Aptitude au façonnage, · PDF fileCes fiches ne constituent en aucune manière un...

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  • Matriaux et objets techniques

    SCIENCES ET TECHNOLOGIE

    Approfondir ses connaissances

    Informer et accompagner les professionnels de lducation CYCLES 2 3 4

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    Aptitude au faonnage, valorisation

    IntroductionLes fiches connaissances ont pour objectif de prsenter les principales connaissances et savoir-faire scientifiques et technologiques du thme Matriaux et objets techniques du programme de Sciences et technologie du cycle 3.

    Ces fiches ne constituent en aucune manire un manuel denseignement des sciences et technologie ni un document pdagogique qui dcrirait des situations denseignements. Elles sont destines aux professeurs, afin de les aider maitriser les concepts et notions disciplinaires. Elles ne sont pas destines aux lves. Les contenus peuvent aller au-del de ce qui est attendus dans les programmes.

    Rfrences au programme IDENTIFIER LES PRINCIPALES FAMILLES DE MATRIAUX Familles de matriaux (distinction des matriaux selon les relations entre formes, fonctions et procds). Caractristiques et proprits (aptitude au faonnage, valorisation). Impact environnemental.

    Du point de vue technologique, la notion de matriau est mettre en relation avec la forme de lobjet, son usage et ses fonctions et les procds de mise en forme. Il justifie le choix dune famille de matriaux pour raliser une pice de lobjet en fonction des contraintes identi-fies. partir de la diversit des familles de matriaux, de leurs caractristiques physico-chimiques, et de leurs impacts sur lenvironnement, les lves exercent un esprit critique dans des choix lors de lanalyse et de la production dobjets techniques.

    Choix dun matriau Un objet technique est conu et fabriqu pour rpondre un besoin. Pour raliser lobjet, il faudra trouver le meilleur matriau possible ; celui qui est le mieux adapt son utilisation, son environnement. On choisit un matriau en fonction de ses diffrentes caractristiques et proprits.

    Exemple de caractristiques que lon peut prendre en compte :masse volumique ;rsistance ( la rupture, aux chocs,..) ;duret ;conductibilit (thermique, lectrique, sonore) ;aptitude au faonnage, (dcoupage, pliage, perage, sciage, moulage, assemblage) ;temprature de fusion (mtaux, certains plastiques) ;aptitude la valorisation (recyclage).

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    Aptitude au faonnageFaonner les matriaux permet de les travailler, de modifier leur forme dans le but de fabriquer des objets techniques.

    Quelles sont les aptitudes des matriaux tre dcoups, dforms ou assembls ?Laptitude aux dformations plastiquesLes dformations plastiques sont des dformations permanentes obtenues en exerant des efforts sur les matriaux par diffrents procds de pliage ou de formage. Laptitude aux dformations plastiques dpend de la temprature de formage.

    Laptitude la coupeLes procds de faonnage utilisent un outil pour dcouper, tailler un matriau. Ils sont fonds sur la diffrence de duret entre le matriau faonner et celui formant loutil : ce dernier doit tre plus dur.Le perage est assimil au coupage.

    Laptitude au soudageCertains mtaux ont la facult de sunir ltat liquide par soudage. Cette proprit permet des assemblages solides, rigides et irrversibles. Laptitude au soudage des mtaux dpend de leur nature chimique.

    Laptitude au collageLe collage est une opration dassemblage qui permet, grce une substance (colle), de maintenir par adhrence des matriaux en contact. La colle utilise dpend de la nature des matriaux assembler.

    Les matriaux doivent tre transforms pour devenir des objets techniques, pour ce faire, il faut vrifier la compatibilit du couple matriau moyen de faonnage disponible en termes de faisabilit, de cot, de dlais, etc.

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    Quelques techniques de faonnage courantesENLVEMENT DE MATIRE (USINAGE) DCOUPAGE FORMAGE - MOULAGE

    Tournage Cisaillage Pliage ( chaud, froid)

    Fraisage Poinonnage Moulage

    Perage Dcoupage (jet deau, plasma,) Imprimante 3D

    Sciage Emboutissage

    Valorisation des matriauxChaque anne en France, un habitant produit 354 kg de dchets. Si on devait stocker ces dchets, il faudrait un trs grand espace et ce stockage nuirait lenvironnement. Aussi pour viter la pollution des sols, il est ncessaire de valoriser (recycler ou rutiliser) ces dchets. Les diffrentes possibilits de valoriser les dchets sont les suivantes.

    La valorisation matire La valorisation matire consiste rutiliser la matire premire dans un nouveau processus de production.

    Les matriaux qui composent un objet doivent tre tris par famille avant de pouvoir tre pris en charge pour tre valoriss et subir le traitement adapt leur nature. Pour un matriau donn, sa collecte et son retraitement constituent une filire spcifique (filire de laluminium, du polychlorure de vinyle, du bois...).

    Exemple : le verre sera broy puis fondu pour refaire des bouteilles ou des bocaux.

    Les bouteilles en plastique seront transformes en fibres synthtiques notamment le polythylne (PET) permettant de raliser des laines polaires, le rembourrage de couettes, lisolation de toitures ou lindustrie automobile.

    Tous les plastiques nont pas le mme potentiel de recyclage.

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    Exemple : les mtaux seront fondus, pour recrer des mtaux identiques.

    Cest la filire de recyclage la plus efficace.

    La rutilisation Pour le mme usage, la rutilisation consiste rutiliser des objets techniques entirement ou en partie aprs rparation ou rnovation (rcupration de pices automobiles, vlos, lectromnagers, rnovation de meubles etc.).

    Pour un usage diffrent : on peut rutiliser certains matriaux aprs concassage pour les rinjecter dans dautres matriaux : les granulats de bton, de terre cuite serviront de remblais, pour travaux de terrassement ;les granulats de pneus seront rinjects dans des pelouses synthtiques, pistes dathl-tisme, aires de jeux pour enfants, dans les enrobs routiers pour rduire les nuisances so-nores.

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    La valorisation nergtique

    La valorisation nergtique consiste rcuprer et valoriser lnergie produite par les dchets (bois, certains plastiques, les pneus, biomasse ...) lors de diffrents traitements, parmi lesquels la combustion ou la mthanisation, afin de produire de la chaleur ou de llectricit.

    Exemple dune voiture

    Le recyclage est lultime tape de la vie dune voiture.

    Dpollue, dmonte, broye la voiture est spare en pices dtaches rutilisables, matriaux recyclables, dchets incinrs pour produire de lnergie. Une dmarche qui aide prserver lenvironnement.

    Les derniers modles dvelopps par Renault sont conus pour que 95 % de la masse du vhicule soit recyclable.

    Cest ds la phase de conception que la fin de vie de la voiture est envisage : on parle alors dco-conception.

    La dmontabilit des pices doit tre simple et rapide pour faciliter la sparation des diffrentes parties en vue du recyclage.

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