Marteau

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Contexte

Un marteau est un outil portatif utilisé pour frapper un autre objet. Il se compose d'un manche auquel est attachée une lourde tête, généralement en métal, avec une ou plusieurs surfaces de frappe. Il existe des dizaines de types de marteaux différents. Le plus courant est un marteau à griffes, qui est utilisé pour enfoncer et arracher des clous. D'autres types courants incluent le marteau à panne sphérique et le marteau de forgeron.

Le concept d'utiliser un objet lourd pour frapper un autre objet est antérieur à l'histoire écrite. L'utilisation d'outils simples par nos ancêtres humains remonte à environ 2 400 000 BC. lorsque diverses pierres de forme étaient utilisées pour frapper du bois, des os ou d'autres pierres pour les briser et les façonner. Des pierres attachées à des bâtons avec des bandes de cuir ou de tendon d'animal étaient utilisées comme haches ou marteaux vers 30 000 av. au milieu du vieil âge de pierre.

L'aube de l'âge du bronze a apporté un glissement de la pierre au métal dans l'art de l'outilleur. Vers 3 000 av. J.-C. , des haches à têtes de bronze ou de cuivre étaient fabriquées en Mésopotamie, dans l'actuel Irak. Les têtes avaient un trou où une poignée pouvait être insérée et fixée. Des clous en cuivre ou en bronze étaient utilisés dans la même zone au cours de la même période, ce qui suggère que des marteaux à tête métallique ont peut-être également existé. Vers 200 av. J.-C. , les artisans romains utilisaient plusieurs types de marteaux à tête de fer pour le travail du bois et la taille de la pierre. Un marteau à griffes romain datant d'environ 75 A.D. avait une surface de frappe d'un côté de la tête et une griffe fendue et incurvée pour tirer les ongles de l'autre côté. Son apparence ressemble tellement à un marteau à griffes moderne que vous pourriez vous attendre à le trouver dans une quincaillerie plutôt que dans un musée.

Avec le développement du commerce et la spécialisation des métiers, de nombreux modèles de marteaux ont évolué. Carrossiers, charrons, forgerons, piqueurs, tailleurs de pierre, ébénistes, tonneliers (tonneliers), cordonniers (cordonniers), constructeurs de navires et de nombreux autres artisans ont conçu et utilisé leurs propres marteaux uniques. En 1840, un forgeron aux États-Unis nommé David Maydole a introduit un marteau à griffes avec la tête effilée vers le bas autour de l'ouverture pour le manche. Cela a fourni une surface d'appui supplémentaire pour la poignée et l'a empêché de se détacher lorsque le marteau a été utilisé pour tirer des clous. Son marteau est devenu si populaire que sa forge est devenue une usine pour répondre à la demande. La plupart des marteaux à griffes fabriqués aujourd'hui utilisent cette même conception.

Les marteaux modernes sont disponibles dans une variété de formes, de matériaux et de poids. Bien que certains marteaux spécialisés ne soient plus utilisés, il existe toujours un large éventail de configurations de marteaux à mesure que de nouvelles conceptions sont développées pour de nouvelles applications.

Types de marteaux

En général, les marteaux ont des têtes métalliques et sont utilisés pour frapper des objets métalliques. Le marteau à griffes incurvées utilisé pour enfoncer des clous dans le bois en est un exemple. D'autres marteaux incluent le marteau de charpente avec une griffe droite qui peut être enfoncée entre des planches clouées pour les séparer. Il est souvent utilisé dans les constructions lourdes où les coffrages ou supports temporaires doivent être retirés. Le marteau à panne ronde a une extrémité semi-sphérique et est utilisé pour façonner le métal. Un marteau de pointage est l'un des plus petits marteaux. Il est utilisé par les tapissiers pour enfoncer de petites punaises dans les cadres de meubles en bois. Un marteau de forgeron est l'un des plus gros marteaux. Il a généralement un long manche et est utilisé pour enfoncer des pointes et d'autres travaux lourds. Les autres marteaux modernes comprennent les marteaux à briques, les marteaux à riveter, les marteaux de soudeur, les marteaux perforateurs à main, les marteaux d'ingénieur et bien d'autres.

Une classe connexe d'outils semblables à des marteaux est appelée maillets. Ils ont de grosses têtes en caoutchouc, en plastique, en bois ou en cuir. Les maillets sont utilisés pour frapper des objets qui seraient endommagés par un coup de marteau en métal. Les maillets en caoutchouc sont utilisés pour assembler des meubles ou pour creuser des bosses dans le métal. Des maillets en bois et en cuir sont utilisés pour frapper les ciseaux à bois. Les maillets en plastique ont des têtes plus petites et sont utilisés pour enfoncer de petites broches dans les machines. Un très gros maillet en bois est parfois appelé maul.

Conception

Les deux principaux composants d'un marteau sont la tête et le manche. La conception de ces deux composants dépend de l'application spécifique, mais tous les marteaux ont de nombreuses caractéristiques communes.

La surface de frappe de la tête s'appelle le visage. Il peut être plat, dit uni, ou légèrement bombé, dit cloche. Un marteau cloche est moins susceptible de plier un clou si le clou est frappé à un angle. Une autre conception de visage est appelée un visage à carreaux. Il a des rainures hachurées découpées dans la surface pour empêcher le marteau de dépasser la tête du clou. Parce qu'il laisse une impression de damier sur le bois, on ne le trouve généralement que sur les marteaux à charpente utilisés pour la construction grossière.

La surface de la tête autour du visage est appelée le sondage. Le sondage est relié à la partie principale de la tête par le cou légèrement effilé. Le trou où la poignée s'insère dans la tête s'appelle l'œil de l'herminette (herminette). Le côté de la tête à côté de l'œil de l'herminette s'appelle la joue.

À l'extrémité opposée de la tête, il peut y avoir une griffe, une pioche, une panne à bille semi-sphérique ou une panne croisée conique selon le type de marteau. Il peut également y avoir une deuxième face, comme dans un marteau de forgeron à double face.

Les marteaux sont classés selon le poids de la tête et la longueur du manche. Le marteau à griffes courbées commun a une tête de 7-20 oz (0,2-0,6 kg) et une poignée de 12-13 pouces (30,5-33,0 cm). Un marteau à charpenter, qui enfonce normalement des clous beaucoup plus gros, a une tête de 16 à 28 oz (0,5 à 0,8 kg) et un manche de 12 à 18 pouces (30,5 à 45,5 cm).

Matières premières

Les têtes de marteau sont fabriquées en acier à haute teneur en carbone et traité thermiquement pour plus de résistance et de durabilité. Le traitement thermique permet d'éviter l'écaillage ou la fissuration provoqués par des coups répétés contre d'autres objets métalliques. Certains marteaux spécialisés peuvent avoir des têtes en cuivre, en laiton, en métal régulé et en d'autres matériaux. Les marteaux à coup mort ont une tête creuse remplie de petite grenaille d'acier pour donner un impact maximum avec peu ou pas de rebond.

Les poignées peuvent être en bois, en acier ou en matériau composite. Les manches en bois sont généralement faits de frêne à grain droit ou de hickory. Ces deux bois ont une bonne résistance transversale, une excellente durabilité et un certain degré de résilience pour absorber le choc des coups répétés. Les poignées en acier sont plus solides et plus rigides que le bois, mais elles transmettent également plus de chocs à l'utilisateur et sont sujettes à la rouille. Les poignées composites peuvent être fabriquées à partir d'époxyde renforcé de fibre de verre ou de graphite. Ces poignées offrent un mélange de rigidité, de légèreté et de durabilité.

Les poignées en acier et en composite ont généralement une poignée profilée en caoutchouc synthétique ou en un autre élastomère. Les poignées en bois n'ont pas de prise séparée. Les poignées en acier et en composite peuvent également être enrobées d'une résine de polycarbonate résistant aux chocs. L'ajout de ce matériau autour de la poignée augmente l'absorption des chocs, améliore la résistance chimique et offre une protection contre les coups excessifs accidentels. Une frappe excessive se produit lorsque la tête du marteau manque le clou et que le manche subit l'impact à la place. Il s'agit d'une cause fréquente de défaillance de la poignée.

Il existe plusieurs matériaux et méthodes utilisés pour attacher la tête au manche. Les marteaux à manche en bois utilisent un seul coin en bois mince enfoncé en diagonale dans l'extrémité supérieure La tête est réalisée par un procédé appelé forgeage à chaud. Une longueur de barre d'acier est chauffée à environ 2 200 à 2 350 ° F (1 200 à 1 300 ° C) puis découpée en forme de tête de marteau. Une fois coupée, la tête du marteau est traitée thermiquement pour durcir l'acier. de la poignée, avec deux cales en acier enfoncées dans la cale en bois à angle droit pour la maintenir en place.

Le processus de fabrication

Le processus de fabrication varie d'une entreprise à l'autre en fonction de la capacité de production et des méthodes propriétaires de l'entreprise. Certaines entreprises fabriquent leurs propres poignées, tandis que d'autres achètent les poignées auprès de fournisseurs externes.

Voici une séquence d'opérations typique pour fabriquer un marteau à griffes.

Former la tête

• 1 La tête est réalisée par un procédé appelé forgeage à chaud. Une longueur de barre d'acier est chauffée à environ 2 200 à 2 350 °F (1 200 à 1 300 °C). Cela peut être fait avec des torches à flamme nue ou en faisant passer la barre à travers une bobine d'induction électrique de forte puissance.
• 2 La barre chaude peut ensuite être coupée en morceaux plus courts, appelés ébauches, ou elle peut être introduite en continu dans une forge à chaud. La barre ou les ébauches sont positionnées entre deux cavités formées, appelées matrices, à l'intérieur de la forge. Une matrice est maintenue dans une position fixe et l'autre est fixée à un vérin mobile. Le bélier force les deux matrices ensemble sous une forte pression, serrant l'acier chaud dans la forme des deux cavités. Ce processus est répété plusieurs fois en utilisant des matrices de différentes formes pour former progressivement la tête de marteau. Le processus de forgeage aligne la structure du grain interne de l'acier et fournit une pièce beaucoup plus solide et plus durable.
• 3 Au cours de ce processus, une partie de l'acier chaud s'écoule autour des bords des cavités de la matrice pour former des bavures, qui doivent être éliminées. Comme étape finale, la tête est placée entre deux matrices de rognage, qui sont forcées ensemble pour couper tout éclair saillant. La tête est ensuite refroidie et toutes les aspérités sont rectifiées en douceur.
• 4 Afin d'éviter l'écaillage et la fissuration de la tête du marteau en service, la face, la tête et les griffes sont traitées thermiquement pour les durcir. Cela se fait en chauffant ces Afin de fabriquer un manche en bois, le bois est coupé à la longueur souhaitée puis façonné en un manche sur un tour. zones, soit avec une flamme, soit avec une bobine d'induction, puis en les refroidissant rapidement. Cela fait que l'acier près de la surface forme une structure de grain différente qui est beaucoup plus dure que le reste de la tête.
• 5 Les têtes sont nettoyées avec un courant d'air contenant de petites particules d'acier. ce processus est appelé grenaillage. La tête peut alors être peinte.
• 6 Le visage, le sondage, les griffes et les joues sont polis et lisses. Cela enlève la peinture dans ces zones. Dans le cadre de cette opération, la fente en V des griffes est lissée à l'aide d'un disque abrasif.

Former le manche

• 7 Si le marteau a un manche en bois, il est formé sur un tour. Un morceau de bois est coupé à la longueur désirée et fixé à chaque extrémité dans le tour. Lorsque le bois tourne autour de l'axe long du manche, un outil de coupe entre et sort rapidement pour couper le profil du manche. La position de l'outil de coupe est entraînée par une came qui a la même forme que la poignée finie. Au fur et à mesure que l'outil de coupe descend le long du manche, il suit la forme de la came et coupe le manche pour qu'il corresponde. La poignée finie est serrée dans un dispositif de maintien et une fente est découpée en diagonale sur le dessus de la poignée. Le manche est ensuite poncé pour lui donner une surface lisse.
• 8 Si le marteau a une poignée à noyau d'acier, le noyau est formé en chauffant une barre d'acier jusqu'à ce qu'elle devienne plastique et en la forçant à travers une ouverture qui a la forme de section transversale souhaitée. Ce processus est appelé extrusion. Si le marteau a un noyau renforcé de fibres de graphite, le noyau est formé en rassemblant un faisceau de fibres de graphite et en les tirant à travers une ouverture qui a la forme de section transversale souhaitée tandis que la résine époxy est forcée à travers l'ouverture en même temps. Ce processus est appelé pultrusion. Dans l'un ou l'autre cas, le noyau peut alors être entouré d'une enveloppe protectrice en plastique.

Assemblage du marteau

• 9 Si le marteau a un manche en bois, le manche est inséré vers le haut à travers l'œil de l'herminette de la tête. Un coin en bois est enfoncé dans la fente diagonale sur le dessus de la poignée pour forcer les deux moitiés vers l'extérieur à appuyer contre la tête. Cela fournit une friction suffisante pour maintenir la tête sur le manche. Le coin en bois est fixé en place avec deux petits coins en acier enfoncés transversalement. La poignée peut ensuite être gravée au pochoir avec de l'encre ou étiquetée avec un autocollant adhésif pour montrer le fabricant, le nom de la marque ou d'autres informations.
• 10 Si le marteau a un noyau en acier ou en graphite renforcé de fibres, le manche est inséré vers le haut à travers l'œil de l'herminette de la tête. De la résine époxy liquide est ensuite versée par le haut du trou pour coller la poignée en place. Le manche est placé dans une matrice creuse et une poignée en caoutchouc est moulée autour de sa partie inférieure. La poignée peut ensuite être étiquetée avec un autocollant adhésif pour montrer le fabricant, le nom de la marque ou d'autres informations.

Contrôle qualité

En plus des inspections visuelles et des mesures dimensionnelles normales, diverses étapes du processus de fabrication sont surveillées. L'étape la plus importante est probablement le traitement thermique utilisé pour durcir des parties de la tête. Les températures et la vitesse de chauffage et de refroidissement sont essentielles pour former la dureté appropriée, et l'ensemble de l'opération est étroitement contrôlé.

Le futur

Ayant survécu pendant des milliers d'années, il est peu probable que le marteau disparaisse de sitôt de la boîte à outils de la civilisation. Il a cependant une sérieuse concurrence. Le concurrent le plus redoutable est le pistolet à clous à essence. Cet appareil utilise un gaz comprimé, généralement de l'air, pour enfoncer un clou dans le bois d'un seul coup. Bien que les pistolets à clous soient plus lourds et plus chers que les marteaux, ils sont également beaucoup plus rapides. Cela est particulièrement vrai dans les opérations de clouage répétitives telles que l'installation de revêtements de sol ou de toit pour la construction de nouvelles maisons. Les pistolets à clous sont également privilégiés dans les zones où le bruit est un problème. Parce qu'un pistolet à clous peut enfoncer un clou en un seul coup, il produit beaucoup moins de bruit global que les cinq ou six coups de marteau qu'il faut pour enfoncer un clou.