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Repos de l'acier sur une lame de coupe-chou

MessagePosté: Ven 17 Sep 2010 14:30
de cardoso5fr
Une discussion sur le coupe chou club me fait poser une question ici.

Sur la finesse du tranchant d'une lame de coupe chou, l'acier peut il se "réaligner" de lui même en attendant 24-30h.

Sur le site de Dovo (fabricant de rasoir), on peut lire :
The strop should be used prior to shaving, and never- under any circumstance- after shaving. This is because after shaving the delicate cutting edge is kind of bent (not visible to the naked eye), and you would break tiny metal pieces out of the cutting edge. This would consequently lead to cuts in the skin. Many refer to this condition as a burr from misaligned micro-separations that occur when the razor is used, but will go back into position and become fine again after approx. 24 to 30 hours. Stropping just before use will further align the blade edge and put it in shave ready condition. In order to get the best daily shave with a straight razor DOVO even suggests an individual even consider having at least two straight razors on hand to fully allow time for the blade edge to rest between shaves for optimal performance

Si je comprends bien ce qu'ils disent, c'est qu'il faut attendre 24-30h après le rasage pour que le fil se ré-aligne de lui même ; qu'il faut avoir deux rasoirs pour laisser l'acier "reposer", et qu'il ne faut pas passer le rasoir sur le cuir après s'être rasé car le fil est désaligné et que l'on va le détériorer en "enlevant" des particules d'aciers.

Personnellement, je passe tous mes coupe-chou avant et après le rasage sur le strop et je n'ai pas de souci de rasage.
J'ai un peu de mal à concevoir que l'acier va se réaligner de lui même.
C'est donc pour ça que je vous demande ce que vous en pensez.

Re: Repos de l'acier sur une lame de coupe chou

MessagePosté: Ven 17 Sep 2010 17:03
de BDelor
Ça me laisse un peu perplexe : soit on est dans le cas d'une déformation plastique, auquel cas la matière ne retrouve pas sa forme initiale, soit on est dans le cas - plus logique ici - d'une déformation élastique, et la matière reprend alors sa position initiale une fois supprimées les forces extérieures causes de la déformation.
Ici, il s'agit de savoir quelle est la cinématique d'un mouvement élastique, et quel serait le temps de retour à l'équilibre de l'acier. Je n'ai pas les éléments techniques pour répondre à cette question, mais un retour à la position d'équilibre en plusieurs dizaines d'heures me semble à priori peut probable...

Re: Repos de l'acier sur une lame de coupe-chou

MessagePosté: Ven 17 Sep 2010 17:10
de cardoso5fr
Nous sommes d'accord, c'est pour ça que je me permet de poser la question, j'ai la même approche que toi et j'aimerais que l'on m'explique comment cela fonctionne si nous sommes dans le "faux".

Re: Repos de l'acier sur une lame de coupe-chou

MessagePosté: Sam 16 Oct 2010 00:17
de kurillos
Bonjour,

Effectivement, on pourrait croire qu'il y a une fausseté là-dedans, mais j'ai une explication.

Un métal "classique" est soit en déformation plastique, soit en déformation élastique ; le cas du palier entre ces deux domaines se traduit par un "retour" élastique ET un certain allongement irréversible de la matière.

Je peux comprendre que repasser sa lame à l'affûtage puisse briser le fil si celui-ci a trop travaillé ; mais les seuls matériaux capables de reprendre parfaitement leurs formes initiales après contraintes déformantes sont les matériaux dits "à mémoire de forme".

Il y en a plusieurs, la plupart du temps il faut une composition chimique bien particulière pour faire coexister une structure martensitique et une structure austénitique, qui est à la base du phénomène, avec quelques cas très particuliers qui s'additionnent à cet état dual de la matière.

Certains laitons alliés (Cu-Zn-Si notamment) sont réputés à mémoire de forme, il y a aussi le Nickel-Aluminium, l'Or-Cadmium (qui fût le premier découvert en 1930), l'alliage Fer-Platine, l'Indium-Cadmium, le Fer-Nickel mais aussi... certains aciers inoxydables stabilisés au Niobium ou au Titane de la famille des Dual-phase.

Plus récemment, de nombreuses études ont été faites avec les alliages à mémoire de forme (abrégés AMF, notés SMA pour Shape Memory Alloy(s) en Anglais).
Voilà une liste non exhaustive d'alliages :
- 50%Titane-47.5%Nickel-2.5%Fe,
- 49%Nickel-51%Titane,
- 50%Nickel-48%Titane-2%Niobium,
- Nickel-Titane-Cobalt,
- Cuivre-Zinc-Silicium,
- Cuivre-Zinc-Aluminium,
- Cuivre-Zinc-Aluminium-Zirconium,
- Cuivre-Aluminium-Manganèse,
- Cuivre-Aluminium-Zinc-Manganèse-Nickel,
- 14%Cuivre-3%Aluminium-Nickel,
- 18%Fer-8%Manganèse-5%Chrome-5%Nickel-Silicium-,
- Fer-Nickel-Niobium,
- Fer-Nickel-Titane-Cobalt,
- 49.9%Nickel-28.5%Manganèse-21.6%Gallium,
- 48%Nickel-42%Titane-10%Cuivre,
- Indium-Plomb...
- et pleins d'autres encore : presque tout les mois il y'en a des nouveaux !

Il convient de noter que les effets sont très variés et que l'inclusion (volontaire ou non) d'éléments chimiques étrangers peut complètement changer la donne, dans un sens comme dans l'autre. De très nombreuses études ont lieu de manière à comprendre le rôle "d'impuretés". D'une manière générale ces alliages sont des alliages ultrapurs, à impuretés contrôlées, la plupart du temps en ppm (parties par million).

Si je reprends la définition des propriétés d'un AMF sur Wikipédia, on trouve les caractéristiques suivantes :
Les Alliages à Mémoire de Forme (AMF) regroupent un ensemble d'alliages métalliques présentant diverses propriétés :
a écrit:
    * La superélasticité : l'alliage est capable de se déformer énormément (jusqu'à 10%) de manière réversible sous l'effet d'une contrainte ;

    * L'effet mémoire simple sens : l'alliage est capable de retrouver par chauffage sa forme initiale après une déformation mécanique ;

    * L'effet mémoire double sens : l'alliage est capable après " éducation " d'avoir deux positions stables, l'une au-dessus d'une température dite critique et l'autre en dessous ;

    * L'effet caoutchoutique : l'alliage (sous forme martensitique auto-accommodée) subissant une déformation conserve au relâchement une déformation résiduelle ; si le matériau est à nouveau contraint puis déchargé, cette déformation résiduelle augmente ;

    * L'effet amortissant : l'alliage est capable d'amortir des chocs ou d'atténuer des vibrations mécaniques. En effet la super-élasticité ou même simplement l'élasticité de la phase martensitique présentent un phénomène d'Hystérésis qui entraîne une dissipation de l'énergie.

Pour moi, ce rasoir doit intégrer un matériau à mémoire de forme ; la transformation réversible s'effectue sans changement de température (quoiqu'un nettoyage à l'eau froide ou chaude peut suffire...) mais la plupart du temps le retour aux conditions métastables prend du temps.

La question est "Mais pourquoi donc il y aurait un métal à mémoire de forme dans un rasoir ?"

Pour moi, la raison est la suivante :
- Si l'on veut être rasé de près, il faut avoir une arête en "V" qui ne soit pas trop haute pour suivre les contours du visage.

- Si la lame est trop épaisse, un affûtage en "pente douce" ne sert à rien, car l'effort de coupe des poils est trop important, il y a un effet "de traînée" : couper un poil avec une lame épaisse implique de "séparer" celui-ci de son bulbe. Ce qui revient à pouvoir initier le cisaillage (résistance à la pénétration de la lame dans le poil), mais aussi de pouvoir "séparer le poil" pendant que celui-ci est coupé. Avec une lame trop épaisse (vis-à-vis de l'épaisseur du poil à couper en fait), le poil se courbe devant la lame et au mieux on coupe le poil en biseau.

- Si la lame est très fine, l'effort de coupe est réduit, mais l'affûtage va s'user d'autant plus vite que la lame est fine et que le poil est dru. Un poil de barbe est bien plus épais qu'un cheveu : de 0.15 à 0.20 mm, au delà ce sont des soies, comme celles du sanglier !
Et ce genre de fibres kératinique à une très grande résistance à la traction : à diamètre égal avec un fil d'acier standard (soit de 0.04 à 0.1 mm) le cheveu casse à une contrainte bien plus élevée que l'acier, la ténacité est très grande : un cheveu casse avec une traction de 5 à 10 grammes, une tignasse moyenne de 100000 cheveux lâche vers 10 tonnes !
Les filles amatrices de crêpages de chignons et de spéléologie/alpinisme en savent quelque chose...

La perte de l'affûtage doit mettre en évidence (sûrement avec un microscope électronique) que notre lame de rasoir a perdu son fil et que des "poussières" de métal sont parties de la lame, ce qui conduit à faire disparaître le micro-affûtage, la lame ne coupe plus. Wilkinson (et d'autres) se frotte les mains, avec des centaines de milliers de rasoirs jetables.
L'usure est d'autant plus facile que la lame est dure et fragile.
Il me semble (mais c'est pas sûr, à vérifier) que les lames de rasoir du genre "à cassettes jetables" sont Stellitées(TM) avec une couche très fine de cette base Cobalt-Chrome-(parfois Tungstène), pour un revêtement anti-usure.

Finalement, une lame à mémoire de forme ressemble à un "I" avec un affûtage terminal en V, comme n'importe quel autre rasoir "coupe-chou" ou à cassette.

Si la résistance à la coupe est trop importante, l'alliage à mémoire de forme va modifier le profil de la lame pour un "J", sous l'effet de l'avancée du rasoir. Le pouvoir de coupe est certes diminué, mais la matière étant localement superélastique, elle reste là où elle doit être sans se détacher de sa lame-support. L'affûtage persiste !

Au bout d'une certaine durée d'inutilisation, le profil affûté se redresse et on peut à nouveau se servir du rasoir.
Ce qui fait qu'en cas d'épilation intégrale et/ou intensive (ou d'usager très très velu), c'est peut être plus de 2 rasoirs qu'il faudrait posséder... mais un tel rasoir ne s'use pas, ou beaucoup moins que les autres. Le cuir à rasoir est surtout utile pour brillanter/repolir/réaffûter la lame ...30 heures après.
"(...) In order to get the best daily shave with a straight razor DOVO even suggests an individual even consider having at least two straight razors on hand to fully allow time for the blade edge to rest between shaves for optimal performance."

Ce que je traduis par :
"Dans le but d'atteindre le meilleur rasage journalier avec un rasoir droit, DOVO vous suggère qu'un utilisateur peut posséder au moins deux rasoirs droits à portée de main, pour permettre à la lame de se reposer suffisamment longtemps entre deux rasages, pour une performance optimale."

Et c'est aussi pour cela qu'il est indiqué de surtout passer le cuir à rasoir (strop) AVANT le rasage et jamais "juste après" : sinon on inflige une 2ème contrainte à la lame en AMF, et celui-ci va se "discipliner" sous cette deuxième contrainte qui avoisine dans le temps la première initiée par le rasage.
La deuxième contrainte initiée par le cuir à rasoir va conduire soit à l'obtention d'un "U", soit à l'obtention d'un "L", ce qui va briser le fil d'affûtage (la superélasticité étant dépassée on retombe dans le domaine fragile) et provoquer des saignements, en plus de fusiller définitivement le rasoir (90 € minimum au passage).
Juste après le rasage (forme en "J"), il faut du temps pour revenir "lentement" au niveau de la ...première contrainte ! (Soit un profil en "I").

En cas de mauvaise manœuvre, l'état initial en "I" sera donc perdu "à jamais", on aura un "J / L" édenté !
C'est (à mon sens) la conséquence directe de l'Effet caoutchoutique, tel que décrit plus haut.

Voilà ce que j'en pense.

J'aimerais bien récupérer des données pour savoir s'il serait possible de forger des ensembles en AMFs... et de pouvoir paramétrer l'étendue des possibilités offertes...
Les principaux usages actuels sont surtout en micromécanique, microélectronique, instrumentations de précision et dans les textiles, avec les soutiens-gorges qui reconnaissent leurs maîtresses respectives, même après lavage...

Bien à vous tous.

Re: Repos de l'acier sur une lame de coupe-chou

MessagePosté: Sam 16 Oct 2010 08:49
de cardoso5fr
Un post très instructif et intéressant. Donc si Dovo utilise un acier à mémoire de forme, leur commentaire serait valable.
Par contre, qu'en est-il si l'on parle d'acier plus classique ?

Re: Repos de l'acier sur une lame de coupe-chou

MessagePosté: Sam 16 Oct 2010 11:48
de BDelor
Il y a peu d'exemples d'utilisation d'alliage à mémoire de forme en coutellerie.
Des essais ont été faits avec un alliage nickel titane, le Nitinol, qui présente des caractéristiques de super élasticité et supporte le durcissement par traitement thermique. Il semble néanmoins que les difficultés d'usinage de cet alliage réduisent considérablement ses possibilités d'utilisation. Je n'ai connaissance que de la fabrication de couteaux à vocation militaire, à des coûts de l'ordre de $ 2000 ! Quelques infos ici : lien
Il me semble peu probable que la fabrication de rasoirs, même de luxe, fasse appel à ce type d'alliage.

Personnellement, je n'ai pas d'autre information sur le sujet. En l'occurrence je crois plutôt à un argument marketing destiné à faire vendre 2 rasoirs au lieu d'un...

Re: Repos de l'acier sur une lame de coupe-chou

MessagePosté: Sam 16 Oct 2010 13:07
de cuprite
Bonjour.

D'après le site de DOVO, ils n'utilisent qu'un acier à 0,6% de carbone...

"The basic materials for good straight razors are standard steels with a carbon content of 0.6% and greater and which attain a maximum of hardness, elasticity and resistance to wear in a careful process of tempering and treatment."

Re: Repos de l'acier sur une lame de coupe-chou

MessagePosté: Sam 16 Oct 2010 13:32
de kurillos
Bonjour,

A ce niveau de technicité "annoncée", les tours de mains artisanaux ne suffisent plus pour avoir le vrai du faux.

Le seul appareil apte à "trancher" est un microscope à balayage électronique; je suis certain qu'un prof d'IUT (bien équipée) accepterai sans problème un "TP" d'intérêt général pour ses élèves, dans la foulée d'un rasage !

Et (éventuellement) un appareil de spectroscopie portable par analyse de la fluorescence de rayons X, capable de déterminer à 0.1% près la composition chimique des métaux d'alliages. On n'attrape pas le carbone et autres métalloïdes avec cet instrument.
Ce procédé s'appelle PMI : Positive Material Identification, et est non-destructif, il laisse un léger cratère en surface suite à une étincelle réalisée sous argon. D'autres PMI ont une source radioactive au Cadmium-109, qui ne laisse aucune trace d'analyse. Je vous posterai des photos d'un boîtier, c'est à peine plus gros qu'un talkie-walkie.

Un "tir PMI" vaut 70€ environ; mais je ne serai pas du tout surpris qu'un AMF soit employé actuellement pour un rasoir.
Il y a eu tellement de recherches et de nouveaux alliages que ceux à base de titane sont relégués par d'autres plus adaptés à des cas de ce genre, et bien moins coûteux que les nuances de titane. C'est très vrai en lunetterie et pour les soutiens-gorges, par extension un rasoir en AMF ne me semble pas être chimérique.

D'un autre côté, comme le cœur de l'effet est un état métastable entre coexistence de phases martensitiques et austénitiques, même des métaux mous comme le cuivre, le zinc et le plomb peuvent prétendre à des duretés élevées, puisque s'il y a martensite il y a forcément création en nombre d'eutectiques; certes à bas point de fusion mais très durs.

Il n'est pas impossible non plus de "rapporter" un élément en AMF (par sertissage) dans un feuillet d'acier "classique". Ça diminue les coûts et cela préserve l'aspect général et traditionnel d'un coupe-chou.

Pour répondre à Cardoso; je pense qu'un métal classique ne peut pas se comporter de la sorte; ses états sont bien plus faciles à décrire et les inconvénients bien connus. Ce qui fait que les rasoirs se jettent en nombre, encore aujourd'hui.

Y'a donc moyen de "trancher" pour pas très cher, en se conformant à ce que Dovo écrit : si l'effet n'est pas perceptible à l'œil, il le sera au MEB !

Bien à vous.

Re: Repos de l'acier sur une lame de coupe-chou

MessagePosté: Sam 16 Oct 2010 15:08
de Baptor
Bonjours.

Sujet très intéressant.

Une piste qui n'a pas été abordée est la thermique. Une lame qui frotte va s'échauffer. Plus elle est fine et plus cela peut poser problème.

Cela pourrait également expliquer le temps nécessaire au retour thermique et élastique de la lame.

SI l'on considère que le temps donné est surestimé pour couvrir toutes les conditions, avec une sécurité suffisante, cela donnerait des temps "habituels" d'une 10aines d'heure, temps qui peut être nécessaire à réaligner élastiquement l'ensemble des sections qui sur un coupe chou sont fortement variables.

Les sections les plus fines seront les premières à revenir, mais devront le refaire une fois les sections moyennes revenues. On aurait donc un système pyramidal pouvant largement ralentir les temps de retour à la forme initiale.

Je ne connais pas le prix de ce matériel, mais il serait intéressant de le connaître. Cela pourrait pré-orienter les recherches car les matériaux à mémoires de formes ne sont pas donnés. Et la fabrication d'un coupe-choux dans ces conditions doit poser d'énormes problèmes car on est loin des faibles épaisseurs des lunettes ou autres applications "de la vie courante" des matériaux à mémoire de forme.

Je sais qu'il y a dans les dernières années eut des recherches sur des matériaux "précontraints" en profondeur et dans le cas ou une rayure avait lieu, venait la reboucher. (un peu sur le principe des légions romaines). Mais le domaine de base (le blindage) avait stopper les recherches car les temps mit en œuvre était trop important. Cette technologie pourrait peut être fonctionner sur une lame (ou la "rayure" d'usure dus aux poils est très faible)

Le matériaux du coupe chou pourrait nous orienter. Après il est vrai que seul le fabricant, le MEC ou des recherches très pousser pourront attester du procédé utiliser sur ces coupes choux

Métallurgiquement votre.

Re: Repos de l'acier sur une lame de coupe-chou

MessagePosté: Sam 16 Oct 2010 18:08
de kurillos
Bonjour tout le monde,

Ces rasoirs là sont vendus entre 80 et 120 euros, en fonction des finitions. [lien]

Les lames semblent être fabriquées avec une hauteur de 18 mm, on peut imaginer que son épaisseur doit varier jusqu'à 2 mm au maximum.
Cardoso, peux-tu faire des photos zoomées de ta lame ?

La piste thermique pourrait expliquer des choses mais ici la lame reste en contact avec la peau, et surtout il est concevable qu'elle soit régulièrement nettoyée avec de l'eau, qui a une capacité d'absorption de calories trop importante pour avoir un impact négligeable sur le résultat attendu. On peut concevoir qu'en début de rasage l'eau du robinet soit froide, même si on demande de l'eau à température ambiante.

Et en fin d'un rasage (toujours fastidieux car le risque de se trancher la gorge reste élevé) on peut aussi concevoir que l'eau devienne plus chaude à mesure que l'eau transite du cumulus jusqu'au robinet.

Cette précision est d'importance car des alliages comme des TiNi / NiTi (tels que montrés en vidéos) réagissent fortement avec de l'eau chaude :

Comme (pour moi) la variation de température n'est pas un facteur désirable, je pense que l'AMF doit obéir à une seule déformation mécanique, indépendamment d'une variation de température, non contrôlable ici ...et par la même dépendante des goûts de chacun.

Par contre je n'ai aucune idée d'un AMF qui ne réagirait uniquement qu'avec une déformation mécanique, seulement réversible dans le temps, quelle que soit la température.

Voilà en l'état.