Propriétés physiques des métaux

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1.1.1 Malléabilité

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C'est la qualité que possèdent les métaux de pouvoir se façonner en feuilles minces, sans se rompre. L'écrasement du métal est réalisé par laminage à froid ou à chaud, entre deux cylindres tournant en sens contraire dans la fabrication des tôles d'acier, de zinc, d'aluminium, etc …. Il est également pratiqué par forgeage, martelage ou emboutissage dans l'amincissement des plaques de plomb, de cuivre, d'étain, d'aluminium et d'acier. L'or, l'argent, le platine sont particulièrement malléables. La fonte et le bronze sont très peu malléables.

1.1.2 Fusibilité

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C'est la propriété commune à tous les corps de passer de l'état solide à l'état liquide sous l'effet de la chaleur. La température de fusion varie énormément d'un métal à l'autre. Les corps purs ont une température de fusion constante pendant la durée de la fusion ( Etain (Sn) = 232°C ; Plomb (Pb) = 335°C ; Cuivre (Cu) = 1083 °C ; Fer (Fe) = 1528 °C; … ).

1.1.3 Ductilité

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C'est la qualité que possèdent les métaux d'être étirés en fil sans se rompre. L'étirement du métal est réalisé par tréfilage. Le métal préalablement forgé en barres que l'on fait passer en les tirants au travers de trous de diamètre de plus en plus petits ( filières ). Le cuivre et l'aluminium sont particulièrement ductiles.

1.1.4 Fluidité

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C'est la qualité que possèdent certains métaux de se mouler facilement. Il faut cependant que le métal puisse se solidifier sans soufflures, ni retassures. Le mélange de certains corps avec des métaux, favorise la fluidité de ces derniers. La fonte se moule assez facilement et la fluidité du bronze est due à l'étain mélangé au cuivre.

1.1.5 Soudabilité

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C'est la propriété d'un métal de pouvoir s'unir à lui-même par fusion des bords de deux morceaux à réunir. Les métaux et principalement les alliages ne sont pas tous soudables. Le cordon gène la soudabilité des aciers et d'avantage les fontes. La présence de soufre, ou de silicium rend un acier impossible à souder.

1.1.6 Conductibilités calorifique et électrique

Ce sont les propriétés de la plupart des métaux de permettre le transport, plus ou moins rapide, à travers leur masse, de quantités de chaleur ou d'électricité. L'argent ( Ag ) est le métal le plus conducteur, viennent ensuite le cuivre et l'aluminium. L'or est utilisé pour certains contacts électriques ou électroniques.

1.1.7 Dilatabilité

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Sous l'effet de la chaleur, les matériaux se dilatent. Cette dilatation est variable suivant les matériaux et est caractérisée par un coefficient de dilatation qui représente l'allongement en longueur rapporté à l'unité de longueur et de température : ΔL = α . L . Δt

α = dilatation totale en m Α = coefficient de dilatation fonction de la nature du matériau mm/m°C Ac-C => α = 0,0122 mm/m°C Inox => α = 0,019 " Alu => α = 0,027 " PVDF => α = 0,15 " ( Teflon )

Exemple : Une tuyauterie en Ac-C véhicule un fluide à la température de 120 °C ( t° de montage 20 °C )

Calculer la dilatation de cette tuyauterie de longueur L = 100 m Δ= 0,0122 x 100 m x ( 120 – 20 ) = 122 mm

Remarque : Si la tuyauterie était bloquée entre ses deux points extrémités ( ancrages ), calculons l'effort axial reçu pour les ancrages et par réaction dans la tuyauterie dn 150 Sch 40.

Formule dilatation

E = Module d'élasticité ( module de Young ) représente l'effort capable d'allonger une pièce métallique d'une quantité égale à sa longueur, si toutefois les lois de l'élasticité proportionnelle pouvaient exister jusqu'à cette limite.

Am = Section de métal de la pièce ( ici c'est la paroi d'un tube ) Soit :

E = 197000 N/mm² ( 100 °C ) ;

α = 0,0122 mm/m°C ;

Am = 3600,46 mm²

Δt = 100 °C

C'est un effort considérable et capable de briser l'assemblage d'extrémité ou soumettre la tuyauterie au dépassement de la charge de rupture du matériau par flambage.