Mouvement de la cisaille : force de cisaillement

La cisaille est un outil qui a de multiples applications dans l’industrie mécanique. La cisaille et son mouvement sont utilisés pour couper des plastiques, des tôles métalliques, des bois de faible épaisseur et même du papier. Lorsque les matériaux sont plus épais, on a recours à une cisaille fonctionnant avec un moteur électrique.

Qu’est-ce que la cisaille ?

Les cisailles ressemblent aux ciseaux, mais sont de taille bien supérieure et adaptées à l’industrie. La cisaille se compose de deux lames tranchantes qui se font face lorsqu’elles appuient sur la surface à couper ; grâce à la pression appliquée, on peut vaincre la résistance de la surface. Cela est dû à la traction, et c’est pourquoi il est possible de traverser la surface, de la rompre et de séparer une seule pièce en deux.

Il convient de noter que les bords de la pièce coupée sont assez irréguliers, de sorte que, pour des travaux de précision, la pièce peut nécessiter un processus de rectification, réalisable avec des machines rectifieuses ou par des méthodes manuelles. Mais quel est le principe des cisailles ? Comment se présentent la cisaille et son mouvement ?

Pour effectuer la coupe, il faut exercer une pression déterminée. Cette pression s’obtient en exerçant un effet de levier entre l’un des bras, situé dans la partie inférieure, et un autre qui monte et descend en exerçant la pression. Le mouvement de la cisaille, dans les outils manuels, est réalisé par l’opérateur. Il existe toutefois aussi des cisailles automatiques de grande taille.

Types de cisaille

On trouve différents types de cisaille classés selon l’usage qui en est fait :

• Tondeuse : pour les textiles.
• Sécateur : pour le jardinage.
• Cisaille à métal : employée pour couper les métaux minces et qui se divise à son tour selon le type de coupe réalisé : droite et courbe, vers la droite et vers la gauche
• Mâchoires : pour les opérations de sauvetage
• Industrielle : machine-outil spécialisée pour les travaux industriels. C’est le type de cisaille utilisé dans la mécanique, car c’est celle qui réalise des coupes verticales lorsqu’une pression est exercée sur des feuilles de différents matériaux. Il en existe avec moteur électrique, pour exercer une pression plus importante.

La cisaille hydraulique ou industrielle

La cisaille hydraulique fonctionne lorsque le mécanisme de la machine exerce une pression sur un liquide ou un gaz. Cette machine-outil se divise, à son tour, en deux types : à guillotine et à tablier oscillant. La première sert à couper des tôles de métal et peut être mécanique ou hydraulique ; la cisaille hydraulique ou à tablier oscillant, quant à elle, utilise des séparateurs et des écrans qui permettent de visualiser la vitesse, le calibre et les coupes réalisées.

La cisaille hydraulique, comme son nom l’indique, possède un mécanisme hydraulique. Elle comporte deux lames : l’une située en haut, qui effectue le mouvement ; et l’autre située en bas, qui est fixe. La cisaille hydraulique et son mouvement se caractérisent par l’utilisation d’un espace entre les lames pour appliquer la force de coupe sur la pièce à travailler.

Cisaille : mouvement et force

Lorsqu’on analyse la cisaille et son mouvement, intervient ce que l’on appelle la force de cisaillement. Il s’agit d’une force composée ; la force de cisaillement est toujours parallèle à la surface sur laquelle elle s’exerce et divise la pièce. C’est ainsi que se produit la séparation en deux de la pièce à travailler. La force de cisaillement se caractérise par l’application de deux forces qui s’exercent simultanément sur un même objet et en deux points précis de sa surface.

Ces forces ont elles aussi des caractéristiques particulières. Outre le fait de s’appliquer en des points déterminés de la surface de la pièce, elles doivent avoir la même intensité ; par ailleurs, elles doivent s’appliquer en sens contraire, mais toujours selon des lignes d’action parallèles.

Pour comprendre la cisaille et son mouvement, on prend l’exemple d’un crayon que l’on veut casser. On applique deux forces et l’on concentre la pression sur des points déterminés de la longueur du crayon, ce qui permet de le déformer ou de le casser.

Contrainte de cisaillement

La force de cisaillement et les effets qu’elle a sur la pièce dépendent de l’intensité de la force appliquée, ainsi que de la surface sur laquelle cette force s’applique. C’est ainsi qu’apparaît le concept de « contrainte de cisaillement », car deux facteurs sont pris en compte pour pouvoir couper une pièce en deux. Dans certains secteurs, comme celui de la construction, la contrainte de cisaillement est connue sous le nom d’effort tranchant ou d’effort de coupe.

La contrainte de cisaillement se mesure, dans le Système international, en newtons par mètre carré, unité que l’on appelle pascal. Pour calculer la contrainte moyenne, il faut suivre une formule mathématique dans laquelle on divise la force par la surface sur laquelle elle s’applique. Toutefois, il arrive que la force appliquée ne soit pas suffisante, de sorte que seule se produit la déformation de la pièce qui, une fois cet effort supprimé, retrouve sa forme d’origine. On dit alors que l’effort tranchant et la déformation sont proportionnels.

Intervient également ce que l’on appelle le module de cisaillement ou module de coupe, qui se mesure aussi en pascals et dont la valeur varie selon le type de matériau à couper.