Fers et aciers dans la mécanique

Les fers et aciers dans la mécanique sont la matière première. Sans ces éléments, il serait impossible de fournir des pièces et des éléments aux autres industries que la mécanique approvisionne, comme l’automobile, l’aéronautique et l’industrie manufacturière, entre autres. Quelles sont les caractéristiques des métaux que l’on travaille ? Quelle forme doivent-ils avoir pour pouvoir être expédiés vers d’autres industries ?

Le fer, le métal le plus important

Lorsque nous parlons des fers et aciers dans la mécanique, le fer est sans aucun doute l’élément principal. Pas seulement le fer proprement dit, mais aussi tous ses dérivés et ses alliages. Ce métal possède des caractéristiques très particulières : par exemple, il s’oxyde facilement et il est plus dur que le cuivre. Vous serez surpris d’apprendre que le fer est le métal le plus utilisé dans l’industrie de l’usinage : 90 % de tout le métal est du fer.

Après l’aluminium, le fer (abrégé en Fe) est le deuxième métal le plus abondant sur Terre. La production de fer est la plus importante, car les oxydes peuvent être fondus avec le fer à haute température dans des fours spéciaux où l’on utilise un résidu de carbone. En effet, le fer se transforme en acier dans le même four où le fer pur est fondu. 98 % du fer est transformé en acier, le reste étant utilisé comme fonte et fer forgé. Comment fabrique-t-on les fers et aciers dans la mécanique ?

Voici comment le fer est élaboré

Le fer est extrait de la croûte terrestre, à partir d’autres minéraux et oxydes comme la magnétite. La première étape consiste à extraire ces minéraux, puis à séparer le fer (par aimantation ou par densité). Ensuite, on forme un aggloméré qui passe dans un four à haute température où le métal se transforme en fonte brute puis en acier. L’acier n’est rien d’autre qu’un alliage de fer et de carbone.

Le fer contenant entre 2 et 4 % de carbone est utilisé comme fonte. Son mélange contient du silicium, du manganèse, du phosphore et du soufre, et il a la particularité de s’oxyder facilement. Le fer dans cet état se retrouve dans des objets du quotidien comme les charnières, les grilles et certains meubles.

Le fer et ses alliages

Comme nous l’avons déjà évoqué, le principal alliage du fer est l’acier qui, mélangé à d’autres éléments, forme d’autres alliages. Aujourd’hui, l’acier est le métal le plus utilisé. On le trouve, par exemple, pour protéger les structures de construction car il apporte une grande solidité ; il est aussi employé dans les voies ferrées et les routes, ainsi que dans les véhicules et d’autres objets domestiques.

Lorsque le fer est allié au carbone pour former de l’acier, la dureté et la résistance de l’élément sont améliorées. Il existe une version résistante à la rouille, qui n’est autre que l’acier inoxydable. L’acier inoxydable est l’alliage de fer avec du carbone et 11 % de chrome. Vous trouverez facilement l’acier inoxydable dans les machines-outils, généralement dans l’industrie alimentaire, car, comme son nom l’indique, il ne s’oxyde pas. Par exemple, les usines qui produisent des aliments utilisent des machines comme les embosseuses, fabriquées en acier inoxydable. Et les conserves ? Le poisson salé nécessite des machines qui ne s’oxydent pas facilement à cause de la saumure. L’acier inoxydable est précédé de trois chiffres : AISI 304 et 316. L’un est plus résistant que l’autre.

Par ailleurs, l’acier peut être mélangé à d’autres éléments pour former différents alliages. Ce sont les suivants :

• Manganèse
• Chrome
• Molybdène
• Nickel
• Tungstène
• Vanadium

Fers et aciers dans la mécanique : comment les usine-t-on ?

Les fers et aciers dans la mécanique se présentent sous différents formats et formes. Pour obtenir ces formes, il faut soumettre les métaux bruts à différents procédés d’usinage.

Tôles

Les tôles sont des plaques de métal, de différentes dimensions et épaisseurs, qui jouent un rôle fondamental dans l’industrie. On les retrouve comme carénage de machines-outils, pour fabriquer des pièces d’automobiles et d’avions ou pour la fabrication de meubles et de portes. Les tôles sont travaillées sur des presses plieuses selon des procédés de formage et de déformation.

Les plus utilisées sont les tôles en acier inoxydable et en acier au carbone.

Profilés

D’autres pièces obtenues à partir des fers et aciers sont les plats, cornières et profilés. Ce sont des pièces métalliques de formes spécifiques qui peuvent être travaillées sur des presses plieuses et d’autres machines comme les machines de découpe.

Tubes

Les tubes sont des tôles déformées de telle manière qu’on parvient à les cintrer entièrement. Pour cela, il faut des machines comme la cintreuse. Les tubes sont creux ; les pièces pleines sont des barres, et les plus fines sont appelées tiges. Les formes sont variées : ronds, carrés, hexagonaux, etc.

Visserie

Oui, les vis et écrous sont eux aussi fabriqués en acier et en fer. Les vis, par exemple, sont usinées par enlèvement de copeaux à l’aide de machines-outils. La pièce est placée dans une matrice tandis que les outils de coupe s’approchent de sa surface pour enlever les copeaux et générer les rainures de filetage propres aux vis.

Il en va de même pour les écrous qui retiennent les vis.