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Qu’est-ce qu’un four de traitement thermique ?

Un four de traitement thermique est un four qui améliore la structure et les propriétés des métaux par chauffage et refroidissement.

Le traitement thermique comprend la trempe, qui durcit le fer, et le revenu, qui le durcit.

La technologie du traitement thermique a été développée pour rendre les épées japonaises plus dures, plus tranchantes et moins susceptibles de se briser. Les fours de traitement thermique ont commencé à se développer au Japon après la Seconde Guerre mondiale. Avec les progrès technologiques de l’industrie sidérurgique, la technologie de ces fours a également connu de grands changements.

Les fours de traitement thermique comprennent les fours de placage, les fours de cémentation, les fours de brasage et les fours de recuit.

Ils consistent en une combinaison d’un four de chauffage et de refroidissement. La qualité du produit étant affectée, le four de traitement thermique le plus approprié doit être sélectionné en fonction du type de produit et du volume de production.

Utilisations des fours de traitement thermique

Les fours de traitement thermique sont utilisés dans les utilisations suivantes :

1. L’industrie alimentaire

Pendant les saisons chaudes de l’année, le problème des bactéries à l’origine d’intoxications alimentaires est abordé. De nombreuses bactéries sont tuées par le traitement thermique, d’où l’utilisation de ces fours. Dans les usines alimentaires, le matériel de production est stérilisé à environ 130°C pendant 30 minutes.

2. L’industrie automobile

Les fours de traitement thermique sont utilisés comme technologie pour soutenir la grande rigidité des véhicules. Les produits sont traités thermiquement sous un contrôle de température constant dans des fours continus à mailles ou à rouleaux.

Principe des fours de traitement thermique

Les fours de traitement thermique sont utilisés pour la “trempe”, le “revenu” et le “placage” de l’acier. Ils se composent d’une combinaison d’un four de chauffage et d’un four de refroidissement. C’est cette combinaison qui détermine particulièrement la qualité. Les fours de chauffage peuvent être divisés en deux grandes catégories : les “incinérateurs” et les “fours électriques”, dont les caractéristiques sont les suivantes :

1. Les incinérateurs

Les incinérateurs brûlent de la paraffine, de l’huile lourde, du GPL ou du gaz de ville comme combustible.

2. Les fours électriques

Des appareils de chauffage industriels sont utilisés pour augmenter la température du four, tandis que des systèmes à laser, à bobine et à faisceau sont disponibles pour un chauffage précis.

3. Les fours de chauffage

Le contrôle de la température et du temps est important pour garantir une qualité constante du produit dans les fours de chauffage. Elle est donc contrôlée par un enregistreur de température, qui avertit l’opérateur de tout écart par rapport aux conditions de température. Une fois les conditions dépassées, le produit se trouvant dans le four à ce moment-là peut se révéler défectueux.

4. Les fours de refroidissement

Les fours de refroidissement peuvent être “refroidis à l’air”, “refroidis à l’eau”, “refroidis à l’huile” ou “refroidis par le four”. Chacun d’entre eux dispose d’une vitesse de refroidissement différente. Dans le cas du refroidissement par four, les produits sortant du four sont refroidis naturellement sans être touchés, ce qui a pour effet de les recuire.

Structure des fours de traitement thermique

Dans un four de traitement thermique, le traitement thermique est un ensemble de chauffage et de refroidissement. Le processus diffère selon le type d’équipement de traitement thermique.

1. Le type discontinu

Les produits traités sont placés sur des rouleaux, puis dans le four. Après le chauffage et le maintien, les rouleaux sont déchargés et refroidis à l’aide d’un liquide de refroidissement. Ce type de traitement convient aux petites quantités.

2. Le type continu

Le chauffage et le refroidissement sont effectués en continu et peuvent être classés comme intermittents ou purement continus. Dans le cas du type intermittent, les fours de chauffage et de refroidissement sont séparés l’un de l’autre, tandis que le type continu pur est un type intégré. Ils conviennent aux grandes quantités de traitement.

Types de fours de traitement thermique

1. Les fours de forgeage

Les matériaux tels que les barres d’acier sont chauffés à une température appropriée avant d’être forgés pour les rendre plastiques.

2. Les fours de laminage

Les billettes, les brames et les billettes sont chauffées à l’état plastique et laminées en produits tels que les formes, les barres, les fils machine et les plaques en acier.

3. Les fours de normalisation

Ces fours servent à homogénéiser la microstructure de l’acier devenue non uniforme au cours de la coulée ou du forgeage, ainsi qu’à améliorer les propriétés mécaniques et l’usinabilité. Ils ont une capacité de chauffe d’environ 800-900°C et les produits sont ensuite refroidis à l’air.

4. Les fours de recuit

Ils éliminent les contraintes internes produites par l’usinage à froid. Contrairement à la trempe, le produit est chauffé puis refroidi lentement dans le four.

5. Les fours de trempe

Celui-ci durcit l’acier pour lui donner des propriétés d’usure et le trempe dans un bain d’eau ou d’huile après l’avoir chauffé.

6. Les fours de revenu

Les fours de revenu donnent de la ténacité à l’acier qui est devenu cassant pendant la trempe. Ils éliminent ainsi les contraintes résiduelles du processus de trempe pour empêcher la fissuration. L’acier trempé est chauffé à une température inférieure à 700°C et refroidi à l’air.

7. Les fours de cémentation

Ce four durcit la surface de l’acier et lui confère une résistance à l’usure. L’acier est chauffé dans un gaz métamorphique endothermique de cémentation pendant un certain temps. Il est ensuite trempé à une température légèrement supérieure à la température de transformation austénitique afin d’éviter les déformations.

8. Les fours de traitement thermique de l’aluminium

Ils éliminent les déformations causées par l’usinage et le retrait de refroidissement des pièces moulées. Ils garantissent ainsi des propriétés mécaniques adéquates en homogénéisant la microstructure.

Qu’est-ce qu’une pile à combustible ?

Une pile à combustible utilise l’énergie électrique générée lorsque l’hydrogène et l’oxygène réagissent pour former de l’eau. L’hydrogène est fourni à l’électrode de combustible et l’oxygène à l’électrode d’air à travers l’électrolyte pour provoquer une réaction. Par rapport à l’utilisation de combustibles fossiles, l’impact sur l’environnement est extrêmement faible et l’efficacité énergétique est excellente, de sorte qu’une variété d’utilisations existe.

Outre l’hydrogène lui-même, les combustibles fossiles tels que le gaz naturel, le GPL et le méthanol peuvent être utilisés comme source d’énergie en les reformant à l’aide d’un catalyseur, et sont utilisés en fonction du lieu et de l’utilisation.

Utilisations des piles à combustible

Lorsque les piles à combustible ont été mises au point, elles étaient installées dans les engins spatiaux pour extraire simultanément de l’électricité et de l’hydrogène. Aujourd’hui, leur utilisation la plus répandue est celle des générateurs domestiques.

Les générateurs domestiques à piles à combustible sont installés pour contribuer à la production d’électricité pendant les périodes de pointe et utilisent le gaz de ville comme source d’hydrogène pour la production d’électricité.

Un autre domaine qui attire l’attention est celui des véhicules à piles à combustible, qui présentent divers avantages tels qu’une longue autonomie sans besoin de recharge et un faible impact sur l’environnement. Ils sont maintenant sur le marché mais des problèmes restent à résoudre dans le développement des stations d’hydrogène et dans d’autres domaines lorsqu’ils sont compatibles avec un faible impact sur l’environnement.

Principe des piles à combustible

Il existe deux types de piles à combustible en fonction du type d’électrolyte utilisé : les piles à combustible à électrolyte polymère et les piles à combustible à oxyde solide.

La pile à combustible à électrolyte polymère se caractérise par l’utilisation d’une membrane échangeuse de cations à base de fluoropolymère comme électrolyte. Elle utilise du méthanol ou du gaz de ville comme combustible, en plus de l’hydrogène pur. En raison de leur structure relativement simple et de leur taille compacte, ces piles sont utilisées dans de nombreuses utilisations telles que les générateurs domestiques et les véhicules à piles à combustible. Des recherches sont actuellement menées pour réduire l’utilisation de catalyseurs à base de platine, ceux-ci étant coûteux.

Les piles à combustible à oxyde solide se caractérisent par l’utilisation de céramiques comme électrolytes et, comme le type d’électrolyte polymère, utilisent de l’hydrogène pur, du méthanol ou du gaz de ville comme combustible. La structure est plus simple que celle du type d’électrolyte polymère, l’efficacité théorique de la production d’énergie est plus élevée et les catalyseurs en platine coûteux ne sont pas nécessaires. Des vérifications et des améliorations sont en cours.

Avantages des piles à combustible

Les piles à combustible présentent les avantages suivants :

1. Rendement élevé de la production d’électricité :
   dans le cas de la production d’énergie thermique, la chaleur provenant de la combustion du combustible est utilisée pour produire de la vapeur, qui fait tourner une turbine pour produire de l’électricité. Dans ce cas, il y a perte d’énergie lorsque l’énergie chimique du combustible est convertie en énergie électrique par le biais de l’énergie thermique et cinétique. En outre, de l’énergie est également perdue lors du transport de l’électricité depuis la centrale électrique. En revanche, les piles à combustible domestiques ont un rendement de production d’électricité très élevé car elles convertissent l’énergie chimique directement en énergie électrique sans pertes de transmission.
2. Source d’énergie stable :
   l’hydrogène utilisé dans les piles à combustible peut être obtenu à partir de diverses matières premières telles que le gaz de pétrole liquéfié, le gaz naturel, le pétrole, le méthanol et la biomasse. Cela garantit un approvisionnement stable en combustible.
3. Faible impact sur l’environnement :
   la combustion d’un combustible, comme dans la production d’énergie thermique, produit non seulement du dioxyde de carbone, mais aussi des oxydes d’azote, des oxydes de soufre et d’autres polluants atmosphériques. Les piles à combustible, en revanche, sont très respectueuses de l’environnement car elles ne produisent que de l’eau lors de la production d’électricité.
4. Très silencieuses :
   les piles à combustible ne nécessitent pas de turbines ou autres équipements et génèrent de l’électricité à partir de réactions chimiques uniquement. Aussi, elles sont très silencieuses et génèrent très peu de vibrations.

Les piles à combustible présentent donc de très bonnes caractéristiques mais sont actuellement confrontées à des défis tels que des coûts élevés et une courte durée de vie.

Qu’est-ce que l’acroléine ?

L’acroléine est un aldéhyde insaturé avec une double liaison carbone-carbone.

Dans la nomenclature de l’UICPA, elle est désignée sous le nom de 2-propénal. Elle est également connue sous plusieurs noms communs, notamment aldéhyde acrylique et propénaldéhyde. Sa formule spécifique est CH2=CHCHCHO.

L’acroléine a un poids moléculaire de 56,06, un point de fusion de -88°C et un point d’ébullition de 53°C. À température ambiante, c’est un liquide incolore ou légèrement jaunâtre avec une forte odeur piquante. Elle est soluble dans l’eau, avec une solubilité de 20 g/100 ml (20 °C).

L’acroléine se forme également lors de la décomposition thermique des graisses et des huiles. Elle a une forte odeur piquante et est toxique. Elle est également très inflammable et peut être facilement enflammée par la chaleur ou des étincelles.

C’est pourquoi il est désigné par diverses lois et réglementations concernant les substances toxiques et inflammables. Il convient donc de faire preuve de prudence lors de la manipulation de l’acroléine.

Utilisations de l’acroléine

L’acroléine est utilisée comme matière première synthétique pour la glycérine et l’alcool allylique. Elle sert aussi d’agent de traitement des fibres et comme liant de réticulation, ainsi que de matière première dans la synthèse de produits pharmaceutiques tels que la méthionine. La production, le solvant et l’extraction d’osmium colloïdal, de rhodium et de ruthénium en sont d’autres exemples.

L’acroléine a également été employée dans le passé comme composant de résine dans les peintures, ce qui est rare de nos jours : les peintures à base de résine de silicone sont devenues la norme.

L’on sait également que, dans le corps humain, l’acroléine augmente dans le sang au début d’un infarctus cérébral. Lors d’un infarctus cérébral, les vaisseaux sanguins du cerveau se bouchent et les cellules environnantes se désagrègent. Au cours de ce processus, les polyamines qui s’échappent des cellules sont décomposées par la polyamine oxydase, ce qui entraîne une augmentation de l’acroléine dans le sang en tant que métabolite. L’acroléine est donc intéressante en tant que biomarqueur pour détecter le risque d’infarctus cérébral ou accident vasculaire cérébral asymptomatique.

Caractéristiques de l’acroléine

Le principe de l’acroléine est expliqué en termes de propriétés, de méthode de synthèse et de réactions chimiques.

1. Propriétés de l’acroléine

L’acroléine est la chaîne de composés aldéhydiques insaturés la plus simple du point de vue structurel, avec une double liaison carbone-carbone intramoléculaire et un groupe aldéhyde, représenté par CH2=CHCHCHO, avec un poids moléculaire de 56,07 et un liquide incolore ou jaune pâle à température ambiante avec une densité de 0,8389 (à 20 °C). Elle a également une odeur piquante.

Elle est très réactive et se polymérise facilement en un solide résineux. Elle est instable, surtout en présence de lumière, d’alcalis et d’acides forts. Comme l’oxydation et la polymérisation se produisent même à l’air, des inhibiteurs de polymérisation tels que l’hydroquinone sont souvent utilisés comme stabilisateurs.

2. Méthodes de synthèse de l’acroléine

Dans les méthodes de synthèse en laboratoire, l’acroléine est synthétisée en déshydratant le glycérol à l’aide d’un agent déshydratant tel que l’hydrogénosulfate de potassium. La méthode de synthèse industrielle courante consiste à faire passer des vapeurs chaudes de glycérol à travers du sulfate de magnésium.

3. Réactions chimiques de l’acroléine

L’acroléine est un composé carbonyle α,β-insaturé qui subit une addition 1,4 par un nucléophile. En tant qu’accepteur dans les réactions d’addition de Michael, il existe de nombreux exemples de réactions. Un exemple est la formation de 3-méthylthiopropanal dans le processus de synthèse de la méthionine.

La réduction produit également du propanol via le propionaldéhyde. En effet, la partie oléfinique est réduite avant le groupe aldéhyde.

Types d’acroléine

L’acroléine n’est pas largement fabriquée et vendue car c’est un composé instable. Elle est toutefois distribuée comme réactif de recherche.

En tant que réactif de recherche, elle est disponible dans le commerce sous les formes suivantes :

• 100 ug/mL ou 10 mg/mL en solution aqueuse.
• 100 ug/mL ou 1 000 ug/mL solution méthanol:eau = 9:1.
• Solution de paradioxane à 5,0 mg/ml.

Comme c’est un composé très instable, il s’agit généralement d’un réactif réfrigéré ou congelé. Si le produit est trouble en raison de la formation d’une forme polymérisée ou oxydée, il doit être purifié par distillation ou par d’autres moyens et utilisé dès que possible.

Qu’est-ce que l’acrylonitrile ?

L’acrylonitrile, abrégé AN, est un composé organique, un liquide transparent incolore à l’odeur sucrée, passant progressivement au jaune pâle sous l’effet de la lumière. Il est connu pour être soluble dans la plupart des solvants organiques, en particulier l’éthanol et l’acétone. Il s’agit d’un type de nitrile, également connu sous le nom d’acrylonitrile ou de cyanure de vinyle.

L’acrylonitrile a une formule moléculaire de CH2=CHCN, un poids moléculaire de 53,06, un point de fusion de -83 à -84°C, un point d’ébullition de 78°C. C’est une substance importante dans l’industrie chimique en tant qu’intermédiaire. Toutefois, elle est toxique et inflammable (point d’éclair de -1°C). Il convient également de faire preuve de prudence lors du stockage du produit car la polymérisation est provoquée par l’action de la lumière, de l’oxygène et des alcalis. Il s’agit d’un composé organique qui n’existe pas dans la nature et qui a été observé à plusieurs ppm dans les zones industrielles.

Utilisations de l’acrylonitrile

L’acrylonitrile se polymérise activement avec des acides et des bases fortes pour former des composés cycliques avec des doubles liaisons actives. Il est donc utilisé comme matière première pour les produits pharmaceutiques, les teintures et les peintures, ainsi que pour les fibres de carbone, utilisées dans les avions et d’autres secteurs exigeant légèreté et résistance.

Le polyacrylonitrile (PAN), un polymère de l’acrylonitrile, est utilisé comme ingrédient principal des fibres acryliques pour les produits tricotés tels que les pulls et les chaussettes.

Il est également utilisé comme matière plastique en tant que matière première pour les résines synthétiques telles que l’ABS et les résines AS. Il est également utilisé comme matière première principale pour le caoutchouc synthétique présents dans les pneus, les emballages et les bandes transporteuses.

Réactions de l’acrylonitrile

L’acrylonitrile réagit principalement en tant que monomère pour produire des polymères tels que le polyacrylonitrile. En tant que réactivité autre que la polymérisation, l’acrylonitrile est sensible à l’addition de Michael (addition 1,4) en raison de ses caractéristiques structurelles. Il est donc utile comme agent cyanoéthylant. La dimérisation permet également d’obtenir de l’adiponitrile, qui est utilisé comme matière première pour le nylon.

Production d’acrylonitrile

L’acrylonitrile est produit industriellement par le procédé SOHIO, dans lequel le propylène est soumis à l’action de l’ammoniac et de l’oxygène en présence d’un catalyseur à base d’oxyde métallique. L’acétonitrile et le cyanure d’hydrogène sont des sous-produits qui sont également employés comme produits industriels.

Qu’est-ce que l’acrylate de méthyle ?

L’acrylate de méthyle est un composé organique faisant partie des ester acryliques.

Il est parfois abrégé en MA ; dans la nomenclature UICPA, il est appelé propénoate de méthyle.

Il s’agit d’un composé ester avec une double liaison dont la formule moléculaire est CH2=CHCOOCH3. Ce liquide incolore dégage une forte odeur d’ester, semblable à celle des fruits dans la nature. En tant que substance volatile et inflammable, il est désigné comme substance dangereuse et liquide non soluble dans l’eau.

Utilisations de l’acide de méthyle

L’acide acrylique de méthyle est un composé polyvalent en tant que réactif dans diverses réactions chimiques. En tant que tel, il est utilisé comme matière première dans un grand nombre d’industries, tout comme les autres esters acryliques en général.

Ses principales applications sont la fabrication de fibres acryliques, de résines de moulage, d’adhésifs, de peintures, d’émulsions, d’agents de traitement des fibres et de revêtements. Il est également utilisé comme matière première pour la copolymérisation d’autres résines.

Parmi les secteurs industriels spécifiques, on peut citer l’industrie automobile (diverses pièces et résines de moulage), le traitement du cuir et du papier et la production de caoutchouc acrylique.

L’acrylate de méthyle est également supérieur en tant qu’adhésif et collant en termes de transparence, de résistance à la chaleur et de résistance aux solvants. C’est pourquoi il est également utilisé dans les feuilles de protection pour les écrans LCD et les smartphones.

Caractéristiques de l’acide de méthyle

L’acrylate de méthyle est un composé de poids moléculaire 86,1, de point de fusion -76,5°C, de point d’ébullition 80,3°C et de point d’éclair -2,8°C, représenté par la formule moléculaire CH2=CHCOOCH3. C’est un liquide incolore et transparent à température ambiante, d’une densité de 0,953-0,959 g/mL (20°C) et soluble dans l’eau (6 g/100 ml d’eau, 20°C). Le numéro d’enregistrement CAS est 96-33-3.

1. Méthode de synthèse de l’acrylate de méthyle

Les esters d’acide acrylique réagissent facilement avec les nucléophiles, car la fraction oléfinique est activée par les propriétés d’extraction d’électrons du groupe ester. Ils ont également tendance à s’auto-polymériser, c’est pourquoi l’éther monométhylique d’hydroquinone est généralement ajouté comme stabilisateur.

L’acrylate de méthyle est le plus facilement polymérisé des esters de l’acide acrylique et de l’acide méthacrylique. Il peut également contenir de l’acétate de méthyle et du propionate de méthyle en tant qu’impuretés.

Types d’acide de méthyle

L’acide de méthyle, en tant que produit, peut être classé en petits produits pour des utilisations de réactifs, et en produits de grande capacité pour une utilisation industrielle. Les capacités des petits produits utilisés comme réactifs chimiques vont de 1 ml, 10 ml, 25 ml, 50 ml et 100 ml à environ 500 ml, 1 litre et 2,5 litres.

Ils contiennent généralement environ 100 à 300 ppm d’éther monométhylique d’hydroquinone comme agent anti-polymérisation. Les grands produits à usage industriel sont disponibles en bidons de 15 kg, en fûts de 180 kg et en camions.

Autres informations sur l’acide de méthyle

Informations de sécurité sur l’acrylate de méthyle

Le mélange de vapeur d’acide acrylique de méthyle et d’air présente un risque d’explosion en cas d’inflammation. L’acide acrylique de méthyle lui-même est également inflammable.

De plus, divers dangers ont été identifiés en termes de risques pour le corps humain, notamment les suivants :

• Brûlures cutanées et lésions oculaires graves.
• Lésions oculaires graves.
• Toxicité en cas d’inhalation.
• Risque de cancer.
• Risques respiratoires.
• Toxique pour les organismes aquatiques.

Des équipements de protection tels que des lunettes et des gants de protection sont donc indispensables lors de la manipulation.

Qu’est-ce que l’acide acrylique ?

L’acide acrylique est un acide carboxylique insaturé au nombre de carbone le plus bas, obtenu principalement par la réaction d’oxydation directe du propylène. Il s’agit d’un liquide incolore et transparent à l’odeur piquante caractéristique. L’acide acrylique est utilisé comme matière première pour l’acide polyacrylique, un polymère absorbant l’eau. Son monomère estérifié est utilisé comme matière première pour les fibres acryliques.

Il est également employé comme matière première pour les dispersants et les épaississants. Comme il est possible de modifier les propriétés physiques des esters d’acide acrylique en changeant le nombre de carbones de la partie alkyle, divers esters d’acide acrylique avec différents nombres de carbones sont utilisés comme matières premières pour les résines et les polymères en fonction de l’utilisation prévue.

L’acide acrylique est un liquide inflammable. En outre, la chaleur et la lumière peuvent provoquer un emballement des réactions de polymérisation, ce qui nécessite des inhibiteurs de polymérisation et la maîtrise des réactions par le contrôle des concentrations d’oxygène. L’acide acrylique est également une substance nocive qui peut provoquer des irritations cutanées et d’autres risques. Il convient donc de porter un équipement de protection approprié lors de sa manipulation.

Processus de production et utilisations de l’acide acrylique

L’acide acrylique est principalement produit par l’oxydation directe du propylène. Dans le processus d’oxydation directe, le propylène est oxydé en acroléine, un aldéhyde, qui est ensuite oxydé pour produire de l’acide acrylique.

L’acide acrylique sert de matière première pour l’acide polyacrylique, un polymère superabsorbant (SAP) utilisé dans les couches jetables. D’autres esters de l’acide acrylique, tels que l’acrylate de méthyle et l’acrylate de butyle, qui sont des estérifications de l’acide acrylique, sont utilisés comme matières premières pour les fibres acryliques. L’acide acrylique et les esters acryliques sont également employés comme matières premières pour les résines synthétiques, les dispersants, les floculants et les agents épaississants.

Polymères utilisant l’acide acrylique comme matière première

Comme indiqué ci-dessus, l’acide acrylique est utilisé comme matière première pour divers polymères. Plus précisément, il existe l’acide polyacrylique polymérisé à partir de l’acide acrylique seul, le polyacrylate de sodium dans lequel le proton de l’acide carboxylique est remplacé par un ion sodium, et les polymères polymérisés à partir de l’acide acrylique et du sel d’acrylate de sodium avec un agent de réticulation. Les copolymères d’acide acrylique et d’acrylate de sodium réticulés, les troisièmes mentionnés ci-dessus, sont principalement utilisés dans les polymères superabsorbants.

Divers polymères sont obtenus en changeant le type de monomère copolymérisé avec l’acide acrylique. Par exemple, les copolymères obtenus par polymérisation de l’acide acrylique et du méthacrylate d’alkyle sont utilisés comme épaississants. La viscosité est modifiée en changeant le nombre de carbones dans la fraction alkyle, et ils sont utilisés pour ajuster la viscosité des cosmétiques et d’autres produits.

Sécurité et réglementation de l’acide acrylique

L’acide acrylique est un liquide à température ambiante, il a une odeur piquante caractéristique, et il s’agit une substance inflammable. La molécule d’acide acrylique comporte également des doubles liaisons carbone-carbone, ce qui peut provoquer des réactions de polymérisation. En général, la polymérisation est contrôlée par le contrôle des concentrations d’oxygène et l’ajout d’inhibiteurs de polymérisation. Toutefois, des des réactions peuvent se produire sous l’effet de la chaleur et de la lumière, et la chaleur de réaction peut accélérer la réaction et la rendre incontrôlable.

De plus, l’acide acrylique est une substance nocive au sens législatif, ainsi qu’une substance corrosive et irritante pour la peau. L’acide acrylique est également une substance chimique et une substance soumise à une évaluation des risques, en vertu de la loi sur la santé et la sécurité au travail, qui exige une gestion et une évaluation appropriées.

Qu’est-ce qu’un effecteur final ?

Les effecteurs finaux sont intégrés dans les robots industriels qui automatisent les processus de production en usine pour assembler, inspecter et transporter des produits avec une grande efficacité. L’automatisation des processus de production est connue sous le nom d’automatisation industrielle (FA), qui se réfère à l’automatisation au sens large. Par exemple, dans le passé, l’usinage était réalisé par des ouvriers qui introduisaient manuellement des programmes dans les machines tout en consultant des données de CAO. Cependant, de nos jours, avec le développement de la technologie, l’usinage est effectué automatiquement en chargeant les données dans un système de FAO. Ces opérations entrent également dans le champ d’application de l’AF. Les robots industriels sont étroitement associés à ces processus d’automatisation et doivent être capables d’effectuer les tâches de la même manière qu’un être humain.

Les bras des robots industriels NC sont articulés afin de garantir un fonctionnement aussi souple que celui des bras humains. Ces bras de robot sont appelés bras de robot ou manipulateurs.

Les effecteurs finaux sont des périphériques fixés aux poignets des robots industriels. Ils sont parfois appelés “composants de main de préhension robotisée” (EOAT) ou mains de robot.

La plupart des effecteurs finaux sont mécaniques ou électromécaniques et fonctionnent comme des “pinces”, des “outils de traitement” ou des “capteurs”. Il existe de nombreux types d’effecteurs finaux, allant des pinces à deux doigts pour le “pick-and-place” aux systèmes dotés de capteurs complexes pour reproduire les forces humaines. Les effecteurs  finaux remplissent véritablement la fonction d’un doigt ou d’une paume humaine.

Utilisations des effecteurs finaux

Les effecteurs finaux présentent l’avantage de pouvoir être changés pour adapter le type d’effecteur à la tâche que le robot est en train d’effectuer. Les processus typiques réalisés par les robots industriels dans les usines comprennent les tâches suivantes : assemblage, transport et prise et mise en place. Comme ces processus impliquent souvent la saisie et la manipulation d’objets, une pince est l’effecteur de choix pour la main reliée au robot.

Les préhenseurs sont développés en tenant compte de la fonction de la main humaine et sont donc faciles à intégrer dans le robot en tant que processus. La main humaine étant multifonctionnelle et complexe, les types de préhenseurs sont plus nombreux que les autres effecteurs finaux. Le préhenseur de doigt en est un exemple. Les préhenseurs à doigts comportent entre deux et six doigts et intègrent des fonctions similaires à celles d’une main humaine.

Parmi les autres préhenseurs, l’on peut citer les “préhenseurs à vide”, les “préhenseurs magnétiques” et les “préhenseurs à aiguille”. De de nouvelles technologies sont constamment mises au point.

L’on peut donc constater  le développement de cette technologie dans un large éventail de domaines, ne serait-ce que pour les effecteurs finaux.

Comment choisir un effecteur final

Les robots industriels peuvent faire presque tout ce qui peut être fait avec des machines motorisées, comme le soudage et la peinture. Au fur et à mesure de l’évolution des robots industriels, des effecteurs finaux ont été développés pour s’adapter aux utilisations requises. Une grande variété est disponible pour répondre à de nombreux besoins. Cependant, un seul effecteur final ne peut répondre à toutes les exigences. Par conséquent, lorsqu’un seul robot industriel est responsable de plusieurs processus, un changeur automatique d’outils (ATC) est utilisé : un ATC est un dispositif qui fixe et détache automatiquement les effecteurs finaux du robot. L’ATC permet au robot de passer d’un effecteur terminal à l’autre en fonction de la situation. Bien que la commutation prenne du temps, elle peut être adaptée à un large éventail de tâches.

Les effecteurs finaux sont ainsi conçus pour faire face à toutes les situations et peuvent donc être utilisés pour une grande variété d’activités, en tenant compte des performances requises et de la résistance à l’environnement.

De plus, le projet national “Development and practical application of sensor-rich flexible end-effector systems for CPS construction”, ou Développement et application pratique de systèmes d’effecteurs flexibles riches en capteurs pour la construction de CPS, dirigé par le Cabinet Office depuis 2018, est traité dans le cadre du programme d’innovation stratégique (SIP) sous la recherche de l’université Ritsumeikan.

L’objectif de cette recherche est d’éviter la génération de forces importantes entre le robot et l’objet en rendant l’effecteur final flexible, et d’obtenir des informations telles que la “viscoélasticité” et la “friction” de l’objet et de l’environnement, qui ne peuvent être obtenues à partir d’images.

L’avenir des effecteurs finaux est prometteur, avec un large éventail de choix car de nouvelles technologies sont constamment développées.

Qu’est-ce qu’une caméra sous-marine ?

Comme son nom l’indique, une caméra sous-marine est un appareil photo capable de prendre des photos sous l’eau. Elle possède les mêmes fonctions que les terrestres ordinaires, comme prendre des photos, enregistrer des vidéos et surveiller.

Étant utilisées sous l’eau, elles doivent être étanches. Ces dernières années, de nombreux appareils photo et smartphones répondant aux normes d’étanchéité et capables de faire les mêmes choses que les appareils photo étanches ont été commercialisés. Toutefois, plus l’eau est profonde, plus la pression de l’eau est importante et plus vous essayez d’utiliser l’appareil photo longtemps, plus le boîtier de l’appareil photo et le processus d’imperméabilisation sont sollicités. Par conséquent, si l’appareil photo est placé dans un environnement plus difficile que celui stipulé dans la norme, l’étanchéité ne pourra pas résister à l’eau et l’appareil photo sera inondé. Les caméras sous-marines sont spécialement conçues pour être étanches : elles sont donc imperméabilisées pour résister à des environnements plus difficiles que les appareils photo étanches et les smartphones.

Utilisations des caméras sous-marines

Les caméras sous-marines sont utilisées pour la photographie, l’enregistrement vidéo et la surveillance et sont souvent utilisées dans les domaines des loisirs et des hobbies. Par exemple, dans le domaine de la pêche, les caméras permettent de vérifier si des poissons sont présents à un certain endroit en immergeant la caméra dans l’eau et en filmant depuis le rivage ou sur un bateau de pêche. De même, lors de la plongée sous-marine, une caméra sous-marine est utilisée pour prendre des photos du paysage sous-marin. Certains d’entre vous ont peut-être vu des images de travailleurs entrant dans des aquariums et filmant les poissons de près. Dans de telles situations, ils s’agit également de caméras sous-marines.

Elles sont également employées à des fins de recherche. Les universités et les coopératives de pêche prennent l’initiative de mener des études et des recherches sur les fonds marins et les ressources halieutiques autour des récifs de pêche dans l’ensemble du pays. Les caméras sous-marines ont également joué un rôle majeur dans le domaine de la recherche sur les fonds marins et sous-marins lors du grand tremblement de terre de l’est du Japon.

L’utilisation de ces caméras est également en plein essor dans les secteurs industriels. Dans le secteur de la pêche, par exemple, elles sont utilisées pour la gestion des navires, notamment pour l’inspection des quais d’aquaculture et des filets fixes, ainsi que pour l’inspection du fond des navires. Dans le secteur de la construction, elles sont utilisées pour les contrôles subaquatiques lors de travaux sous-marins, pour la gestion des installations hydrauliques et des ports, comme l’inspection des barrages et des quais, et pour les études préliminaires aux travaux de dragage et aux travaux portuaires.

Étanchéité des caméras sous-marines

La norme d’étanchéité “IPX” a été adoptée au niveau international. IPX est spécifié en neuf niveaux, de IPX0 à IPX8. Plus le chiffre est élevé, plus la résistance à l’eau est importante. Toutefois, la mention IPX8 “peut être utilisé sous l’eau” n’est pas claire et il n’existe pas de méthodes d’essai spécifiques ; étant donné que l’appareil est reconnu comme IPX8, il est supposé avoir passé le test IPX7 de 15 cm à 1 m sous la surface pendant 30 minutes. Il n’y a cependant aucun moyen de savoir dans quel type d’environnement il peut être utilisé au-delà de cette limite. Pour résoudre ce problème, la plupart des fabricants de caméras sous-marines effectuent leurs propres tests sur la profondeur de l’eau et la durée d’utilisation de la caméra, en supposant l’environnement dans lequel elle sera utilisée, et indiquent les environnements dans lesquels elle peut être utilisée. Certains produits comportent des composants supplémentaires pour augmenter les performances d’étanchéité de la caméra sous-marine, puisque les performances d’étanchéité de la caméra ne sont pas suffisantes. Lors du choix d’une caméra sous-marine, il est nécessaire de vérifier si les performances d’étanchéité de la caméra sous-marine résisteront à l’environnement dans lequel elle sera utilisée.

Taille du marché des caméras sous-marines

La taille du marché mondial des caméras sous-marines était évaluée à 5,12 milliards d’euros en 2020 et devrait atteindre 17,04 milliards d’ici 2030, en se développant à un TCAC de 13,90% de 2021 à 2030. (Citation : Global Caméras sous-marines Market by Type (Digital Single Lens Reflex [DSLR], Mirrorless, Compact), Distribution Channel (Online, Offline), Application (Personal, Commercial) Market Opportunity Analysis and Industry Forecast (2021-2030).

Points à prendre en considération lors du choix d’une caméra sous-marine

La pression de l’eau est un point à prendre en compte dans le choix des caméras sous-marines. La pression de l’eau augmente d’une pression atmosphérique par 10 m de profondeur. C’est un problème particulier lorsque la caméra est utilisée en eaux profondes, par exemple pour des enquêtes de sauvetage ou des recherches et études sous-marines sur les fonds marins, et qu’elle doit être étanche.

En outre, plus l’eau est profonde, plus elle est sombre et plus il faut de lumière. L’alimentation électrique nécessaire pour faire fonctionner l’éclairage et la caméra pose également problème. Les caméras sous-marines sont imperméabilisées à l’extérieur du mécanisme de l’appareil photo. Cela signifie que l’intérieur ne peut être ouvert sous l’eau et que la batterie ne peut être remplacée. La batterie limite la durée d’utilisation de l’appareil et celui-ci doit être alimenté en permanence par une source externe s’il doit être utilisé pendant de longues périodes.

Parmi les autres problèmes, citons le fait que les signaux radio deviennent pratiquement inutilisables. Les ondes radio que nous utilisons sur terre s’atténuent bien plus sous l’eau que dans l’air : les ondes radio à haute fréquence utilisées pour le Wi-Fi et la téléphonie mobile s’atténuent quelques centimètres après avoir pénétré dans l’eau et ne sont plus accessibles. Avec les caméras normalement utilisées sur terre, il est facile de vérifier les images prises en temps réel via le Wi-Fi ou d’autres moyens. Sous l’eau, en revanche, une connexion filaire est nécessaire pour transmettre les images en temps réel.

Utilisations industrielles des caméras sous-marines

Le terme “sous-marin” signifie simplement que l’environnement diffère entre la mer et les lacs, et qu’il doit être adapté en conséquence. En particulier, l’environnement dans lequel les caméras sous-marines sont utilisées pour des utilisations industrielles est souvent complexe. Il n’est pas rare de se tromper en choisissant simplement un produit disponible dans le commerce. Cependant, en choisissant la bonne caméra sous-marine, l’on peut remplacer ce que les plongeurs faisaient auparavant avec danger, ou leur permettre de vérifier des profondeurs plus importantes et d’effectuer des inspections plus longues là où ils ne pouvaient aller. Ces dernières années, avec le développement de techniques de traitement et de matériaux spéciaux, les caméras sous-marines sont utilisées non seulement sous l’eau, mais aussi dans des cuves de produits chimiques, dans des fours de fusion et ailleurs. Si vous envisagez d’utiliser des caméras sous-marines à des fins industrielles, adressez-vous à des fabricants spécialisés.

Qu’est-ce que  le laiton ?

Le laiton est un alliage de zinc et de cuivre Avec le bronze, il est l’un des alliages de cuivre les plus courants et présente diverses nuances d’acier en fonction de ses proportions et de sa composition métallique. Outre la composition la plus courante, le laiton 65/35 avec 65 % de cuivre et 35 % de zinc, il existe divers types de laiton, dont le laiton 73, également connu sous le nom de laiton jaune, le laiton rouge, avec une teneur en zinc de 5 à 20 %, le laiton naval, avec une petite quantité d’étain ajoutée, le laiton 64, le laiton de décolletage et le laiton de forge. Différents types de laiton sont utilisés, en fonction de l’usage auquel ils sont destinés.

L’histoire du laiton est longue, puisque son utilisation dans les pièces de monnaie et les armes remonte aux alentours du 20e siècle avant notre ère. Cela est dû à l’aspect doré du laiton, à sa facilité de traitement, à sa résistance à la corrosion et à sa grande rigidité. C’est encore aujourd’hui un alliage important utilisé dans un large éventail de secteurs.

Utilisations du laiton

Le Laiton est un alliage aux utilisations très variées, car ses propriétés varient considérablement en fonction de sa proportion de métal et du type de métal ajouté. Les qualités relativement tendres, dont la teneur en zinc est inférieure à 15 %, sont utilisées pour les pièces de monnaie, les médailles, les attaches et les bijoux. Dans les applications familières, de nombreux instruments en laiton sont fabriqués à partir de laiton, et le mot “laiton” dans le nom de la fanfare est dérivé du nom anglais pour “brass”. Les qualités d’acier ayant une teneur en zinc de 15 % ou plus sont utilisées dans une variété d’applications, en fonction de l’équilibre entre la résistance, la ductilité et l’élasticité, mais les applications typiques comprennent les articles ménagers, les pièces automobiles et marines, les boulons et les écrous.

Il est également utilisé dans les connecteurs et les douilles, en raison de sa conductivité électrique élevée, dans les équipements électriques et les instruments automobiles, en raison de ses propriétés non magnétiques, et dans les échangeurs de chaleur, en raison de sa conductivité thermique élevée. Parmi les laitons additionnés d’éléments autres que le zinc et le cuivre, appelés laitons spéciaux, le laiton naval additionné d’étain est utilisé pour les navires et les arbres en raison de son excellente résistance à l’eau de mer, tandis que le laiton de décolletage additionné de plomb est utilisé pour les engrenages, les vis et d’autres applications nécessitant des opérations d’usinage.

Caractéristiques du laiton

Le laiton étant un alliage de zinc et de cuivre, ses caractéristiques varient en fonction de la proportion de métal et du type de métal ajouté. En général, plus la teneur en zinc est élevée, plus le laiton devient jaunâtre et dur, mais il est aussi plus cassant et plus cher. Quelle que soit la proportion de métal, le laiton présente également les caractéristiques suivantes : haute conductivité électrique, haute conductivité thermique, non magnétique et facile à plaquer.

Une autre caractéristique est son excellente aptitude à la forge à chaud. Cela est dû au point de fusion relativement bas du laiton, qui en fait un alliage plus facile à couler que d’autres alliages tels que le bronze. Le point de fusion du laiton est d’environ 900°C, ce qui signifie que des traitements complexes peuvent être effectués à des températures relativement basses, qu’il s’agisse de forgeage ou de moulage.

Il possède également une excellente ductilité, ce qui le rend facile à travailler par battage et étirement. Il est amagnétique, ce qui facilite son recyclage et son tri, il peut être utilisé pour des outils dans des endroits où des matières dangereuses sont manipulées car il ne produit pas d’étincelles lorsqu’il est battu. Enfin, il possède une résistance à la corrosion relativement élevée et résiste à la rouille.

Qu’est-ce que le bronze ?

Le bronze est un alliage composé principalement de cuivre auquel ont été ajoutés des éléments tels que l’étain.

Il est également appelé bronze. On dit que c’est le plus ancien alliage de cuivre connu de l’homme, et le nom de bronze est couramment utilisé pour les alliages qui ne contiennent pas d’étain (bronze d’aluminium, bronze de béryllium, etc.), et est parfois utilisé comme synonyme des alliages de cuivre.

Les caractéristiques varient en fonction du rapport entre le cuivre et l’étain et des éléments ajoutés. Parmi les exemples les plus connus, on peut citer le bronze à canon, dans lequel de petites quantités d’étain, de zinc et de plomb sont ajoutées au cuivre ; le bronze phosphoreux, dans lequel une petite quantité de phosphore est ajoutée ; et le bronze au plomb, dans lequel environ 10 % d’étain et de plomb sont ajoutés chacun.

Utilisations du bronze

Le bronze est le plus ancien alliage de cuivre connu de l’humanité, et ses utilisations varient considérablement d’une période à l’autre. Dans l’historiographie, le nom de bronze est officiellement utilisé, comme dans “âge du bronze”.

On dit aussi qu’il a été l’alliage le plus utilisé par l’homme jusqu’à la diffusion du fer, et qu’il a servi d’arme et de produit en métal précieux. Même après la diffusion du fer, il est encore largement utilisé pour les bâtiments, les statues et les pièces de monnaie en raison de sa grande résistance à la corrosion et de sa bonne maniabilité.

Le bronze phosphoreux, auquel on a ajouté du phosphore, possède des propriétés améliorées telles que la solidité, la dureté, la résistance à l’usure et l’élasticité par rapport au bronze normal, et il est utilisé dans un large éventail d’applications allant des composants électroniques aux articles de la vie quotidienne.

Un autre exemple familier de l’utilisation du bronze est celui des pièces de 10 yens. Ce matériau est composé de 95% de cuivre, de 1-2% d’étain et de 3-4% de bronze de zinc. Le bronze est également utilisé dans une grande variété de statues et de bâtiments en bronze, notamment le Grand Bouddha du temple Todaiji à Nara.

Structure du bronze

Le bronze est un alliage de cuivre et d’étain, et ses caractéristiques varient en fonction de la proportion de métaux et des espèces métalliques ajoutées. Une faible teneur en étain lui donne une couleur rouge-bronze, une forte teneur en étain lui donne une couleur dorée, tandis que le ton de la couleur passe au blanc argenté lorsqu’une certaine quantité d’étain est ajoutée.

Le bronze ordinaire pratique, sauf pour l’utilisation dans les pièces de monnaie, peut être utilisé en tant que matériau corroyé laminé présentant une élasticité et une résistance à la corrosion, avec des ajouts d’étain inférieurs à 10 %. L’ajout d’une petite quantité de zinc ou de plomb améliore la coulabilité et est utilisé pour les pièces moulées de machines résistantes à la corrosion.

En particulier, le bronze phosphoreux fabriqué en éliminant l’agent phosphoreux utilisé comme agent désoxydant présente des propriétés supérieures à celles du bronze ordinaire, avec une solidité et une résistance à l’usure qui seraient du même ordre que celles de l’acier, en fonction de l’écrouissage, ainsi qu’une excellente résistance à la fatigue.

Son élasticité est comparable à celle du cuivre pur, tandis que sa ténacité est trois fois supérieure, ce qui en fait un excellent matériau pour les ressorts. Il est également utilisé dans un grand nombre d’autres applications en raison de sa conductivité électrique et thermique élevée, de ses propriétés amagnétiques et d’une certaine résistance à la corrosion.

Comment choisir le bronze ?

1. Le bronze à canon

Très résistant, il était utilisé pour les canons. Il présente une excellente résistance à l’érosion et à l’usure et est facile à couler. Les compteurs d’eau et les vannes sont connus pour être utilisés pour les déchets de bronze. Il est généralement composé de 85 % de cuivre, 5 % d’étain, 5 % de zinc et 5 % de plomb.

2. Copeaux de bronze à canon

Il s’agit de la poudre de darai provenant du métal à canon. On l’appelle également poudre de bronze à canon ou poudre de bronze à canon darai.

3. Bronze au plomb

Le bronze au plomb se compose de 77 à 81 % de cuivre, de 9 à 11 % d’étain, de 9 à 11 % de plomb et de moins de 1 % de nickel. Le point de fusion est bas car le plomb est difficilement soluble dans le cuivre, et la ségrégation et la ségrégation inverse sont susceptibles de se produire. En revanche, il présente une excellente coulabilité et usinabilité et convient pour les matériaux de support.

4. Bronze phosphoreux

Le bronze phosphoreux est désoxydé par l’ajout d’une petite quantité de phosphore pendant la fusion et la coulée, ce qui améliore également l’écoulement du métal en fusion et donc la coulabilité. Il possède d’excellentes propriétés de résistance et d’élasticité et peut être utilisé comme matériau pour les appareils électriques. Il contient généralement 4 à 10 % d’étain, moins de 0,35 % de phosphore et le reste de cuivre.

Types de bronze

Le bronze d’aluminium, le bronze de nickel, le bronze de manganèse et le bronze de silzine sont des alliages de cuivre. Les bronzes d’aluminium, par exemple, contiennent 77,0-92,5 % de cuivre, 6,0-12,0 % d’aluminium, 1,5-6,0 % de fer, jusqu’à 7,0 % de nickel et jusqu’à 2,0 % de manganèse. C’est pourquoi le bronze normal, qui est composé d’étain et de cuivre, est parfois appelé bronze à l’étain. Cependant, les alliages de cuivre récemment développés, tels que le cuivre au chrome, le cuivre au titane et le cuivre au zirconium, ont le cuivre dans leur nom.

À l’origine, le cuivre au béryllium était parfois appelé bronze au béryllium. Le bronze phosphoreux est un bronze au sens habituel du terme, puisqu’il contient de l’étain.