assembler des pièces de toutes épaisseurs à l’aide de rivets. En général, pas d’étanchéité non plus, sauf technique particulière : par ajout de joint, ou par matage du bord de la tôle.
    3. Le boulonnage, réalisé à l’aide de vis et écrous, boulons, goujons, etc. Cet assemblage est démontable.
  • Les procédés thermiques, qui sont essentiellement le soudage et le brasage.
    1. Soudage tendre, utilisant des soudures à bas point de fusion, comme l’étain. N’a pas beaucoup de résistance mécanique, mais assure l’étanchéité (technique peu utilisée).
    2. Brasage. Permet d’assembler tous types de métaux (sauf l’acier inoxydable, y compris différents, par exemple fer et cuivre ou laiton. Deux techniques : au chalumeau, ou à la forge.
    3. Brasage à la forge : c’est l’assemblage le plus ancien et le plus représentatif du métier de chaudronnier : les bords de la pièce à braser, qui est en général un cylindre ou un tronc de cône, sont battus au marteau et amincis. Sur les « pinces » ainsi obtenues, décapées et propres, on trace et on découpe des « dents » parallèles ou trapézoïdales pour les assembler. La pièce est mise sur la forge, les grains de brasure à l’intérieur vont fondre par conductivité, aidés par un fondant, le borax. La pièce sera ensuite rincée à l’eau boratée, et l’excès de brasure sera buriné.
    4. Les autres techniques sont le brasage au chalumeau, le soudo-brasage, le soudage oxy-acétylènique, le soudage à l’arc électrique. Le soudage oxyacétylènique du cuivre est pratiquement abandonné aujourd’hui, cette technique nécessite du cuivre très pur, dit “désoxydulé”, et un tour de main très délicat pour éviter l’effondrement du bain de fusion, qui peut survenir très vite.
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