投稿者: yako77

Qu’est-ce qu’un moteur à entraînement direct ?

Les servomoteurs à courant alternatif utilisent normalement un mécanisme intermédiaire (réducteur de vitesse, courroie, chaîne, etc.) pour extraire efficacement un couple important.
En revanche, un moteur à entraînement direct est un moteur qui couple directement le moteur et la charge (objet entraîné) et transmet la puissance et le mouvement.

Les principaux avantages des moteurs à entraînement direct sont les suivants :

• Gain de place
  Les réducteurs qui génèrent des couples importants sont structurellement volumineux et nécessitent un espace considérable, alors que les moteurs à entraînement direct ne nécessitent pas de réducteur, de sorte que l’ensemble du système d’entraînement peut être peu encombrant et compact.
• Sans entretien
  Dans le cas des combinaisons servomoteur à courant alternatif et réducteur de vitesse, des opérations de démontage, de nettoyage et d’ajustement de l’assemblage sont nécessaires pour éliminer la poudre métallique, la graisse détériorée, etc. En revanche, les moteurs à entraînement direct ont une structure simple, sans pièces coulissantes d’engrenage elles-mêmes, et ne nécessitent en principe aucun entretien. De plus, comme ils n’ont pas de mécanisme de décélération, il n’y a pas de risque de pannes ou de dommages, même si le moteur est soumis à une accélération ou à une décélération rapide.
• Une grande réactivité
  Les pièces rotatives à faible inertie et la rigidité accrue du système d’entraînement permettent de refléter directement les caractéristiques de contrôle du servo, améliorant ainsi les performances de la machine.
• Réalisation d’un contrôle de vitesse de haute précision
  Les moteurs à entraînement direct ne nécessitent pas de réducteur, il n’y a donc pas de jeu, et le grand nombre de pôles du moteur ainsi que les faibles fluctuations du couple de sortie permettent une grande stabilité de la vitesse.

Principe des moteurs à entraînement direct

La structure d’un moteur à entraînement direct se compose de quatre parties principales : la partie fixe (stator), la partie tournante (rotor), les roulements et le capteur pour détecter la position de rotation (encodeur).

Des roulements à rouleaux croisés sont souvent utilisés pour les roulements, qui peuvent supporter des charges radiales, axiales et des moments avec un seul roulement, ce qui permet d’obtenir des roulements plus minces et nettement plus rigides que les roulements à billes à contact oblique à deux rangées. De plus, le jeu réglable des roulements permet d’appliquer une précharge, ce qui se traduit par une rotation très précise.

En combinaison avec un codeur à haute résolution, un contrôle de précision est possible. Alors que les servomoteurs à courant alternatif généraux ont 8 à 12 pôles, les moteurs à entraînement direct ont plus de 20 pôles et les grands moteurs à entraînement direct ont plus de 100 pôles, ce qui permet une faible ondulation du couple et un couple élevé.

Utilisations des moteurs à entraînement direct

Les moteurs à entraînement direct peuvent être utilisés comme source d’entraînement pour une large gamme d’équipements nécessitant des performances plus élevées et un meilleur respect de l’environnement.

Ils sont principalement utilisés dans les entraînements de précision pour divers processus de fabrication de semi-conducteurs, les entraînements de transport à grande vitesse pour le traitement et l’inspection de composants électroniques fins, et les entraînements d’essai d’endurance pour les transmissions automobiles, les moteurs, etc.

Ils sont également utilisés pour les entraînements de traitement et de transport des grands panneaux plats, des panneaux solaires, etc., les entraînements stables à très basse vitesse pour les instruments astronomiques, les entraînements de meulage fin pour les lentilles optiques et les entraînements d’alimentation de précision pour le moulage de films à haute performance.

Principaux secteurs et équipements où les moteurs à entraînement direct sont utilisés

• Industrie des semi-conducteurs et des composants électroniques
  Équipement de découpe des plaquettes, monteurs, manipulateurs d’essai, équipement de transfert des plaquettes, équipement de chanfreinage des plaquettes, équipement de meulage, équipement d’inspection, etc
• Industrie automobile
  Testeurs de couple, testeurs d’endurance, testeurs de direction, machines de traitement des pièces, équipements de transport, etc.
• Industrie des écrans plats
  Equipement de laminage, scribers, équipement d’inspection, équipement de traitement au laser, etc.
• Industrie des machines de transformation et d’impression
  Équipement de formation de film, équipement d’étirement, enrobeuses de rouleaux, mécanismes de déroulement et d’enroulement, équipement de laminage, machines d’impression PE, machines d’impression sérigraphique, machines d’impression rotative, etc.
• Industrie des équipements alimentaires
  Boucheuses, équipements de transport des aliments, machines de remplissage, etc.

Qu’est-ce que le titane ?

Le titane est un métal léger et solide, d’un éclat blanc argenté, représenté par le symbole chimique Ti et le numéro atomique 22.

Il est largement utilisé dans des domaines hautement techniques tels que l’aéronautique et l’automobile, car il est extrêmement résistant à la corrosion et à la chaleur. Il est également biocompatible et on le trouve dans des dispositifs médicaux tels que les articulations artificielles et les implants dentaires.

En revanche, il est extrêmement dur et nécessite des techniques de traitement spécialisées. Il réagit avec l’oxygène de l’air pour former un film d’oxyde à la surface, d’où la nécessité de prendre des mesures particulières lors du soudage et de la transformation.

Utilisations du titane

Voici quelques-unes des utilisations typiques du titane :

• Avions
  Cadres, ailes, trains d’atterrissage, pièces de moteur, etc.
• Automobiles
  Pièces de moteur, systèmes d’échappement, suspension, roues, etc.
• Équipement médical
  Articulations artificielles, implants dentaires, outils et instruments chirurgicaux, dispositifs médicaux, etc.
• Électronique
  Boîtiers de smartphones et de tablettes, bornes de contact de composants électroniques, cartes de circuits électroniques, etc.
• Industrie chimique
  Tuyauterie, récipients de réaction, boulons, écrous ou autres dans les usines chimiques et l’industrie pétrolière et gazière.
• Articles de sport
  Cadres de bicyclettes, raquettes de tennis, clubs de golf, cannes à pêche, etc.
• Industrie manufacturière
  Outils, pièces de machines, moules, pièces moulées, etc.
• Industrie de l’énergie
  Échangeurs de chaleur, tuyauteries, pales de turbines ou autres pour les centrales thermiques et nucléaires.

Propriétés du titane

1. Léger et très résistant

Le titane est un métal léger mais extrêmement résistant. Il dispose d’une densité d’environ 4,5 (g/cm3), alors celle du fer est d’environ 7,9 (g/cm3) – soit environ la moitié de la masse du fer. Le titane est un métal à structure hexagonale en couches serrées, et cette structure est liée à sa résistance. La structure hexagonale compacte est une structure dans laquelle les atomes et les molécules sont densément emballés dans un arrangement.

2. Résistance à la corrosion

Le titane est un matériau très résistant à la corrosion et peut supporter des environnements chimiques tels que les acides, les alcalis et l’eau de mer. La raison principale est que le titane réagit avec l’oxygène de l’air, formant une fine pellicule d’oxyde. Ce film d’oxyde est très résistant et protège la surface du titane des substances corrosives telles que les acides, les bases et l’eau de mer.

Il s’agit également d’un métal chimiquement stable. Même lorsqu’il est exposé à des environnements chimiques tels que les acides, les alcalis et l’eau de mer, la structure cristalline et les propriétés du titane le rendent résistant à l’altération et à la corrosion. De plus, sa faible perméabilité aux ions d’oxygène entraîne la formation d’un film d’oxyde plus stable, ce qui améliore sa résistance à la corrosion.

Une autre raison est sa résistance aux réactions électrochimiques au contact d’autres métaux. Cela a pour effet de réduire la progression de la corrosion.

3. Résistance à la chaleur

Le titane a un point de fusion élevé de 1 668°C et possède des propriétés physiques stables même à des températures élevées. De plus, son film d’oxyde est stable à haute température et n’est pas dégradé par l’oxydation thermique. Cela en fait un matériau adapté aux environnements à haute température.

La première raison est que le titane est résistant à l’oxydation à haute température. Un film d’oxyde se forme alors à sa surface lorsqu’il est exposé à des gaz chauds tels que l’oxygène, l’azote, l’hydrogène et le carbone. Cela permet de protèger les pièces métalliques.

Comme ils sont également résistants à la corrosion à haute température, ils peuvent être utilisés pendant de longues périodes. En effet, le film d’oxyde le protège contre les acides, les alcalis, l’eau de mer, les sels fondus et d’autres substances chaudes et corrosives.

De plus, sa résistance peut être maintenue à des températures élevées, ce qui explique pourquoi il est préféré pour des composants mécaniques dans des environnements à haute température. Il est également résistant au fluage (déformation plastique) à haute température et peut supporter une utilisation prolongée.

4. Résistance à l’usure

La raison de la grande résistance à l’usure du titane est également due au film d’oxyde se formant à sa surface. Effectivement, il réagit avec l’oxygène de l’air pour former un film d’oxyde de titane à la surface. Ce dernier se révèle si dur et si résistant à l’usure que même si le matériau en titane lui-même s’use, le film s’écaille et la surface se régénère.

Le titane est également très dur et solide. Il peut donc résister aux impacts et aux forces physiques.

Types de titane

Il existe de nombreux types de titane, dont les suivants :

1. Dioxyde de titane

Il s’agit d’une substance poudreuse blanche utilisée comme photocatalyseur, peinture, additif alimentaire, colorant pour papier et plastique, absorbeur d’UV, etc.

2. Carbure de titane

Il s’agit d’un alliage de titane et de carbone à haute dureté. Il est utilisé dans les outils de coupe et les pièces de précision pour l’usinage.

3. Nitrure de titane

Il s’agit d’un alliage de titane et d’azote, d’une grande dureté et d’une grande résistance à l’usure ainsi qu’à la corrosion. Il est utilisé pour les matériaux de revêtement, les outils de coupe et les roulements.

4. Carbure de titane et de silicium

Il est composé de trois éléments – le titane, le silicium et le carbone – présentant une grande solidité à haute température et une excellente résistance à la chaleur. Il est utilisé dans les composants des moteurs d’avion, les barres de contrôle des centrales nucléaires et les disques de frein des trains à grande vitesse.

Autres informations sur le titane

1. Faible conductivité thermique

La structure cristalline du titane présente une structure hexagonale en paquet serré dans laquelle les atomes sont disposés de manière très serrée. Cela a pour effet de limiter la conduction efficace de l’énergie thermique entre les atomes.

La liaison relativement forte entre les atomes du titane restreint également les vibrations et le transfert d’énergie entre les atomes. De ce fait, la conduction efficace de l’énergie thermique est entravée, faisant du titane un mauvais conducteur thermique.

2. Non magnétique

Le titane pur et les alliages de titane courants sont généralement non magnétiques et présentent peu ou pas de propriétés magnétiques. Toutefois, le magnétisme peut être présent dans certains de ses alliages.

3. Résistance à l’oxydation

Le titane est résistant à l’oxydation, même dans des environnements à haute température. Dans l’oxygène normal ou dans l’air, la surface du titane réagit avec l’oxygène pour former un film d’oxyde de titane (oxyde de titane). Ce dernier est très fin, solide et adhérent. De plus, il protège la surface du titane de l’oxygène et d’autres oxydes.

4. Biocompatibilité

Le titane est un métal biocompatible. Le film d’oxyde formé à la surface joue un rôle important. En effet, il s’agit d’une couche protectrice très fine et résistante, chimiquement stable, qui facilite l’interaction avec les tissus biologiques et favorise la croissance des cellules et des tissus osseux.

De plus, le titane ne réagit pas dans la plupart des cas lorsqu’il entre en contact avec les tissus et les organismes humains. Il n’a donc que très peu d’effets ou d’effets secondaires sur l’organisme. Par conséquent, il s’agit d’un métal qui présente un faible risque de provoquer des réactions allergiques et des inflammations.

5. Phénomène de ramollissement

Le titane peut résister à des températures élevées, mais s’il est exposé à des températures élevées pendant de longues périodes, un ramollissement peut se produire. Ce phénomène est dû à une modification de sa structure cristalline, ce qui réduit sa résistance.

Qu’est-ce qu’un mandrin ?

Un mandrin est l’organe d’entraînement mécanique utilisé dans les machines d’usinage et d’assemblage pour saisir la pièce à usiner (le matériel à traiter) ou l’outil d’usinage.

Plus précisément, un mandrin est une main motorisée fixée au bras d’un robot ou à la partie d’une fraiseuse ou d’une perceuse qui fixe l’outil de coupe.

Il existe différents types de mandrins pour différentes applications, et ils peuvent être montés de différentes manières.

Utilisations des mandrins

L’utilisation d’un mandrin dépend de l’objectif que l’on souhaite atteindre. Les applications typiques sont énumérées ci-dessous.

1. Saisir la pièce à usiner ou le matériau à traiter

Par exemple, le mandrin est utilisé comme une main sur un bras de robot. Si la pièce doit être saisie sans être endommagée, du silicone ou un matériau similaire est fixé à l’extrémité du mandrin afin de contrôler la force de préhension. De la même manière, diverses innovations sont apportées pour répondre aux différents besoins. 

2.Serrer l’outil utilisé pour traiter la pièce à usiner

Par exemple, les mandrins sont utilisés pour serrer l’outil qui traite la pièce sur une fraiseuse ou une perceuse.

Types de mandrins

Il existe différents types de mandrins, chacun ayant ses propres caractéristiques. Les mandrins types et leurs caractéristiques sont énumérés ci-dessous.

1. Mandrins à défilement

Il est doté d’une came de défilement interne. Toutes les mâchoires sont verrouillées, de sorte que la simple rotation de la poignée en un point entraîne toutes les mâchoires simultanément. Il convient, par exemple, pour le serrage de pièces cylindriques, car tous les mors se déplacent en tandem et dans le même mouvement.

2. Mandrin indépendant

Contrairement au mandrin à volute, le mandrin indépendant est un mandrin dans lequel toutes les mâchoires sont entraînées indépendamment les unes des autres. Comme chaque mors est indépendant, la quantité de mouvement peut être réglée pour chaque mors. Les mandrins indépendants sont utilisés pour serrer des pièces de forme complexe.

3 Mandrins magnétiques

Ces mandrins utilisent des électro-aimants ou des aimants permanents et sont maintenus en place par attraction magnétique.

4. Mandrins à vide

Ces mandrins créent un vide et utilisent la force pour saisir l’objet. Ils sont utilisés lorsqu’il s’agit de saisir des pièces légères ou de petite taille, ou lorsque l’utilisation de mâchoires dures risque d’endommager la pièce.

Qu’est-ce qu’une machine à ruban adhésif ?

Les machines à ruban adhésif sont des machines qui scellent à chaud des composants électroniques sur du ruban et les enroulent sur des bobines. Elles sont principalement utilisées dans le processus de montage en surface de puces semi-conductrices sur des substrats. Le processus permet le retrait séquentiel et l’approvisionnement stable des composants électroniques intégrés dans la bande.

Il existe deux types de machines à ruban adhésif : les machines automatiques, qui exécutent l’ensemble du processus automatiquement, et les machines semi-automatiques, qui scellent les composants électroniques avec un ruban de couverture et les enroulent sur une bobine. Des tambours d’enroulement sont nécessaires pour enrouler la bande sur les bobines, mais ils doivent avoir une grande précision de surface pour réduire la déformation du tambour.

Utilisations des machines à ruban adhésif

Dans les lignes de production de semi-conducteurs, les machines à ruban adhésif sont soit intégrées dans le processus de montage en surface, soit utilisées hors ligne pour enrouler sur des bobines le ruban contenant les composants électroniques intégrés et fournir les bobines à la ligne de montage. Cela permet de garantir que les composants électroniques peuvent être fournis de manière stable et rapide.

On utilise également des machines à ruban adhésif qui combinent la fonction normale d’intégration des composants électroniques et d’autres pièces dans le ruban avec un ruban de couverture avec la fonction d’inspection et de ré-enroulement des seules bonnes pièces ou d’alignement et d’enroulement de pièces disparates.

Principe des machines à ruban adhésif

Les machines à ruban adhésif produisent des rubans continus qui constituent l’une des méthodes d’emballage permettant d’utiliser les composants microélectroniques pour le montage en surface. Une série d’indentations concaves, appelées poches, sont réalisées dans un ruban en plastique ou en papier appelé ruban porteur gaufré. Les composants électroniques ou autres sont ensuite placés un par un dans chaque poche, puis recouverts d’une bande de recouvrement et scellés. La bande de couverture est généralement constituée d’une bande thermique, qui est ensuite enroulée sur une bobine.

Outre les machines à ruban adhésif à fonction unique, il existe également des machines à ruban adhésif qui sont combinées avec des processus avant et après le processus de montage. Par exemple, les diodes électroluminescentes sont alimentées par un chargeur de pièces, contrôlées sur un plateau tournant, placées dans une poche sur le ruban porteur et dont l’orientation est vérifiée par une caméra. Elles sont ensuite scellées avec une bande de recouvrement et enroulées sur une bobine. De nombreuses machines combinées sont également utilisées. Comme par exemple, de petits commutateurs pour appareils mobiles sont acheminés par un chargeur de pièces et, après une inspection caractéristique, les bons commutateurs sont scotchés et les commutateurs défectueux sont classés.

Qu’est-ce qu’un serveur de périphérique ?

Un serveur de périphérique est un dispositif qui permet aux appareils qui ne peuvent pas être connectés à un réseau de l’être à l’aide d’une interface série ou d’un port USB.

Les appareils connectés aux ports série (RS-232C) ou USB, qui sont encore largement utilisés aujourd’hui, ne peuvent pas être connectés directement au réseau en raison de méthodes de communication différentes. Pour connecter de tels appareils à un réseau, la méthode de communication doit être convertie dans ce serveur de périphérique.

Si les appareils peuvent être connectés au réseau via ce serveur, ils peuvent être utilisés à partir de plusieurs PC.

Utilisations des serveurs de périphériques

Les serveurs de périphériques sont utilisés pour connecter au réseau des appareils dotés d’interfaces série ou de ports USB qui ne peuvent pas être connectés au réseau. Par exemple, certaines imprimantes et certains scanners plus anciens. Ces derniers ne peuvent pas être mis en réseau, mais peuvent l’être en utilisant un serveur D’Appareils.

Grâce à la mise en réseau, ils peuvent être utilisés à partir de plusieurs ordinateurs. Il est également possible d’installer un clavier et une souris sur le lieu de travail et d’utiliser le PC principal à distance. Les dispositifs USB qui ne sont pas mis en réseau doivent être installés à proximité de l’ordinateur auquel ils sont connectés.

Ces dispositifs USB peuvent être mis en réseau avec un serveur de périphérique afin d’éliminer les restrictions liées au lieu d’installation et à la longueur des câbles. De plus, il existe des serveurs de périphériques qui peuvent établir un réseau via l’Internet ainsi qu’un réseau local. L’utilisation de ceux-ci via Internet permet la construction de grands systèmes.

Principe des serveurs de périphériques

Ces serveurs convertissent les anciens appareils série qui ne disposent pas d’un port Ethernet en un mode de communication. Cela leur permet d’être connectés à une interface Ethernet.

Il existe trois modes de conversion :

1. Le mode COM réel

Un port COM local virtuel est créé sur l’ordinateur hôte. Une connexion est ensuite établie entre l’hôte et le serveur en série. Celui-ci est utilisé comme un port série vers le serveur de périphérique. Il  permet le transfert de données et l’utilisation des signaux de ligne du port série pour les opérations.

2. Le mode socket

En utilisant une API standard appelée “sockets”, il est possible d’accéder aux serveurs de périphériques en série sur un réseau TCP/IP sans avoir besoin d’installer un pilote.

3. Le mode de partage de port

Il s’agit d’un mécanisme qui permet à deux ordinateurs hôtes ou plus de partager l’accès à un port sur un seul serveur de périphériques dans la configuration de ce dernier. Il permet également à plusieurs hôtes de recevoir des données provenant du même appareil.

Types de serveurs de périphérique

Le type de serveur de périphérique utilisé dépend de l’objectif de connexion au réseau des dispositifs dotés de ports USB ou d’interfaces série.

1. Les serveurs de périphériques embarqués

Les serveurs de périphériques embarqués sont de très petits serveurs d’appareils qui sont intégrés à l’équipement. Ils disposent de fonctionnalités minimales, mais permettent de connecter facilement de petits appareils à un réseau.

2. Les serveurs de périphériques en série

Les serveurs dotés d’interfaces de communication en série, qui sont souvent utilisés dans le domaine industriel, peuvent être facilement connectés à un réseau. Ils permettent également aux appareils de communiquer entre eux, de collecter des données et de contrôler des appareils dans diverses applications.

3. Les serveurs de périphériques USB

Ces serveurs de périphériques USB sont utilisés dans les petits réseaux. Ils permettent à tous les périphériques dotés d’une interface USB, tels que les scanners, les webcams et les clés USB, d’être connectés au réseau et d’être partagés par plusieurs ordinateurs.

De plus, les serveurs de périphériques USB qui prennent en charge la communication Internet à grande vitesse “Gigabit Ethernet” peuvent être utilisés pour la communication à grande vitesse. Cela les rend appropriés pour des systèmes tels que les appareils audio et les webcams USB où la quantité de données communiquées est importante et où les retards dans le transfert de données ne sont pas acceptables.

4. Les serveurs de périphériques via Internet

Les serveurs de périphériques ayant la capacité de se connecter via l’Internet permettent de construire des systèmes de surveillance et de gestion à distance. Dans le passé, l’introduction d’un tel système posait un problème de coût. Toutefois, grâce aux serveurs de périphériques, il est aujourd’hui possible d’introduire un tel système à faible coût, étant donné qu’il n’est pas nécessaire d’utiliser des lignes dédiées.

Qu’est-ce qu’un capteur de couple ?

Les capteurs de couple sont des capteurs qui convertissent le couple d’un équipement rotatif ou stationnaire, tel qu’un moteur, en une quantité électrique à mesurer. Dans les équipements rotatifs, la torsion de l’arbre en rotation est convertie en une quantité électrique à l’aide de jauges de contrainte et transmise à la partie stationnaire à l’aide d’une bague collectrice ou d’une radio, où le couple transmis et les fluctuations du couple sont mesurés. Des mesures stables peuvent être effectuées dans des plages de rotation allant de l’arrêt à la haute vitesse.

Les capteurs de couple sont utilisés pour la recherche, les essais et l’inspection des équipements rotatifs. La sélection du capteur doit tenir compte de la rotation ou de la non-rotation, de la vitesse, des conditions environnementales et des conditions de montage.

Utilisations des capteurs de couple

Dans le développement automobile, le couple est mesuré sur une large gamme de moteurs, de transmissions, d’arbres de transmission, d’essieux, de moteurs et d’équipements auxiliaires. Ils sont utilisés pour examiner la résistance de chaque axe lors d’essais au banc et d’essais de conduite, pour analyser les vibrations de torsion en analysant la fréquence des fluctuations de couple, et pour résoudre les bruits et les vibrations causés par les fluctuations de couple du moteur.

Les testeurs de moteurs sont utilisés pour tester les performances des moteurs en installant un capteur de couple entre le moteur d’essai et un dispositif de charge. La charge utilise un frein à poudre ou un frein à hystérésis pour mesurer le couple de sortie par rapport à la vitesse de rotation.

Elle est également utilisée pour mesurer la charge de rotation sur le rouleau. Un capteur de couple placé entre le moteur d’entraînement et le rouleau mesure le couple lors de l’alimentation en papier ou en feuille afin de déterminer les conditions optimales.

Principe des capteurs de couple

Les capteurs de couple sont disponibles avec des capteurs à jauge de contrainte pour les types non rotatifs et avec des capteurs magnétostrictifs, à jauge de contrainte ou à différence de phase pour les types rotatifs. Le type à jauge de contrainte est souvent utilisé car il est supérieur en termes de précision et de stabilité. L’extraction de signaux à partir de corps rotatifs utilise des bagues collectrices à contact, des transmissions d’émetteurs FM sans contact, des dispositifs optiques et des transmissions de transformateurs rotatifs.

Le type à jauges de contrainte utilise quatre jauges assemblées en pont pour assurer la compensation du point zéro et la compensation de la température afin d’accroître la précision. Les jauges de contrainte sont fixées à la surface de l’arbre à mesurer dans deux directions orthogonales à un angle de 45° par rapport à l’axe de rotation, la quantité de contrainte est mesurée et convertie en couple.

Le type magnétostrictif utilise un matériau magnétostrictif sur l’arbre et l’excite avec une bobine du côté fixe pour mesurer le changement de perméabilité magnétique, ce qui permet de mesurer le couple sans contact.

Le type à différence de phase transmet la différence de phase entre deux engrenages magnétiques au moyen d’un capteur électromagnétique sans contact, mais il présente l’inconvénient d’être de grande taille.

Le couple peut également être mesuré par des méthodes capacitives, à ressort, optiques et piézoélectriques. Les données transmises par l’une ou l’autre de ces méthodes sont converties de la quantité de déformation en couple en utilisant le module d’élasticité du matériau utilisé.

Qu’est-ce qu’un accumulateur nickel-hydrure métallique ?

Les accumulateurs nickel-hydrure métallique ou NIMH sont un type de piles rechargeables qui peuvent être chargées et déchargées, en utilisant un alliage de stockage d’hydrogène pour l’électrode négative et de l’hydroxyde de nickel pour l’électrode positive.

Par rapport aux piles nickel-cadmium, qui utilisent également du nickel pour l’électrode positive, les accumultauers nickel-hydrure métallique sont plus chères car ils utilisent un alliage de stockage d’hydrogène au lieu du cadmium, mais ils peuvent être chargés et déchargés en utilisant un courant élevé et ont une grande capacité par unité de masse.

Ils se caractérisent également par un effet mémoire relativement faible (l’effet d’une chute de tension pendant la décharge si la batterie est rechargée à plusieurs reprises sans être complètement déchargée) par rapport à d’autres batteries rechargeables, et peuvent être utilisées de manière répétée sans dégradation des performances.

Utilisations des accumulateurs nickel-hydrure métallique

Les accumulateurs nickel-hydrure métallique sont utilisés pour tirer parti de leurs performances élevées et de leur longue durée de vie. Ils sont utilisés dans les batteries de voiture, les ordinateurs portables et les piles sèches, où une puissance et une fiabilité élevées sont requises.

Ces dernières années, les batteries lithium-ion, qui ne souffrent pas d’effets de mémoire ou d’autodécharge et qui ont une plus grande capacité par unité de masse et une tension de fonctionnement plus élevée, ont fait leur apparition, mais ils continuent d’être utilisés en combinaison en raison de leurs caractéristiques d’entrée-sortie et de leurs coûts de production supérieurs.

Principe des accumulateurs nickel-hydrure métallique

1. Composition des accumulateurs nickel-hydrure métallique

Un accumulateur nickel-hydrure métallique se compose d’électrodes (électrode positive : oxyhydroxyde de nickel, électrode négative : alliage de stockage d’hydrogène), d’un séparateur tel qu’un tissu non tissé d’oléfine et d’une solution d’hydroxyde de potassium en tant qu’électrolyte. Dans le cas des piles sèches, ces structures enroulées sont contenues dans une boîte.

2. Réactions de charge et de décharge dans les accumulateurs nickel-hydrure métallique

Pendant la décharge d’un accumulateur nickel-hydrure métallique, à l’électrode positive, l’oxyhydroxyde de nickel reçoit des électrons en présence d’eau, produisant de l’hydroxyde de nickel et des ions hydroxyde. À l’anode, des ions hydrogène et des électrons sont libérés de l’alliage de stockage d’hydrogène en présence d’ions hydroxyde, produisant de l’eau.

Lors de la décharge, la réaction se produit en sens inverse : à l’électrode positive, les ions hydroxyde réagissent avec l’hydroxyde de nickel pour produire de l’oxyhydroxyde de nickel et libérer des électrons. À l’anode, l’hydrogène est adsorbé en fournissant des électrons.

La charge et la décharge d’un accumulateur nickel-hydrure métallique s’effectuent par une réaction simple qui implique l’adsorption d’hydrogène et la production d’eau. Par exemple, les accumulateurs au plomb utilisés dans les batteries de voiture sont chargés et déchargés par une réaction de précipitation-dissolution des électrodes, de sorte que des charges et décharges répétées entraînent inévitablement une détérioration des électrodes. Les accumulateurs nickel-hydrure métallique ne subissant pas ce mode de dégradation, ils peuvent être utilisée de manière semi-permanente tant que les électrodes elles-mêmes ne se détériorent pas, et peuvent donc être considérées comme des piles à longue durée de vie.

3. Électrodes des accumulateurs nickel-hydrure métallique

Dans le passé, les coalliages étaient principalement utilisés comme alliage de stockage de l’hydrogène pour l’électrode négative afin d’obtenir une capacité élevée, mais on s’est orienté vers des électrodes sans cobalt, principalement pour des raisons de coût. La recherche et le développement ont progressé et des alliages de stockage d’hydrogène à haute capacité ont été développés même sans cobalt. En ce qui concerne la cathode, l’oxyhydroxyde de nickel à l’état chargé est très conducteur, mais l’hydroxyde de nickel à l’état déchargé est un isolant, ce qui pose des problèmes tels que la perte de trajectoires d’électrons pendant la décharge. C’est pourquoi de l’oxyhydroxyde de cobalt ou d’autres matériaux sont ajoutés pour assurer la conductivité.

Autres informations sur les accumulateurs nickel-hydrure métallique

Caractéristiques des accumulateurs nickel-hydrure métallique

1. Caractéristiques des accumulateurs
La tension nominale d’un accumulateur nickel-hydrure métallique est de 1,2 V, soit la même que celle d’un accumulateur au nickel-cadmium. Cela s’explique par le fait que les réactions utilisées pour la charge et la décharge sont similaires. La tension nominale des batteries plomb-acide est de 2,0 V et la tension nominale des batteries lithium-ion est de 3,7 V, ce qui en fait des batteries à tension relativement faible. Comme ces batteries peuvent facilement transporter un courant important, elles sont utilisées dans les équipements qui nécessitent une puissance élevée, comme les voitures hybrides.

Les accumulateurs nickel-hydrure métallique ont un effet mémoire (le fait qu’une recharge répétée fasse chuter la tension de la pile, réduisant ainsi la capacité disponible) et un effet d’inertage. Lorsqu’elles sont utilisées, la compréhension des caractéristiques de la batterie permet d’optimiser sa durée de vie.

2. Sécurité
En principe, les explosions et les incendies de batteries sont provoqués par des étincelles provenant de courts-circuits, qui enflamment les solvants organiques contenus dans l’électrolyte.

Le solvant de l’électrolyte d’un accumulateur nickel-hydrure métallique est de l’eau, de sorte que même si une étincelle se produit, il ne s’enflammera pas. Par conséquent, les mécanismes de contrôle du courant et de la tension n’ont pas besoin d’être conçus de manière aussi rigoureuse que dans les batteries lithium-ion, ce qui réduit les coûts de production. Ce coût inférieur est l’une des raisons pour lesquelles les accumulateurs nickel-hydrure métallique sont encore largement utilisées dans l’industrie.

3. Impact sur l’environnement
Les batteries lithium-ion, les batteries plomb-acide et les batteries nickel-cadmium contiennent des substances dangereuses ayant un impact élevé sur l’environnement (par exemple, le cadmium contenu dans les batteries nickel-cadmium est un agent causal de la maladie itai-itai, l’une des quatre principales maladies dues à la pollution), mais l’impact environnemental des composants des batteries nickel-hydrogène est plus faible que celui de ces batteries et l’électrolyte ne contient pas de solvants organiques. L’électrolyte est également exempt de solvants organiques, ce qui en fait une batterie de stockage respectueuse de l’environnement.

Qu’est-ce que le nylon ?

Le nylon est une résine plastique appelée polyamide, synthétisée à partir du pétrole, qui est fondue et transformée en fibres.

La résine de nylon est décrite dans la section “autres informations sur le nylon” au bas de cette page.

Développé par la société américaine DuPont en 1935, il est principalement utilisé comme matériau pour les bas féminins depuis sa production industrielle. Le polyester est également bien connu en tant que résine de fibres synthétiques et occupe la première place en termes de production, le nylon étant la deuxième. Il est également facile à teindre et est utilisé dans un large éventail d’utilisations, principalement dans l’habillement.

Utilisations du nylon

Le nylon est principalement utilisé dans l’industrie textile. Développé sur la base du concept “plus fin que la soie d’araignée et plus dur que l’acier”, il est utilisé non seulement pour les vêtements en général, mais aussi pour les combinaisons spatiales et a été utilisé dans les célèbres combinaisons spatiales Apollo.

En raison de sa grande résistance, il est également utilisé dans de nombreux autres domaines que l’habillement et constitue le matériau de choix pour les sacs, les lignes de pêche, les cordes et d’autres produits difficiles à casser, quelle que soit leur épaisseur.

Types de nylon

Il existe différents types de nylon synthétisés à partir de polyamide. Les deux types les plus connus sont le nylon 6 et le nylon 6,6.

1. Nylon 6

Le nylon 6 est obtenu par une réaction d’ouverture de cycle de l’ε-caprolactame, tandis que le nylon 6,6 est obtenu par une réaction de polymérisation de l’acide adipique et de l’hexaméthylènediamine. Tous deux présentent d’excellentes propriétés de durabilité, de légèreté, d’élasticité et d’absorption de l’humidité, mais le nylon 6 est souvent utilisé pour les besoins quotidiens tels que les vêtements en raison de son excellente aptitude à la teinture.

2. Nylon 6,6

Le nylon 6,6 possède une résistance mécanique et une résistance à la chaleur supérieures à celles du nylon 6. Il est donc utilisé dans les produits industriels nécessitant une plus grande solidité. Le nylon est aussi bon que le polyester en termes de résistance à la chaleur, de résistance mécanique et de résistance chimique. Toutefois, le nylon est supérieur en termes d’absorption de l’humidité et de capacité de teinture, deux caractéristiques essentielles pour les vêtements. L’inconvénient est qu’il est sensible aux rayons ultraviolets, qui peuvent provoquer une décoloration en cas d’exposition prolongée à la lumière du soleil.

Autres informations sur le nylon

À propos des résines de nylon

La résine de nylon est le nom générique du nylon 6, du nylon 6,6, du nylon 11, du nylon 12 et du nylon 46. Les résines nylon sont utilisées dans l’habillement, mais aussi dans les composants électriques, les voitures et d’autres pièces mécaniques.

1. Nylon 6
Le nylon 6 est l’une des résines de nylon les plus polyvalentes et est utilisé dans une grande variété de produits. En raison de son excellente résistance aux chocs et aux produits chimiques, il est utilisé non seulement dans l’habillement, mais aussi dans les pièces de machines.

2. Nylon 6,6
Le nylon 6,6 se caractérise par une résistance supérieure à celle des autres résines de nylon. Il présente également une excellente résistance à l’huile et à l’abrasion. Il est plus souvent utilisé dans les pièces de produits mécaniques que dans les vêtements, et se caractérise également par une résistance à l’isolation et un volume spécifique élevés. Par conséquent, il est souvent utilisé dans les cosses à sertir et les pièces de commutation pour les composants électriques.

3. Nylon 11
Le nylon 11 est une résine de nylon d’origine végétale qui peut être produite à partir de l’huile de ricin. Il est donc utilisé comme résine de nylon d’origine végétale disponible de manière stable. En tant que résine, il est très durable et ses performances ne se détériorent pas facilement, même après une utilisation à long terme. En raison de sa résistance aux acides, il est souvent utilisé dans les conteneurs de stockage de produits chimiques, les baignoires domestiques et les composants de traitement de l’eau.

4. Nylon 12
Le nylon 12 est une résine de nylon caractérisée par une excellente stabilité dimensionnelle. Il présente également une excellente résistance au froid et aux intempéries. C’est pourquoi il est souvent utilisé pour les câbles à fibres optiques et les gilets pare-balles, plutôt que pour les vêtements. Il présente également une excellente aptitude au façonnage, ce qui en fait un excellent produit pour le moulage de formes complexes.

5. Nylon 46
Le nylon 46 est une résine de nylon qui présente une excellente résistance à la chaleur et à l’huile. Il se caractérise également par une solidité et une résistance à la chaleur supérieures à celles du nylon 6,6. C’est pourquoi il est souvent utilisé dans des produits qui nécessitent une grande durabilité, tels que les isolocks.

Qu’est-ce que le nickel ?

Le nickel est un élément métallique d’un poids atomique de 58,71, représenté par le symbole de l’élément (Ni).

C’est un métal blanc argenté avec une densité de 8,9 (20°C), un point de fusion de 1 453°C, un point d’ébullition de 2 730°C et un coefficient de dilatation linéaire de 13,3 x 10-6/°C. Ce matériau présente une bonne résistance à la corrosion, une excellente ductilité et est facile à transformer.

Utilisations du nickel

Les produits contenant du nickel sont omniprésents. Il s’agit par exemple d’ustensiles de cuisine, d’équipements médicaux, de téléphones portables, de bâtiments et de générateurs.

L’un des plus importants est la batterie rechargeable, qui est utilisée dans le secteur de l’électronique, dans les systèmes d’alimentation de secours et dans les véhicules électriques. L’une de ces batteries est la batterie piles à hydrure métallique de nickel. Le nickel est utilisé dans l’électrode positive de ces piles.

Outre les piles à hydrure métallique de nickel, les matériaux actifs de cathode à base de nickel sont également utilisés dans les batteries lithium-ion. Bien que tous les matériaux actifs de cathode utilisés dans les batteries lithium-ion ne contiennent pas de nickel, celles à base de nickel constituent la matière première principale car il est plus facile d’augmenter la densité d’énergie et le rendement.

Caractéristiques du nickel

Le nickel est particulièrement résistant à la corrosion dans l’eau douce, l’eau de mer et les solutions alcalines. Alors que certaines personnes ont l’impression que “les métaux rouillent rapidement lorsqu’ils sont immergés dans l’eau de mer”, le nickel peut être utilisé en toute sécurité dans celle-ci grâce à sa forte résistance à la corrosion.

Le nickel est également résistant à la corrosion et à l’oxydation. Un métal très résistant mais qui résiste peu à la corrosion aurait des problèmes de durabilité, mais le nickel peut être utilisé pour résoudre ces problèmes. Une autre caractéristique du nickel est qu’il peut être allié à d’autres métaux pour créer une variété de matériaux.

Le nickel peut être facilement allié, de sorte que de nouveaux alliages sont créés en le croisant avec toutes sortes de métaux. Il peut être transformé à un coût relativement faible et est rentable. Le nickel a un point de fusion de 1 453 °C et une résistance thermique très élevée. En utilisant cette propriété lors de l’alliage, il est possible de créer des alliages résistants à la chaleur.

L’un des alliages de nickel les plus connus est le nichrome. Comme son nom l’indique, cet alliage est principalement composé de nickel et de chrome et est utilisé comme élément chauffant en raison de sa résistance électrique élevée.

Autres informations sur le nickel

1. Alliages de nickel

Les alliages contenant du nickel offrent généralement une meilleure résistance à la corrosion et une plus grande durabilité, une plus grande résistance aux changements de température et une large gamme de propriétés magnéto-électriques spéciales par rapport au matériau d’origine composé uniquement de métal. L’acier inoxydable est un alliage de fer, de nickel et de chrome et contient environ 8 à 12 % de nickel.

Les alliages à base de nickel ont une teneur en nickel encore plus élevée. Les alliages de nickel sont également utilisés pour fabriquer des pièces de monnaie, les pièces de 50, 100 et 500 yens étant des alliages de cuivre et de nickel.

2. Composés Contenant du Nickel

Outre la formation d’alliages avec d’autres métaux, le nickel est également produit industriellement dans des composés inorganiques, tels que les oxydes de nickel et les sels avec des composants acides comme l’acide sulfurique et l’acide chlorhydrique.

Oxyde de nickel (Ii)
Formule chimique : NiO, poudre jaune-vert foncé à grise. Insoluble dans l’eau, soluble dans l’acide chlorhydrique.
Utilisations : matière première pour les composants électroniques, les électrodes de batteries, les catalyseurs, les produits céramiques, etc.

Sulfate de nickel
Formule chimique : NiSO4, cristaux ou poudre de couleur verte. Facilement soluble dans l’eau, insoluble dans l’éthanol.
Utilisations : nickelage, catalyseur de nickel, colorant noir pour le zinc et le laiton, pigment pour les céramiques, matière première active pour les batteries lithium-ion.

Chlorure de nickel
Formule chimique : NiCl2, cristaux colonnaires verts, monocliniques, déliquescents. Facilement soluble dans l’eau et l’alcool.
Utilisations : galvanoplastie, réactif.

Carbonate de nickel
Formule chimique : NiCO3, cristaux ou poudre vert clair. Insoluble dans l’eau, soluble dans les acides.
Utilisations : catalyseur, pigment pour céramique, matière première pour les sels de nickel, galvanoplastie.

Nitrate de nickel
Formule chimique : Ni(NO3)2, cristaux monocliniques verts, déliquescents. Soluble dans l’éthanol et l’eau ammoniaquée.
Utilisations : matière première pour catalyseurs, agent de traitement de surface des métaux, matière première pour la galvanoplastie, batteries.