Les fils et câbles sont partout!

H.L. Blachford Ltd. et Parlons sciences
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5.14

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Renseigne-toi sur les façons dont on fabrique et utilise les fils et câbles métalliques.

Pourquoi utilise-t-on des fils métalliques?

Pense à tous les fils que tu utilises quotidiennement. Les fils font partie intégrante de notre vie, même si nous ne nous en rendons pas toujours compte. Les fils électriques, les cordes de guitare et les trombones ne sont que quelques exemples de fils. Même l’internet ne serait pas possible sans fil métallique. Les fils font tellement partie de nos vies que nous n'y pensons que rarement.

Câbles ethernet dans un centre de données
Câbles ethernet dans un centre de données (Source: Ultima_Gaina via iStockphoto).

De quoi sont faits les fils ?

Les fils sont fabriqués à partir de métaux. Parmi les métaux utilisés, on trouve l'acier, le cuivre, l'aluminium et l'argent. Nous utilisons ces matériaux pour fabriquer des fils en raison de leurs propriétés physiques et chimiques. Les métaux ont un point de fusion élevé et sont généralement solides à température ambiante. Ils sont également ductiles. Cela signifie qu'ils peuvent être facilement étirés. Enfin, les métaux sont de bons conducteurs de chaleur et d'électricité. Cela signifie que l'électricité et la chaleur peuvent facilement les traverser.

Le savais-tu? 

L'argent est l'élément qui conduit le mieux l'électricité.

Comment les fils électriques sont-ils fabriqués ?

Le tréfilage est un procédé qui est souvent utilisé pour fabriquer des fils. Le tréfilage consiste à réduire le diamètre des tiges métalliques au diamètre souhaité. Le diamètre est un autre mot qui désigne la largeur d'un cercle ou d'un cylindre. Le calibre du fil est une mesure du diamètre d'un fil. Le processus de tréfilage peut produire de nombreuses tailles de fil différentes. Voyons comment cela fonctionne.

D'abord, une pièce d'acier, appelée billette, est chauffée à environ 2000°C. Il est ainsi plus facile de changer sa forme. La billette chaude est passée par une série de roulis de laminage qui transforment le métal en une barre de 1 à 4 cm de diamètre. La barre est ensuite enroulée en bobines.

Tige de métal rouge brûlant
Un laminoir à chaud chez Charter Steel deSaulville, au Wisconsin (É.U.) (Source: Charter Steel)

 

Les serpentins sont laissés à l'extérieur pour qu'ils refroidissent.  Chaque bobine pèse environ 700 à 900 kg ! Les serpentins peuvent développer une certaine rouille de surface et se salir pendant le stockage. Il faut donc les nettoyer avant de passer à l'étape suivante. Le nettoyage consiste à tremper le serpentin dans une solution d'eau chaude avec des produits chimiques qui éliminent toute saleté de surface.  

Serpentins de fil métallique à l'extérieur
Serpentins de fil métallique dans la cour de la société Henkel à Madison Heights, au Michigan (É.U.) (Source: Henkel Corporation/ David Gzesh)

La tige est ensuite passée à travers une série de filières lubrifiées. Un lubrifiant est un matériau qui rend quelque chose glissant. L'huile est souvent utilisée comme lubrifiant. Une filière est un type de matrice. Une matrice est un composant qui sert à presser, couper ou mouler un matériau. Ici, les filières permettent de réduire le diamètre de la plus large tige à un fil de plus petit diamètre. Les fils peuvent résister à la force de ce processus car ils sont très ductiles. Un matériau moins ductile, comme le verre, se briserait.

Filières de carbure
Filières de carbure de la société Paramount Die Company de Belcamp, au Marylant (É.U.) (Source: Paramount Die Company)
Filières Dimco
Filières Dimco de la société Die India Manufacturing Co. de Delhi en Inde (Source: Die India Manufacturing Co.)

Enfin, de minces fils sont formés. Les lubrifiants, comme ceux fabriqués par Blachford Chemical Group*, réduisent la friction en s'insérant entre le fil et la filière. Les lubrifiants permettent d'accélérer le processus et permettent aux filières de durer plus longtemps.

*En référence à Blachford Corporation and H.L. Blachford Ltd.

Diagramme filière de tréfilage et lubrifiant
Diagramme d'une filière de tréfilage et boîte à lubrifiant (Source: Blachford Corporation/ David Gzesh)

Pour le tréfilage du fil d'acier, le lubrifiant est une poudre. La boîte de la filière est remplie de cette poudre et le fil est d'abord tiré à travers la poudre, puis à travers la filière. La filière est en forme de cône. Son diamètre décroissant force un revêtement de lubrifiant sur le fil. Le fil en résultant peut conserver un léger film de lubrifiant. Il peut donc être nécessaire de le nettoyer avant de le transformer en produit fini. 

Ce processus peut créer de la poussière. Cette poussière peut présenter un risque d'explosion. C'est pourquoi il est important de contrôler la poussière dans une opération de tréfilage.

Lubrifiant sec et contenant à lubrifiant d'une filière
À gauche: lubrifiant sec. À droite: Contenant à lubrifiant d'une filière. (Source: Blachford Corporation/ David Gzesh)
Tréfilage de l'acier 5.5 mm - 2.4 mm (2 min 26 s) de Wiremeshmashtronics (2018)

Le savais-tu? 

Des scientifiques de l'université de Stanford ont créé le fil électrique le plus fin du monde. Il ne fait que trois atomes de large.

Comment utilise-t-on les fils métalliques ?

Les gens utilisent les fils pour créer de nombreux autres produits. Par exemple, les écrous et les boulons sont fabriqués à partir de fil d'acier. Le fil tréfilé à un diamètre spécifique est ensuite pressé en forme de boulon ou de vis. La partie inférieure est ensuite filetée pour créer une spirale. Les clous sont également fabriqués à partir de sections de fil de fer qui sont aplaties à une extrémité et aiguisées à l'autre extrémité. 
 

Boulons et écrous
Variété de boulons et écrous (Source: Adam Smigielski via iStockphoto).

Les fils tirés sont également utilisés pour fabriquer des objets courants comme les agrafes pour les agrafeuses à papier. Dans ce cas, un fil très fin est passé à travers une matrice carrée, plutôt que ronde, pour donner la forme finale. Il est ensuite coupé, plié et, dans certains cas, aiguisé pour obtenir le produit fini. Les trombones sont également fabriqués avec du fil de fer façonné dans leur forme bien connue.

Certaines cordes de guitare sont fabriquées avec des morceaux de fil d'acier. Les fils sont étirés à différents diamètres et résistances. Les banjos et les pianos utilisent également du fil de fer. D'autres exemples de produits en acier fabriqués avec du fil de fer sont les étagères, les clôtures, le fil de soudure et les aiguilles de seringue.

Gros plan sur les cordes d'une guitare électrique
Gros plan sur les cordes d'une guitare électrique. Le diamètre des cordes diminue de gauche à droite (Source: georgeclerk via iStockphoto).

Certains fils servent à transmettre l'électricité. Ces fils sont souvent faits de cuivre ou d'aluminium. Des fils de différentes tailles transportent différents types et quantités d'électricité. Le calibre d'un fil détermine la quantité de courant électrique qui peut y circuler. Les fils électriques sont enveloppés dans un isolant, le plus souvent un type de plastique. Les câbles sont des assemblages de fils regroupés. L'isolant empêche les gens de recevoir des chocs électriques. Il permet aussi de s'assurer que l'électricité circule au bon endroit.

Le savais-tu? 

Un fil électrique peut être composé de plusieurs brins, de très minces fils électriques. Ceci permet que le fil soit plus résistant lorsqu’on le manipule. Quelques brins peuvent aussi se briser sans empêcher la transmission d’électricité.

Pylônes de lignes électriques à haute tension
Les lignes électriques à haute tension sont constituées de câbles métalliques(Source: RuudMorijn via iStockphoto).

Le fil métallique est également utilisé pour fabriquer des bijoux, comme des boucles d'oreilles. Les fils d'argent et d'or sont formés par un procédé similaire à celui décrit ci-dessus. Cependant, ils sont souvent tirés à la main et créés à plus petite échelle. 

Ce ne sont là que quelques-unes des nombreuses façons dont nous utilisons les fils. La prochaine fois que tu brancheras ton ordinateur ou que tu utiliseras un trombone, pense à toutes les étapes qui ont été nécessaires à sa création. 


Logo de  Blachford Corporation and H.L. Blachford Ltd.
Logo de H.L. Blachford Ltd.

À propos de H.L Blachford Ltd.

H.L Blachford Ltd a été fondée à Montréal en 1921 par Henry Llyod Blachford et a étendu ses activités pour inclure des sites de fabrication aux États-Unis, au Canada et au Royaume-Uni. Blachford fabrique des produits à base de stéarate pour une variété d'industries, dont le caoutchouc, les pneus, le métal en poudre, le plastique, le PVC, l'alimentaire, le tréfilage et le travail des métaux. Blachford est également un des principaux fabricants de technologie de contrôle du bruit et des vibrations, de produits en caoutchouc résistant pour les industries du transport et des équipements agricoles.

 

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Références

Design Insider. (n.d.). What is a wire drawing facility?

Hanania, J., Heffernan, B., Donev, J., (2020, April 28). WireEnergy Education, University of Calgary

Manufacturing.net. (2013, May 4). Application Overview: Wire Drawing

Wikipedia. (n.d.). Wire drawing