月: 2023年4月

Qu’est-ce qu’un moteur à ultrasons ?

Les moteurs à ultrasons sont des moteurs qui utilisent les vibrations ultrasoniques pour produire un mouvement rotatif ou linéaire.

Contrairement aux moteurs électriques classiques, ils n’ont pas de mécanisme par lequel les pièces rotatives ou mobiles sont en contact direct l’une avec l’autre. Le mouvement est obtenu par la transmission de vibrations ultrasoniques.

Comme le mouvement est obtenu par la transmission de vibrations, ils génèrent très peu de bruit pendant leur fonctionnement. Ils conviennent aux environnements sensibles sur le plan acoustique et aux équipements qui doivent être silencieux.

De plus, l’utilisation de vibrations à haute fréquence permet un mouvement extrêmement rapide. Il convient donc aux utilisations nécessitant un contrôle rapide de la position et un mouvement à grande vitesse. Toutefois, ces moteurs sont généralement intégrés dans de petits appareils.

Il faut donc veiller à ce qu’ils fournissent une puissance et un rendement suffisants lorsque des charges importantes ou des couples élevés sont demandées. Une conception et une évaluation appropriées de la charge doivent être effectuées.

Utilisations des moteurs à ultrasons

Les moteurs à ultrasons sont utilisés dans une grande variété d’utilisations. En voici quelques exemples :

1. Les équipements optiques

Les moteurs à ultrasons sont utilisés dans les mécanismes de mise au point et de zoom automatiques des équipements optique. Par exemple, dans les appareils photo et les caméras vidéo. La réponse rapide et le fonctionnement silencieux des moteurs à ultrasons permettent d’ajuster instantanément la distance focale, agrandir ou réduire la taille de l’objectif. La haute précision et le mouvement régulier des moteurs à ultrasons sont importants, car ils nécessitent un contrôle subtil du système optique.

2. Les équipements médicaux

Les moteurs à ultrasons sont utilisés dans les équipements médicaux tels que les endoscopes et les appareils d’échographie. Ceux fixés à l’extrémité des endoscopes permettent un positionnement fin et un contrôle des vibrations. De plus, ils aident les médecins à effectuer des opérations et des examens avec précision. L’absence de contact et le silence des moteurs à ultrasons sont particulièrement importants, car ils assurent le confort du patient et une grande efficacité thérapeutique.

De plus, leur caractéristique d’être insensibles aux forces magnétiques les rend aptes à être utilisés dans le corps principal et les périphériques des IRM, des équipements de diagnostic médical qui utilisent le magnétisme.

3. Les robots

Ces moteurs sont également utilisés en robotique. Par exemple, dans les bras de robots et les manipulateurs. Les moteurs à ultrasons ont une grande précision et des temps de réponse rapides. Cela les rend idéaux pour le contrôle fin des mouvements et le positionnement. Ils sont donc intégrés dans une grande variété de robots, telles que les robots industriels et médicaux.

4. Les produits électroniques

Les moteurs à ultrasons sont également souvent utilisés dans les produits électroniques grand public tels que les smartphones et les tablettes. Les vibrations servent à activer des fonctions telles que le retour tactile et les vibreurs.

Principe des moteurs à ultrasons

Les moteurs à ultrasons fonctionnent souvent grâce à l’effet piézoélectrique. Ils utilisent des matériaux appelés piézoélectriques ou éléments piézoélectriques. Ces derniers sont généralement constitués de céramique ou de cristaux piézoélectriques.

Une tension à la fréquence de commande est appliquée à l’élément piézoélectrique. La fréquence de commande est souvent conçue pour correspondre à la fréquence de vibration inhérente de l’élément. Cette tension provoque la déformation de ce dernier, qui se dilate et se contracte périodiquement.

Cette déformation entraîne des vibrations ultrasoniques. Celles-ci sont alors transmises aux pièces mécaniques à l’intérieur du moteur, où elles sont converties en mouvement de rotation.

Structure des moteurs à ultrasons

Un moteur à ultrasons typique comporte les éléments structurels suivants :

1. le transducteur

Le transducteur est la partie qui génère les vibrations ultrasoniques. Il fournit la force motrice au moteur en générant des ondes ultrasoniques. Des éléments piézoélectriques sont souvent utilisés.

2. Le conducteur

Ce composant reçoit les vibrations du transducteur, puis amplifie et convertit la force pour provoquer le mouvement. Il se présente généralement sous la forme d’un arbre rotatif ou d’une bague collectrice pour les mouvements linéaires. Il est souvent en contact avec un élément piézoélectrique ou d’autres composants qui amplifient la force motrice.

3. Le rotor

Il s’agit de la partie d’un moteur à ultrasons qui provoque le mouvement rotatif. Il est entraîné par le moteur. Il est souvent appelé “arbre rotatif” ou “disque rotatif”.

4. Le stator

Il s’agit de la partie opposée au rotor qui contrôle le mouvement rotatif ou linéaire. Le stator reçoit les vibrations générées par l’oscillateur ou le conducteur et est chargé de fournir les forces ou les contraintes correspondantes.

Qu’est-ce qu’une fraise en carbure ?

Les fraises en carbure sont principalement utilisées sur les fraiseuses et les perceuses.

Elles sont principalement utilisées pour couper des matériaux durs ou difficiles à usiner.
Une autre caractéristique est la dureté extrême du matériau.

Le carbure est un alliage obtenu par frittage d’une poudre de carbure dur avec une poudre de métal à base de fer.

La forme des arêtes de coupe peut varier, mais les principaux types couramment utilisés sont les formes spiralées à deux et quatre goujures.

Utilisations des fraises en carbure

L’utilisation des fraises en carbure présente des avantages et des inconvénients qu’il convient de prendre en compte en fonction de l’usage auquel elles sont destinées.

• Les avantages sont les suivants
  Par rapport à l’acier rapide, elles sont extrêmement dures, ce qui permet une coupe à grande vitesse et réduit le temps d’usinage.
  De plus, la nature inflexible et très rigide des HSS empêche la flexion et l’élargissement de l’arbre et permet un usinage plus précis.
• Les inconvénients sont les suivants
  En termes de résistance à la perte de résistance, les fraises en carbure cémenté sont moins bonnes que les HSS, ce qui les rend plus sujettes aux défauts de surface de la lame, etc.

Principe des fraises en carbure

Cette section décrit la structure et les principes des fraises en carbure.

Les fraises en carbure sont utilisées pour couper des matériaux difficiles à usiner.

Le “carbure cémenté” des fraises en carbure est un alliage obtenu par frittage d’une poudre de carbure métallique très dure avec une poudre de métal à base de fer.
Il est extrêmement dur, avec un module d’élasticité longitudinale trois fois supérieur à celui du fer et une dureté d’indentation d’environ 90.

Les fraises en carbure sont plus dures que l’acier rapide, le métal de base, et peuvent donc couper à des vitesses élevées,
Sa nature inflexible et très rigide lui permet également de se prêter à des coupes de précision.
Aussi, afin d’utiliser correctement les fraises en carbure cémenté, il convient de tenir compte du diamètre et du type de fraise,
Le diamètre et le type de fraise en carbure ainsi que le matériau à couper doivent être vérifiés au préalable afin de s’assurer que les conditions de coupe sont adaptées à l’usinage.

Les fraises en carbure peuvent être réutilisées en les recouvrant et en les polissant.
Chaque pièce est plus chère que l’acier rapide, mais la durée de vie de l’outil est plus longue et le coût final est inférieur à celui-ci.

Matériaux des fraises en carbure

Les fraises en carbure sont des outils de coupe qui nécessitent une dureté et une durabilité élevées, et la pièce à usiner est fondamentalement un matériau métallique, mais il existe également des aciers à outils et d’autres matériaux qui sont extrêmement durs et difficiles à usiner. C’est pourquoi le matériau des fraises en carbure est un alliage de carbure cémenté composé de fines particules de carbure de tungstène (WC) extrêmement dures liées à du cobalt (Co), qui est à la fois souple et dur.

La méthode de fabrication consiste à mélanger uniformément les poudres de carbure de tungstène et de cobalt dans un mélangeur de poudres, puis à les presser dans la forme d’une fraise à l’aide d’une matrice de formage. Elle est ensuite frittée à une température élevée de 1300°C ou plus et complétée par un pressage hydrostatique à chaud (HIP) pour éliminer les défauts internes tels que les espaces entre les poudres.

Pour améliorer encore la résistance à l’usure et à la chaleur, des revêtements durs tels que le nitrure de titane (TiN) ou le carbure de titane (TiCN) peuvent être appliqués pour prolonger la durée de vie. Au bout d’un certain temps d’utilisation, l’épaisseur du revêtement diminue et, en même temps, sa fonctionnalité se dégrade, de sorte qu’il peut être réutilisé, bien que dans une mesure limitée, par l’application d’un nouveau revêtement.

Dureté des fraises en carbure

La dureté des fraises en carbure est déterminée par la quantité de carbure de tungstène et la taille des particules. Plus la quantité de carbure de tungstène est élevée et plus la taille des particules est petite, plus la fraise est dure, mais elle est aussi plus fragile et donc plus susceptible de s’écailler et de se fissurer.

La dureté varie en fonction de la quantité de carbure de tungstène et de la taille des particules, la dureté Vickers allant de 900 HV à 1850 HV. Comparée à la valeur la plus élevée de l’acier trempé, qui est d’environ 860 HV, il s’agit d’une dureté extrêmement élevée. La dureté des fraises en carbure cémenté peut donc être ajustée par le carbure de tungstène, ce qui permet de choisir celle qui convient en fonction des propriétés de la pièce à usiner.

Le revêtement modifie également la dureté de la surface supérieure, ainsi que la résistance à la chaleur et l’évacuation des copeaux de coupe, de sorte que la dureté de la fraise en carbure elle-même doit être jugée de manière globale.

Qu’est-ce qu’un foret en carbure cémenté ?

Les forets en carbure sont principalement utilisés sur les fraiseuses et les perceuses pour percer des trous dans des matériaux durs ou difficiles à percer.

Ils se caractérisent également par l’extrême dureté du matériau.

Le carbure de tungstène est un alliage obtenu par frittage d’une poudre de carbure métallique dur avec une poudre métallique à base de fer.

La forme des arêtes de coupe peut varier mais celles qui ont une forme de spirale à double tranchant sont couramment utilisées.

Utilisations des forets en carbure cémenté

L’utilisation des forets en carbure cémenté présente des avantages et des inconvénients qu’il convient de prendre en compte en fonction de l’usage auquel ils sont destinés.

• Les avantages sont les suivants :

Par rapport à l’acier rapide, ils sont extrêmement durs, ce qui permet une coupe à grande vitesse et réduit le temps d’usinage.
En outre, la nature inflexible et très rigide des HSS empêche la flexion et l’élargissement des trous et permet un usinage précis.

• Les inconvénients sont les suivants :

Les forets en carbure cémenté sont moins résistants que les HSS et sont donc plus susceptibles de présenter des défauts sur la surface du foret, par exemple.

Principe des forets en carbure cémenté

Les forets en carbure sont utilisés pour percer des trous dans des matériaux difficiles à usiner.

Le “carbure cémenté” des forets en carbure est un alliage obtenu par frittage d’une poudre de carbure métallique très dure avec une poudre de métal à base de fer.
Il est extrêmement dur, avec un module d’élasticité longitudinal trois fois supérieur à celui du fer et une dureté d’indentation d’environ 90.

Les forets en carbure sont plus durs que le HSS, le métal de base, et peuvent être percés à grande vitesse,
Ils conviennent également au perçage de précision en raison de leur rigidité et de leur manque de flexibilité.
Aussi, pour utiliser correctement les forets en carbure cémenté,
Le diamètre et le type de foret ainsi que le matériau à usiner doivent être vérifiés au préalable afin de s’assurer que l’usinage est adapté aux conditions de coupe.

Les forets peuvent être réutilisés en les recouvrant et en les polissant à nouveau. Bien que chaque pièce soit plus chère que l’acier rapide, la durée de vie de l’outil est plus longue et le coût final considéré comme inférieur à celui de l’acier rapide.

Inconvénients des forets en carbure cémenté

Les forets en carbure sont plus durs et plus résistants à la chaleur que les forets HSS. Ils peuvent donc percer des matériaux difficiles à couper tels que le titane et l’acier inoxydable, et leur grande durabilité leur confère une longue durée de vie. Cependant, la dureté élevée de ces forets leur confère une faible ténacité et ils sont susceptibles de se fissurer et de s’écailler en raison d’une rupture fragile. L’écaillage et la rupture peuvent se produire si la tige (la partie du manche sans lame attachée) glisse parce que la force de maintien de l’outil est affaiblie.

Autre inconvénient : le coût d’achat initial est plus élevé que pour les forets en acier rapide. Cela est dû au tungstène utilisé dans le carbure cémenté, métal rare et extrêmement coûteux. En revanche, comme il peut couper à des vitesses élevées,avec une durée de vie encore plus longue, les coûts d’exploitation sont plus faibles, ce qui peut se traduire par une réduction des coûts totaux.

Coupe de l’acier inoxydable avec des forets en carbure

L’acier inoxydable étant plus dur et plus tenace que l’acier ordinaire, on utilise des forets en carbure, plus durs que les forets en acier rapide. Les forets en carbure pour l’acier inoxydable sont non seulement fabriqués dans des matériaux différents mais ont aussi un angle de coupe de 135°, plus élevé que les 118° des forets HSS. Ceci afin de réduire la résistance de contact pendant la coupe. D’autres mesures ont également été prises pour réduire la résistance en diminuant l’épaisseur de la carotte.

Rupture des forets en carbure

Les forets en carbure ont une dureté plus élevée que les forets HSS mais leur ténacité est inférieure et ils peuvent se briser en cas d’erreurs dans le choix des conditions de coupe. Les causes de rupture comprennent “l’augmentation de la résistance à la coupe”, “le grippage et le ramollissement” et “le basculement”.

Plus le trou de coupe est profond, plus le liquide de coupe, qui sert de refroidissement et de lubrification, a du mal à atteindre le foret. Le foret et la pièce à usiner risquent alors davantage de se gripper. En outre, la température augmente en raison de la chaleur de friction, ce qui ramollit le foret lui-même et le rend plus facile à casser. Des trous plus profonds peuvent en outre entraîner l’obstruction des débris de coupe, ce qui augmente la résistance à la coupe.

Enfin, la rupture peut se produire si le foret est soumis à des forces de cisaillement. Par exemple, si l’opérateur est inexpérimenté et applique une inclinaison au cours du processus de coupe. Il faut également prêter attention aux conditions de coupe car les forets sont résistants aux forces longitudinales mais vulnérables aux forces latérales de cisaillement.

Qu’est-ce qu’un gant antistatique ?

Les gants antistatiques sont, comme leur nom l’indique, conçus pour dissiper efficacement l’électricité statique.

L’électricité statique est générée au cours de divers processus de fabrication. L’électricité statique générée peut entraîner des accidents graves tels que des explosions et des incendies, c’est pourquoi les mesures de sécurité sont essentielles. Elle peut également endommager les circuits des composants électroniques, ce qui fait de la prévention de l’électricité statique une question essentielle en termes de contrôle de la qualité.

Les gants antistatiques sont conçus avec des matériaux antistatiques :  les fibres synthétiques recouvertes de cuivre, les fibres de carbone et les résines conductrices en sont des exemples.

Utilisations des gants antistatiques

Comme indiqué plus haut, l’électricité statique peut être à l’origine d’accidents et d’une dégradation de la qualité. C’est pourquoi les gants antistatiques conviennent aux sites de production sensibles à l’électricité statique, tels que les composants électroniques et les produits en poudre.

Environ 20 % des accidents et catastrophes liés à l’électricité statique sont causés par le travailleur et ce qu’il porte. Les sols et les tapis conducteurs, les chaussures antistatiques et les vêtements antistatiques sont couramment employés pour lutter contre l’électricité statique provenant des travailleurs.

Lorsque l’on travaille sur un site de fabrication, les mains sont la partie du corps qui entre en contact avec le produit. En plus des mesures susmentionnées, les gants antistatiques réduisent efficacement le risque de production d’électricité statique.

Principe des gants antistatiques

Les accidents et catastrophes les plus courants causés par l’électricité statique sont les explosions et les incendies. De nombreux accidents ont été signalés dans les industries chimiques et de raffinage du pétrole.

De grandes quantités de liquides et de solvants inflammables caractérisent les sites de fabrication des industries chimiques et de raffinage du pétrole. De petites quantités d’énergie suffisent pour les enflammer. La moindre décharge d’électricité statique peut servir de source d’inflammation, ce qui accroît le risque d’explosion et d’incendie dus à l’électricité statique.

L’électricité statique peut aussi provoquer des explosions et des incendies dans d’autres sites où sont manipulées des poudres inflammables, en particulier celles dont la taille des particules est inférieure ou égale à quelques dizaines de micromètres.

En général, plus la taille des particules de poudre est petite, plus l’énergie minimale requise pour enflammer est faible. Étant donné que l’énergie maximale d’une décharge électrostatique n’est que de quelques mJ, les poudres conventionnelles à forte granulométrie sont rarement inflammables par une décharge d’ampleur électrostatique. Toutefois, de nombreuses poudres fines dont les particules ont un diamètre de plusieurs dizaines de micromètres ou moins peuvent être enflammées avec une énergie minimale de quelques mJ, ce qui augmente le risque d’explosion et d’incendie.

Pour éviter ces dangers, il est conseillé de prendre des mesures contre l’électricité statique des travailleurs, cause principale des accidents. Les gants antistatiques empêcher la production d’électricité statique en maintenant le potentiel de charge du corps humain en dessous de 100 V. Les gants conducteurs servent également à mettre à la terre les outils métalliques par l’intermédiaire du travailleur.