Compétences
L’ensemble des savoirs, des savoir-faire et des savoir-être que chacun d’entre nous acquiert et développe tout au long de sa vie. Et qu’il mobilise (consciemment ou inconsciemment), pour réaliser une action donnée (action est le terme global pour regrouper missions, tâches, activités).
Compétence 1 : caractériser les matériaux
Niveau 2 : En justifiant le choix des paramètres d'essai
Dans le cadre du projet industriel avec la poterie le Chêne Vert, nous avons pu caractériser des échantillons de leurs vases simulant les paramètres de fabrication afin d'essayer de résoudre leur problème de rupture en sortie de cuissons sur certains vases.
Pour ce faire, nous avons analyser la structure de la céramique afin de déterminer des éventuelles anomalies sur ces propriétés à l'aide du Microscope Electronique à Balayage.
- J'ai également réalisé de la pycnométrie à hélium afin de déterminer la densité de la céramique ainsi que le pourcentage de pores ouvertes et fermées qui ont des influences plus ou moins importantes sur les propriétés mécaniques de la céramique telles que les fissures. Pour réaliser ce tests on a mis en place des paramètres d'analyse importants comme ouvrir la bouteille à hélium et également on a veillé à bien remplir le creuset de 3/4 de son volume. En effet, cette masse permet au pycnomètre à hélium de réaliser le calcul (masse volumique = m/V) puisque lui détermine le volume de la poudre ou du solide.
- Toujours pour le même projet, nous avons réalisé des essais de flexion sur des échantillons en céramique. Il nous a fallu trouver une norme pour les essais de flexion pour la céramique. Alors d'après nos recherches nous avons suivi la norme NF EN 834-1.
Lors du semestre 3, j'ai réalisé quelques TP sur le vieillissement des matériaux. J'ai pu étudié
les courbes intensité-potentiel : I=f(V) avec l'application de l’étude de phénomènes de corrosion en milieu marin (Etude du couple Fe3+/Fe2+ sur électrode de Platine, étude de la vitesse de corrosion du Fer dans l’eau de mer avec la Méthode de Tafel et l'étude de la passivation et de la piqûration (pitting) de l’aluminium anodisé ou inox dans l’eau de mer), de la thermodynamique avec l'étude du diagramme E=f(pH) (Étude du couple Fe3+/Fe2+, diagramme E=f(pH) du Fer, protection du fer par anode sacrificielle) et j'ai également étudié la protection des métaux par passivation, anodisation, courant imposé et par un revêtement noble.
J'ai également réalisé plusieurs TP de verres et ciments. J'ai réalisé du verre et étudier les propriétés de verres d'oxydes (fusion d'un verre d'oxyde, détermination de la masse volumique du verre par pesée hydrostatique, détermination de la température de transition vitreuse du verre et les propriétés optiques de verres colorés), j'ai analysé un verre ainsi que sa résistance hydrolitique (détermination de la masse volumique par pesée hydrostatique, composition d'un verre usuel par fluorescence X), j'ai également étudié la composition d'un ciment (analyses thermiques par ATD-ATG et perte au feu, composition chimique et structure par spectroscopie Infra-Rouge, par fluorescence X et par Diffraction des Rayons X, et détermination de teneur en solubles) ainsi que ses propriétés (essai de consistance normalisée Vicat, détermination de la masse volumique avec un voluménomètre, détermination de la finesse du ciment par perméabilité de Blaine, test de stabilité).
Evolution du système rédox au cours du pH (Fer) (Cliquez dessus pour accéder au compte-rendu du TP)
Graphique de i=f(E) (Cliquez dessus pour agrandir et accéder au compte-rendu du TP)
Protection du métal par dorure électrolytique (Cliquez dessus pour accéder au compte-rendu de TP)
Analyse du verre par ATD-ATG (Cliquez dessus pour agrandir et accéder au compte-rendu du TP)
Essai de flexion sur de la céramique dans le cadre d'un projet industriel
Paramètres d'analyse d'essai du pyncomètre à hélium
Essai de consistance Vicat (Cliquez dessus pour accéder au compte-rendu du TP)
Composition du verre par fluorescence X (Cliquez dessus pour agrandir et accéder au compte-rendu du TP)
Lors de mon stage en entreprise, j'ai pu relier les propriétés à la structure du matériau en l'occurence pour du béton. En effet, j'ai réalisé des tests de carbonatation sur des carottes de béton.
Le test est simple, il suffit juste de déposer de la thymolphtaléine sur du béton, puis la couleur change en fonction du pH car en effet le béton est un matériau alcalin donc il a un pH. Ce pH élevé provoque un film très fin autour des barres d’acier (appelé film passif) qui le protège de la corrosion. Nous voyons le dioxyde de carbone comme un matériau acide. Ainsi, lorsque le CO2 de l’air réagit avec le béton, cela diminue simplement l’alcalinité du béton.
L’acier commence à se corroder lorsque le pH du béton autour des barres d’acier descend en dessous de 9,5.
La corrosion forme de la rouille autour des barres. Le problème avec la rouille est qu’elle est expansive, ce qui signifie que vous avez un matériau à l’intérieur du béton qui veut se dilater et remplir un volume plus grand que celui qui lui est autorisé. Cela provoque la fissuration du béton autour des barres et dans les cas graves, le béton peut tomber.
Donc, pour trouver la profondeur de carbonatation, il suffit de couper une partie de béton à l’aide d’un carottage par exemple, ensuite il faut vaporiser la carotte avec une solution à 0,2% de thymolphtaléine. La partie gazeuse n’aura pas de couleur et la partie non gazeuse sera de couleur bleue.
Carbonatation sur le béton
La corrosion des armatures du béton armé est une des causes principales des désordres et de diminution de la capacité portante des structures . La présence de chlorures dans le béton frais à des teneurs non maîtrisées augmente le risque de corrosion des aciers, mais contribue également à perturber la prise, le durcissement et, au final, les performances mécaniques du béton.
Lorsqu’ils pénètrent dans le béton, les chlorures contribuent à l’attaque de la matrice cimentaire. Enfin les chlorures participent à l’apparition d’efflorescences à la surface du parement. Il est donc nécessaire de contrôler la teneur en chlorures dans les constituants des bétons.
Lors de cette essai, il est nécessaire de porter une blouse, des gants ainsi que des lunettes de protection car l’acide nitrique (HNO3) est un acide fort, et peut provoquer des brûlures, l’inhalation des vapeurs peut entraîner un oedème pulmonaire. Il réagit avec les matières combustibles donc il peut provoquer des explosions, donc il faut le manipuler avec précautions.
Pesage de poudres de béton
Poudre de béton + eau + HNO3
Mesure de teneur en chlorures : titrateur potentiométrique
Dans le cadre d'un TP de polymères, j'ai pu étudier l'influence de la fonctionnalité moyenne d'une formulation sur le temps de gel et sur la Tg.
Pour déterminer le temps de gel des résines, j'ai utilisé un Trombomat/Réotech.
Tout d’abord le trombomat/réotech est un appareil de contrôle des résines thermodurcissables (et tout autre matériau comportant une phase de transition liquide/solide marquée) en laboratoire et fabrication. Elle permet de déterminer avec fiabilité et sans risque d’endommagement du système de mesure les points caractéristiques de la réticulation d’une résine.
Cet appareil permet de mesurer le temps de gel (viscosité), la réactivité conventionnelle et thermique ainsi que le pic exothermique.
Courbe de Trombomat pour déterminer le temps de gel (Température en °C en ordonnée)
On a pu observer que que plus il y a de durcisseur (PETA), plus la réticulation de la résine se fait rapidement de l’ordre des secondes.
J'ai également pu réaliser un article scientifique afin de caractériser les différentes phases minérales et leur devenir tout au long de la fabrication d’un ciment. Le ciment choisi est un ciment Portland fabriqué par la société CALCIA. Les techniques mises en œuvre sont la spectroscopie IR couplée à la Diffraction des Rayons en suivant des normes et en reliant les propriétés à la structure des matériaux.
Je vais prendre l'exemple de l'analyse par spectroscopie infrarouge du calcaire broyé. Le principe de la spectroscopie infrarouge (IR) repose sur l'absorption de la lumière par la plupart des molécules dans la région de l'infrarouge du spectre électromagnétique et en convertissant cette absorption en vibration moléculaire. Cette absorption correspond spécifiquement aux liaisons présentes dans la molécule. Avec un spectromètre, cette absorption du rayonnement infrarouge par le matériau de l'échantillon est mesurée en fonction de la longueur d'onde (sous la forme de nombres d'onde, typiquement de 4000 à 600 cm-1).
Dans le spectre infrarouge du calcaire broyé (calcite) nous pouvons observer plusieurs bandes caractéristiques. Celle-ci transmet des signaux qui montrent la présence de plusieurs liaisons chimiques.
Courbe de spectroscopie IR (Infrarouge) de la calcite
En effet, les triplets à 1416 (bleu) large et intense, 873 (vert) fine et intense et 712 cm-1 (violet) fine et faible, caractérise les vibrations d’élongation de la liaison C-O du groupement carbonate présentent dans le carbonate de calcium (CaCO3).
Niveau 2 : En concevant une pièce
Lors des cours d'eco-conception pendant le semestre 3, j'ai pu réalisé l'ACV (Analyse de Cycle de Vie) d'une bouilloire afin d'étudier l'impact écologique que peut avoir ce produit éléctroménager.
L’analyse du cycle de vie est l'outil le plus abouti en matière d’évaluation globale et multicritère des impacts environnementaux. Cette méthode normalisée permet de mesurer les effets quantifiables de produits ou de services sur l’environnement.
L’analyse du cycle de vie (ACV) recense et quantifie, tout au long de la vie des produits, les flux physiques de matière et d’énergie associés aux activités humaines. Elle en évalue les impacts potentiels puis interprète les résultats obtenus en fonction de ses objectifs initiaux. Pour ce faire, j'ai utilisé le site de l'ADEME (Agence de la transition écologique).
Cliquez sur l'image pour accéder au rapport d'ACV de la bouilloire
Lors de la SAE 2.23 : Concevoir et réaliser un prototype, j'ai eu l'occasion de suivre des travaux pratiques afin de savoir manipuler un outil qui permet de faire une sélection de matériaux selon différents critères. Le but est de mettre en oeuvre une démarche de sélection des matériaux en prenant en compte les exigences du bureau d’étude et du bureau des méthodes.
Par exemple, j'ai du choisir un matériau ainsi qu'un procédé d'un Capot pour des pieds de table, répondant à un cahier des charges à l'aide du logiciel CES Edupack
De la même manière, pour une pièce de clipsage pour le maintien d'une "lampe de lecture" et de rames pour avirons.
(comptes-rendus de TP ci-contre)
Exemple pour les pieds de table
Compétence 3 : Elaborer des matériaux
Niveau 2 : En adaptant un protocole simple
Lors d'un TP polymères réalisé au sein de l'IUT de Nîmes, nous avons réalisé un suivi de réticulation d’une résine époxy. La résine que l’on a caractérisé est la résine époxy Sicomin Greenpoxy 56 + SD4993. Nous avons réalisé un calcul afin de déterminer quelle masse de durcisseur et quelle masse de résine mélanger pour un mélange total de 10 g.
Alors selon les indications des flacons et nos calculs, nous avons mélangé 2,59 g de durcisseur avec 7,41 g de résine époxy.
Ce mélange a été versé dans différents moules en silicone afin de caractériser ces résines thermodurcissables.
Résines époxy thermodurcissables
Dans le cadre d'un TP de verre, j'ai pu créer du verre.
Le verre est l’un des matériaux les plus anciens utilisés par l’homme. Né de la rencontre du sable et du feu, ce corps brillant et transparent possède un comportement visqueux, à qui il doit son incomparable aspect et ce mélange de dureté et d’élasticité. On ne peut s’intéresser au verre sans parler de sa structure et de ses multiples constituants dont les proportions déterminent ses propriétés.
J'ai préparé le tableau excel de composition qui nous a permis de déterminer les masses de matières premières, pour 30g, nécessaires à la fabrication du verre. Cependant, pour 30g de matières nous aurons au final un total de 20 g de verre. En effet, suite aux pertes de masses ainsi qu’aux pourcentages d’oxydes qu’apportent les matières premières, nous ne sommes pas sur une conversion complète.
Tableau de composition du verre créé
Dans le cadre de la SAE 2-14, j'ai pu identifié les possibilités de recyclages sur l'élaboration d'un polymère thermodurcissable. En effet, ces polymères présentent l'inconvénient de ne pas pouvoir être recyclés et sont donc généralement incinérés en fin de vie, permettant ainsi une valorisation énergétique. Alors, nous avons trouvé que sous pression et température contrôlée il est finalement possible de recycler certains polymères thermodurcissables.
Au cours de cette bibliographie, j'ai pu identifier et comprendre le déroulement d'une réaction d'Aza-Michael, notamment pour la synthèse de matériaux réticulés.
Néanmoins notre rendement, restait assez faible surement à cause des conditions d'essai et du protocole expérimental peut être pas assez adapté.
Malgré ça les propriétés des polymères de base et recyclés conservent presque de la même leurs propriétés chimiques.
Compétence 4 : Mettre en forme les matériaux
Niveau 2 : En utilisant un procédé en autonomie
Dans le cadre du projet industriel de 2ème année de BUT avec l'entreprise Le Chêne Vert, j'ai pu métallisé la céramique afin d'utiliser le MEB (Microscope électronique à Balayage) en passant par plusieurs étapes. Tout d'abord il fallait enrobé l'échantillon, j'ai donc utilisé une machine d'enrobage (STRUERS) ainsi que de la bakélite. Après l’enrobage, j'ai poli l'échantillon avec différents grains (180, 320, 600...) jusqu’à obtenir une surface parfaitement unie et brillante. Entre chaque polissage, il est nécessaire de nettoyer la surface avec de l’éthanol. Puis il a fallu métallisé l'échantillon à l'aide d'un métalliseur.
Lors d'un TP de soudage au sein de l'IUT de Nîmes dans l'atelier des GMP (Génie Mécanique et Productique), j'ai pu réalisé différents procédés de soudage comme le soudage MAG (technique de soudage sous protection gazeuse), un fil-électrode est ajouté à l’arc électrique et à la pièce à usiner comme matériau d’apport. Le gaz de protection protège le point de jonction. J'ai également réalisé du soudage à la flamme, également du soudage à l'éléctrode enrobée dite à l'arc : l’apport se fait par la création d’un bain de fusion sur les pièces à assembler et la fusion de métal d’une électrode enrobée d’une gangue. Cette dernière va, par l’arc électrique créé, dégager un un gaz qui favorise la protection du mélange l’oxygène et qui propulse le métal en fusion. En refroidissant, la gangue va se positionner en surface de la soudure, ce qui va permettre de la refroidir lentement et de la protéger, contre l’oxydation, c'est un procédé qui a été assez simple a réalisé mais il est très important de veillez à maintenir la bonne distance entre l'âme métallique et la pièce afin d'avoir un cordon de soudure homogène ce qui n'est pas toujours évident.
Différents échantillons polis et métallisés afin de réaliser des essais de MEB
Soudage MAG
Soudage à la flamme
Soudage à l'arc
Au cours de ma 2ème année de BUT SGM, j'ai pu réalisé un stage de 10 semaines au sein de l'entreprise SIXENSE Engineering en banlieue de Lyon. Cette entreprise réalise des diagnostics matériaux sur des ouvrages en béton, béton armé et précontraint afin d'étudier les pathologies du béton et de déterminer sa durabilité.
Au cours de ce stage j'ai pu réalisé différentes mises en oeuvre en autonomie sur des carottes en béton prélevées sur site.
Compétence 5 : Expertiser les matériaux et les produits
Niveau 1 : En adaptant le protocole à l'échantillon et à son historique
J'ai pu faire le lien entre propriétés, structure et procédé dans le cadre de mon projet industriel. En effet, j'ai du réalisé des essais de flexion 3 points afin de simuler le collage entre le corps et le pied du vase d'Anduze. Après rupture nette de nos éprouvettes, nous avons pu observé de nombreuses bulles d'air longitudinales par rapport au collage. Cela est du au fait que lors de la mise en oeuvre du vase, on vient griffer le pied pour que la barbotine se disperse le mieux possible, or des fois elle ne se répartie pas de manière homogène ce qui provoque des bulles d'air
Echantillons de céramique pour de la flexion 3 points
Toujours dans le cadre de ce projet, les essais de flexion 3 points étaient à réaliser sur de la céramique. Or, au sein de l'IUT les normes pour cet essai sont principalement adaptées pour les polymères ainsi que les composites. Donc d'après plusieurs recherches j'ai pu trouver et appliquer la norme NF EN 843-1 pour les propriétés mécaniques des céramiques monolithiques à température ambiante.
Essai de flexion 3 points sur de la céramique
L'entreprise de poterie Le Chêne Vert fabrique des vases par calibrage. C'est à dire qu'il est fabriqué en deux parties, le pied d'une part en désaérant l'argile à l'aide d'une boudineuse désaéreuse et le corps d'une autre part sans le désaéré.
J'ai eu l'occasion de réaliser des essais au microscope électronique à balayage afin d'observer la structure de la céramique au niveau du pied et du corps du vase et également avec leur ancien traitement thermique ainsi que leur nouveau.
J'ai pu m'apercevoir d'une manière générale que les grains de chamotte étaient souvent détachés de l'argile.
De plus, le fait de désaérer la terre joue un rôle primordial sur la microstructure du matériau. En effet, j'ai pu remarquer que les échantillons avaient une porosité moins élevée car les grains ont les temps de grossier (grâce aux paliers de redescente en température plus long) et de chasser la porosité présente avant la mise en cuisson.
Echantillon de céramique aéré
Echantillon de céramique desaéré