Scie

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Contexte

Une scie est un outil à main avec une lame dentée utilisé pour couper des matériaux durs tels que le bois ou l'os. Ils font partie des plus anciens outils connus. Les innovations faites au cours de milliers d'années sont toujours présentes dans des exemples modernes produits en série.

Les premières scies à silex sont apparues au début du Paléolithique, entre 60 000 et 10 000 av. Des scies à pierre et des scies composites faites de lamelles de pierre ou de "microlithes" insérées dans un manche en os ont également été fabriquées à cette époque. Les premières lames métalliques ont été rendues possibles par la découverte du cuivre il y a environ 4000 ans.

Au début de l'âge du fer, le cuivre et le bronze les plus faibles ont été mis au rebut et les dents raclées ont finalement été rendues possibles. Finalement, il est devenu évident que l'augmentation du nombre de dents dans une scie augmentait l'efficacité de son utilisation. De petites scies étaient utilisées pour la menuiserie, le style asiatique des scies à traction étant spécifiquement utilisé par les anciens Égyptiens. Les hiéroglyphes découverts dans les monuments égyptiens enregistrent l'utilisation de la scie par les Égyptiens dans leurs méthodes de fabrication de meubles. Des ajustements dans la conception de la scie ont été effectués en fonction de l'application prévue de la scie. Par exemple, les dents espacées ont permis à la scie de servir de râteau après la course de coupe, en éliminant la sciure de la "crén" ou de la coupe en développement.

Les scies ont continué à être améliorées à mesure que les innovations en métallurgie étaient développées. Léonard de Vinci a inventé une scie à marbre au XVe siècle, et de nombreux développeurs en Europe et à l'étranger ont profité des améliorations apportées à l'acier pour créer un meilleur tranchant. Tout au long du XVIIe siècle, les lames les plus solides étaient encore les plus étroites. La scie à archet, du nom de sa similitude structurelle avec l'arc et la flèche, a continué d'être populaire en raison de cette limitation. La popularité de la scie à cadre en bois parmi les premiers colons européens en Amérique a été attribuée à la rareté du métal dans les colonies à cette époque, ainsi qu'au manque d'acier laminé à large bande.

Avec l'avènement de la révolution industrielle, des scies plus solides et plus durables ont été produites. Par exemple, diverses formes de scies circulaires étaient fabriquées au début du XVIIIe siècle, bien que le premier brevet aux États-Unis ait été accordé à Benjamin Cummins de New York en 1814. Aujourd'hui, une grande variété de scies manuelles et électriques sont produites pour consommateur ainsi que l'utilisation commerciale.

Matières premières

L'acier à outils trempé de haute qualité, allié à certains autres métaux, est le principal matériau utilisé pour fabriquer la lame de scie. Auparavant, les poignées étaient uniquement en bois, mais les outils modernes peuvent également être fabriqués en plastique moulé.

Conception

Il existe trois principaux types de scies à main :la scie à métaux, la scie à métaux et la scie à refendre ou à refendre emblématique.

La scie à tronçonner coupe à travers le grain, tandis que la scie à refendre coupe le long du grain. Les dents d'une scie sont formulées différemment pour répondre à différents besoins. Si l'angle est trop extrême, les dents s'accrocheront au bois. Si l'angle est trop faible, les dents seront incapables de couper du tout. Les dents d'une scie à tronçonner sont inclinées plus obtus que celles d'une scie à refendre, pour trancher Un type spécial d'acier allié au tungstène est produit et laminé en bandes. Les lames sont ensuite embouties dans l'acier allié à l'aide de machines d'emboutissage. La scie est rectifiée selon les spécifications. Les jauges sont utilisées pour mesurer l'angle des dents de la scie, qui déterminent son efficacité dans la coupe. La lame est ensuite durcie et le manche est attaché. dans le grain du bois sans le ciseler. Inversement, le tranchant de la scie à refendre est placé à angle droit par rapport à la lame réelle, de sorte que les dents agissent comme de petits ciseaux. Les dents d'une scie à bois dur sont inclinées de manière optimale à 60 degrés, tandis que les bois plus tendres doivent être coupés avec des dents réglées à un angle plus aigu, généralement de 45 degrés. Les bois secs et verts nécessitent également des lames de formes différentes. Une scie grossière a environ cinq dents par pouce (deux par cm), ce qui est préférable pour couper du bois vert ou tendre. Une scie fine, avec au moins huit dents par pouce (deux par cm), peut faire des coupes lisses dans du bois dur séché destiné à l'exposition, ou pour des constructions plus complexes comme la queue d'aronde.

Le processus de fabrication

1. Un type spécial d'acier allié au tungstène est produit et laminé en bandes. L'épaisseur de la bande définit l'épaisseur de la lame finie et est mesurée par les mêmes instruments que ceux utilisés pour mesurer les fils.
2. Les lames sont ensuite embouties dans l'acier allié à l'aide de machines d'emboutissage. La forme générale de la lame de la scie à main se rétrécit de la poignée à la pointe. Les meilleures scies ont un bord de coupe en "couronne" ou incurvé, plutôt que droit, de sorte que moins de dents sont en contact avec la surface du bois à un moment donné pendant que la scie est en mouvement. La plupart des scies à main bon marché ont une épaisseur uniforme.
3. La lame est ensuite traitée selon les normes pour une utilisation optimale. Selon le type de scie, différentes techniques peuvent être appliquées. La scie à tronçonner, par exemple, est limée en biseau. Le dos d'une scie à main est meulé plus mince que le bord denté pour réduire la friction pendant l'utilisation. Les scies à main sont généralement rectifiées.
4. Le "réglage" ou réglage des dents de la lame est crucial pour l'efficacité de la scie, donc les dents sont mesurées avec une jauge en tôle d'acier qui analyse trois dents à la fois. Ensuite, ils sont coupés et pliés dans des directions alternées. Trop d'angles les uns par rapport aux autres, cependant, entraîne une scie qui ne coupe pas correctement.
5. Le durcissement vient ensuite. La technique classique utilisée depuis des siècles consiste à marteler la lame pour la rendre « tendue », afin qu'elle affiche la meilleure combinaison de rigidité et de flexibilité. De nombreuses variantes sont possibles. Aujourd'hui, les scies à métaux professionnelles sont entièrement durcies, tandis que celles destinées à un usage domestique n'ont que leurs dents durcies.
6. Une couche de protection contre la rouille est pulvérisée sur la lame de scie durcie.
7. Enfin, les lames sont fixées à des poignées moulées par injection fabriquées séparément.

Contrôle qualité

La norme nationale américaine vise à réglementer le jeu de lames pour une sécurité ainsi qu'une utilisation optimale, car une scie mal faite peut être un danger. Les lames de scie à métaux avec 24-32 dents par pouce (10-13 dents par cm) doivent être réglées ondulées. D'autres types de scies nécessitent un "jeu de râteau" dans lequel une dent sur trois n'est pas réglée. Le composite du métal utilisé est également réglementé. Une lame d'acier standard, pour s'appeler ainsi, ne peut pas être à plus de 1,25% d'alliage. Pour les scies industrielles et de grande puissance, une lame en acier rapide doit pouvoir résister à une température allant jusqu'à 1 000 °F (537,78 °C).

Le futur

Grâce à des logiciels d'optimisation conviviaux tels que la conception assistée par ordinateur (CAO), des améliorations sont expérimentées qui peuvent retarder les effets des mouvements répétitifs sur l'utilisateur de la scie à main. Les « troubles traumatiques cumulatifs », comme on les appelle dans le domaine, doivent être contrecarrés par la recherche ergonomique. Les objectifs comprennent la répartition de l'impact de l'utilisation d'une scie sur une plus grande surface, la réduction du besoin de mouvements correctifs brusques et l'amélioration de l'ajustement de la poignée pour éviter des positions inconfortables des mains et des bras. Des groupes de test bénévoles sont utilisés pour évaluer les besoins des consommateurs et les utilisateurs professionnels testent des prototypes de produits en cours de développement.

La même approche est adoptée pour améliorer les outils électriques à grande et à petite échelle. Les techniques de fabrication assistée par ordinateur (FAO), de fabrication intégrée par ordinateur (CIM) et de commande numérique (NC) permettent aux fabricants de scies de réduire les déchets et d'améliorer l'efficacité. Les scies circulaires de l'industrie du bois ont été réinventées à l'aide de l'analyse par éléments finis. La Saw Paw Corporation de Pennsylvanie détient des brevets sur une tige et une mèche de scie en carbure monobloc recyclables. La conception rationalisée vise à améliorer l'efficacité, tout en allongeant la durée de vie, afin de réduire le coût d'utilisation à long terme.