Accueil » Guide de l’éclairage » Matériaux et mécanique : définitions

Matériaux et mécanique : définitions

Les termes en italique sont définis dans cette page.

Acier : alliage métallique composé de fer et de carbone (dont la proportion est inférieure à 2%) très utilisé pour réaliser les corps et les platines de luminaires.

Additif : élément associé à un polymère représentant plus de 10% du poids du produit fini (plastifiant, renfort, agent gonflant…).

Adjuvant : élément associé à un polymère représentant moins de 10% du poids du produit fini (colorant, pigment, anti UV….).

Allen : type de clé pour empreinte de vis appelé également CHC, BTR ou six pans creux.

Aluminium : métal léger très utilisé dans les luminaires pour réaliser des systèmes optiques (grilles et réflecteurs) grâce à ses propriétés optiques (très bon coefficient de réflexion – surtout quand il est traité spécifiquement en surface voir aluminium optique -). Sa bonne conductivité thermique permet de réaliser des refroidisseurs (pour les LED par exemple). La facilité avec laquelle il est possible de le travailler et son esthétique (quand il est anodisé) permettent de réaliser de nombreux profilés très courants pour les luminaires à LED.

Aluminium anodisé : aluminium ayant subit un traitement d’anodisation ce qui lui permet de ne pas être oxydé, d’être plus résistant à l’usure, d’avoir un aspect de surface esthétique et un coefficient de réflexion optique jusqu’à 87%.

Aluminium optique : afin d’améliorer les propriétés optiques de l’aluminium anodisé, plusieurs couches associées sont produites sous vide et déposées en surface pour porter le coefficient de réflexion optique dans les années 1990 jusqu’à 95%, puis depuis les années 2000 jusqu’à 98% (ajout de particules d’argent).

Amorphe : se dit d’un matériau où les atomes ne forment pas un arrangement ordonné (en opposition à un cristal), typiquement le verre, les élastomères ou les liquides. Cette propriété fondamentale d’organisation interne a de nombreuses conséquences sur les propriétés physiques du matériau (mécaniques, optiques, chimiques….).

Anisotropie : propriété d’être dépendant de la direction (en opposition à isotropie). Cette caractéristique est fondamentale pour définir les propriétés de matériaux qui peuvent être sensiblement différentes suivant les directions en fonction de la manière dont ils ont été constitués (propriétés mécaniques suite au laminage d’une tôle d’acier, propriétés optiques pour un aluminium optique…).

Anti-vandale : terme général et vague qui met l’accent sur des propriétés mécaniques spécifiques d’une matière ou d’un objet, par exemple un verre feuilleté spécial ou des vis avec empreintes particulières. Ce terme est utile pour distinguer des propriétés techniques supérieures par rapport à un standard.

Borosilicate : le verre borosilicate est un type de verre ayant une composition précise lui conférant une très bonne résistance d’une part aux changements de température et d’autre part aux températures élevées, voir pyrex.

Bossage : surélévation formant une bosse créée généralement par poinçonnage sur une tôle pour servir d’appui ou pour cacher une tête de vis ou de rivet par exemple.

Boulon : ensemble constitué d’une vis (ou tige filetée) et d’un écrou.

BTR : type de clé pour empreinte de vis également appelé CHC, BTR ou six pans creux.

Brillant : état de surface extrêmement lisse d’un point de vue microscopique générant une réflexion optique de type spéculaire. Dans la pratique, les surfaces brillantes ont un aspect “miroir”, voir également satiné et mat.

Chanfrein : surface formée au niveau d’une arrête lorsque cette dernière n’est pas saillante (dans une pièce plastique injectée par exemple). Un chanfrein peut être utile pour avoir des parties non “agressives” et pour pouvoir emboiter ou sertir plus facilement un pièce à l’intérieur d’une autre.

CHC (Cylindrique Hexagonal Creux) : type d’empreinte de tête de vis de forme creuse et hexagonale nécessitant une clé également appelé clé Allen, BTR ou six pans creux.

Circlips : pièce en forme d’anneau fendu appelé également anneau élastique (en acier ou inox ressort par exemple) destiné à être insérer dans une gorge souvent pour servir de butée. Ils se montent à l’aide d’un outil spécifique appelé pince à circlips.

Cisaillement : contraintes mécaniques générées par des forces parallèles à la face de la pièce.

Clé ou clef : outil manuel pour serrer et desserrer les vis et les écrous (donc boulons également).

Corrosion : altération d’un matériau par réaction chimique, très couramment d’un métal par l’air ou l’eau (rouille du fer, vert-de-gris du cuivre…). Afin d’éviter ce phénomène, un traitement spécifique peut être nécessaire (peinture, anodisation, galvanisation….).

Cristal : matériau solide dont les atomes ou molécules sont ordonnés de façon régulière (suivant un réseau cristallin, voir les métaux, la neige, le sucre ou les sels) en opposition à un matériau amorphe (verre par exemple).

Cuivre : métal de couleur rougeâtre possédant notamment une excellente conductivité électrique ce qui le conduit à être très utilisé en électricité (il constitue l’âme des fils électriques). Il a également une très bonne conductivité thermique et, exposé à l’air, génère une couche protectrice vert-de-gris.

Déformation élastique : déformation souvent linéaire et réversible de certains matériaux soumis à une contrainte jusqu’à la limite élastique.

Déformation plastique : déformation irréversible de matériaux soumis à une contrainte au delà de la limite élastique.

Dureté : propriété d’un matériau de résister à la pression, mesurée selon différentes échelles suivant les matériaux. Cette caractéristique est très utilisée notamment pour définir et choisir les élastomères pour réaliser des joints et est caractérisée par une unité appelée “shore”.

Écrou : partie mécanique taraudée venant se fixer sur une vis pour former un boulon. Il existe de nombreux types d’écrous : carré, hexagonal, papillon, borgne, frein, fendu….

Écrou borgne : écrou non débouchant qui protège le filetage de la vis, à des fins esthétiques ou de sécurité.

Écrou imperdable : écrou disposant d’un mécanisme spécifique pour être retenu dans tous les cas à la vis, ce qui permet de faciliter la maintenance (notamment en grande hauteur).

Écrou papillon : écrou formé de deux grandes “oreilles” permettant d’être actionné à la main et donc sans outil.

Élasticité : propriété d’un matériau à se déformer et à reprendre sa forme d’origine lorsqu’il n’est plus contraint, typiquement un élastique (déformation élastique). La limite élastique correspond à la limite de déformation au delà de laquelle le matériau n’arrive plus à reprendre sa forme originale (cela correspond alors à une déformation plastique).

Élastomère : famille de polymère aux propriétés élastiques élevées, c’est à dire supportant de grandes déformations de type élastique et peuvent servir à réaliser des joints, comme l’EPDM ou le néoprène.

Email : matière vitreuse très résistante qui peut recouvrir différents matériaux comme la céramique ou les métaux (l’acier en grande majorité mais aussi l’aluminium, la fonte ou le cuivre par exemple – dont les compositions doivent toutes être précisément choisies pour ce traitement spécifique). Le fait de recouvrir d’émail (dépôt d’une couche puis cuisson à haute température) s’appelle l’émaillage. L’émail peut être transparent ou opaque et prendre de nombreuses teintes suivant sa composition chimique. De nombreux luminaires industriels anciens étaient émaillés.

Empreinte : partie de la tête de vis présentant une forme particulière et rentrant en contact avec l’outil (un tournevis ou une clef) permettant d’appliquer une rotation à une vis pour la faire pénétrer par exemple dans une matière brute ou un écrou. C’est par l’empreinte que passe la force entre l’outil et la vis et les différentes empreintes ont des performances différentes, grossièrement du moins performant ou plus performant pour les plus connues : tête fendue, cruciforme, CHC/BTR/Allen, Torx, Torx+…

Étain : métal ayant une température de fusion basse (232°C) et permettant une utilisation courante dans le brasage par exemple (souvent sous forme d’alliage). Sa bonne conductivité électrique rend son utilisation fréquente également dans les domaines électriques et électroniques par le procédé d’étamage (de fils de cuivre par exemple).

Filet : partie saillante d’une vis ou d’un écrou qui permet le vissage par un mouvement hélicoïdale de l’écrou sur la vis et qui permet la tenue de l’ensemble.

FDM (Fused Deposition Modeling) : technique d’impression 3D consistant en un dépôt de matière fondue très utilisée pour imprimer des pièces 3D bon marché pour les prototypes ou les petites séries. Un fil en polymère thermoplastique est chauffé, extrudé et déposé petit à petit par une buse couche par couche afin de réaliser un objet en trois dimensions.

Galet : pièce mécanique généralement de révolution servant à diminuer les frottements ou à guider. Dans la fabrication des luminaires, cette pièce est indispensable dans le profilage de bobines d’acier, d’inox ou d’aluminium pour réaliser des grilles ou des réflecteurs par exemple.

Gore-Tex : membrane de Téflon découverte par Bill GORE en 1969 dont la taille des pores permet de laisser passer l’air ou la transpiration (les pores sont 700 fois plus gros qu’une molécule d’eau) mais pas une goutte d’eau (les pores sont 20 000 fois plus petits qu’une goutte d’eau). Principalement utilisée dans les vêtements, cette technologie intégrée dans un presse étoupe peut permettre de réguler la pression tout en gardant l’étanchéité dans les luminaires.

Goujon : en mécanique, tige filetée d’un côté pour assembler au minimum deux pièces, l’autre côté étant suivant les cas fileté, soudé (très utilisé dans la fabrication des luminaires en tôles), riveté…. Dans tous les cas un écrou est utilisé pour verrouiller la liaison.

Goupille : pièce mécanique sous forme d’aiguille ou de cylindre (elle peut être aussi très légèrement conique) utilisée pour prendre de légers efforts en cisaillement et servant essentiellement à immobiliser une pièce avec une autre.

Hexagonale : appellation familière d’un type d’empreinte de tête de vis de forme creuse et hexagonale nécessitant une clé également appelé clé Allen, BTR ou six pans creux, voir CHC.

Inox : alliage d’acier devenu inoxydable grâce notamment à l’ajout de chrome. L’inox est très utilisé pour les parties nobles du luminaire, notamment en extérieur.

Isotropie : propriété d’être indépendant de la direction (en opposition à anisotropie). Les métaux en tant que cristaux peuvent être considérés isotropes avant traitement. Par contre, après corroyage, formage ou usinage leurs propriétés physiques dépendent généralement de la direction. Le bois (comme tous les matériaux fibreux) ou le verre sont fondamentalement anisotropes (non isotropes).

Laiton : alliage de cuivre et zinc (plus éventuellement d’autres métaux comme le plomb, l’étain, l’aluminium…) qui oxydé génère une couche vert-de-gris. Il est très facile à usiné et est un alliage trés utilisé en décolletage, pour réaliser par exemple des presse-étoupes. Pour recouvrir sa couler terne naturelle, il est possible de le recouvrir de chrome ou de nickel.

Limite élastique : limite de la contrainte au delà de laquelle le matériau n’arrive plus à reprendre sa forme originale, cette limite correspond au passage entre la déformation élastique et la déformation plastique.

Mat : état de surface rugueux d’un point de vue microscopique générant une réflexion optique diffuse. Dans la pratique, les surfaces mates ne reflètent aucun image par effet miroir (typiquement le bois), voir également brillant et satiné.

Métal : matériau cristallin ayant une liaison chimique appelée liaison métallique permettant une circulation aisée des électrons. Les métaux sont regroupés dans le tableau périodique des éléments et ont des propriétés communes notamment en conductivité électrique et thermique. De nombreux procédés existent pour les travailler, ils sont souvent utilisés sous forme d’alliage, sont lourds et recyclables. Ils sont présents sous forme de minerai dans la nature et très utilisés dans la fabrication des luminaires  sous forme d’acier,d’inox, d’aluminium ou de cuivre (pour réaliser les fils électriques par exemple).

Métal d’apport : métal additionnel apporté sous forme de baguette ou de fil permettant le soudage (dans ce cas autogène par fusion) ou le brasage (dans ce cas avec un métal ayant une température de fusion inférieure à celle des pièces à assembler comme l’étain pur ou en alliage).

Nickel : métal blanc brillant résistant à l’oxydation et à la corrosion et utilisé en plaquage, par exemple sur le laiton (voir les presse étoupes en laiton nickelé).

Passe fil : pièce en élastomère permettant le passage d’un câble électrique au travers d’une paroi pour éviter l’agression mécanique de la gaine du câble et pour améliorer l’étanchéité. Le presse étoupe peut être préféré au passe fil pour avoir une meilleure étanchéité.

Passivation : traitement de surface des métaux consistant à générer une couche superficielle passive pour diminuer la corrosion. Une passivation contre l’oxydation par le chlore doit être réalisée par exemple sur l’inox (316L) pour toute utilisation, dans des piscines chlorées, de luminaires ayant des parties en inox.

PE : appellation courante d’un Presse Étoupe.

Peinture époxy : voir époxy.

Plomb : métal lourd et ayant une température de fusion basse qui rend son utilisation possible pour le pour brasage (en alliage avec l’étain par exemple). Le plomb est nocif à la santé et son utilisation est interdite pour tout usage alimentaire.

PMMA : plastique connu également sous les noms commerciaux de Plexiglas® et Altuglas® très résistant mécaniquement. Il a une excellente transparence mais a une plage de température d’utilisation plus faible et est moins résistant au feu que le polycarbonate. Le PMMA est très utilisé pour les parties optiques des luminaires en clair ou opale.

Poêlier : se dit d’une vis ou d’un boulon dont la tête est bombée.

Polycarbonate : connu sous différents noms commerciaux comme Makrolon® ou Lexan®, il s’agit d’un plastique transparent très résistant mécaniquement, avec une très bonne transparence (89%) et avec une très bonne résistance au feu. Il peut être sensible par contre à certaines agressions chimiques et peut être traité aux UV ce qui lui permet de ne pas se détériorer sous l’action du soleil. Le polycarbonate est très utilisé pour les parties optiques des luminaires en clair ou opale et également pour de petites pièces mécaniques injectées.

Polymère : famille de matériaux constituée d’un point de vue chimique de macromolécules, ce qui leur donne des propriétés physiques communes (faible conductivité électrique et thermique par exemple). Le bois, le papier, le cuir, les matières plastiques, les colles ou les peintures sont des polymères.

Presse étoupe : pièce mécanique permettant le passage d’un câble électrique au travers d’une paroi tout en assurant une bonne étanchéité. Le presse étoupe a la même fonction que le passe fil en plus cher et plus étanche.

Pyrex® : nom commercial d’un type de verre borosilicate.

Recuit : traitement thermique des métaux (chauffage, repos puis refroidissement lents) postérieur à un corroyage qui détériore les grains de métal (laminage par exemple) pour leur redonner une structure cristallographique homogène et donc des propriétés mécaniques correctes.

Ressort : pièce ayant des propriétés élastiques permettant d’emmagasiner puis de restituer de l’énergie. Ils peuvent être en métal (principalement acier ou inox spécifiques) ou éventuellement en plastique.

Révolution : un objet solide est dit de révolution s’il possède un axe autour duquel une rotation de l’objet ne modifie pas sa forme et ses propriétés, par exemple une bille, un rivet ou toute pièce réalisée en repoussage ou décolletage (ou à l’aide d’un tour pour le bois ou la poterie).

Rivet : élément de fixation permanent entre deux pièces peu épaisses (deux tôles par exemple) en forme de tige creuse ou pleine et munie d’une tête à une extrémité, l’autre étant écrasée et aplatie au moment de la fixation par une action appelée rivetage. Les deux pièces à assembler doivent être percées à un diamètre prédéfini au préalable. Les premiers rivets étaient pleins et matés pour être fixés (souvent à chaud).

Rivet pop : appelé également rivet aveugle, le rivet pop a révolutionné et démultiplié l’usage du rivet en général en permettant sa fixation avec un accès d’un seul côté des parties à assembler. Cette action très courante dans la fabrication des luminaires en tôles est réalisée grâce à une pince à riveter. Certains rivets pop ne sont pas percés de part en part et de ce fait sont étanches.

Rondelle : pièce circulaire trouée en son centre et destinée à être positionnée entre la tête de vis et la surface de l’objet à serrer. Une rondelle peut servir à répartir la pression de la tête de vis, à préserver la surface de contact de l’objet ou dans le cas de rondelles plus complexes, à limiter le desserrage, voir rondelle frein.

Rondelle frein : rondelle spécifique ayant pour objet de limiter le desserrage du montage. Il existe deux types de rondelles frein : les rondelles freins élastiques (type rondelle Belleville ou rondelle ondulée) et les rondelles freins à dents (type rondelle Grower ou rondelle éventail). Les rondelles peuvent être en plastique mais sont le plus souvent en métal (acier, inox….).

Rondelle imperdable : rondelle spécifique placée entre les deux pièces à assembler (et non sous la tête de vis comme une rondelle standard) et qui, une fois serrée, restera solidaire de la vis et rendra donc l’ensemble vis+rondelle imperdable.

Satiné : état de surface compris entre rugueux et lisse d’un point de vue microscopique générant une réflexion optique entre spéculaire et diffuse. Dans la pratique, les surfaces satinées peuvent refléter très grossièrement une image par effet miroir, cet état est intermédiaire entre brillant et mat.

Six pans creux : type d’empreinte de tête de vis de forme creuse et hexagonale nécessitant une clé également appelé clé Allen, BTR ou CHC.

Shore : échelle (il en existe en fait plusieurs) et unité de dureté permettant de comparer les différents élastomères, ce qui est très utile pour choisir la matière adéquate pour réaliser des joints.

Téflon : polymère aux propriétés antiadhésives exceptionnelles qui peut être utilisé comme lubrifiant en mécanique. Le téflon est également très peu sensible aux agressions chimiques.

Tête bombée : tête de vis ou de boulon de forme de demie sphère.

Tête fraisée : tête de vis ou de boulon dont la partie inférieure (proche du filetage) est en forme de cône, ce qui nécessite un usinage en conséquence de la pièce en contact et permet de ne pas voir la tête de vis et donc d’avoir un assemblage lisse.

Tête plate : tête de vis ou de boulon dont la partie inférieure (proche du filetage) est plate.

Torx : type d’empreinte de tête de vis présentant six lobes et très utilisé depuis les années 1970 dans l’industrie. Cette empreinte permet de passer un couple important entre l’outil et la vis sans risque d’éjection de l’outil comme cela peut être le cas pour les vis à empreinte cruciforme. Ce modèle a connu une évolution appelé Torx + qui est encore plus performant.

Verre : les nombreuses évolutions techniques récentes rendent difficile la définition précise du verre. Une définition généralement admise est que le verre est un matériau (souvent) transparent et amorphe.

Verre armé : verre dans lequel a été intégrée une maille métallique pour renforcer sa résistance mécanique. Ce verre est maintenant remplacé par du verre feuilleté.

Verre borosilicate : type de verre ayant une composition précise lui conférant une très bonne résistance d’une part aux changements de température et d’autre part aux températures élevées, voir pyrex.

Verre feuilleté : verre comprenant au moins deux feuilles de verres séparées par un ou des films généralement en plastique. La composition des verres feuilletés est très variable et dépend du but à atteindre : antivadalisme, acoustique, coupe feu, décoratif…

Verre float : verre ayant subi un traitement float (flotter en anglais), c’est à dire que la matière est mise en fusion puis déposée sur un bain d’étain ce qui lui assure une grande planéité et une épaisseur constante. Ce procédé est très économique et qualitatif mais est réservé aux productions de masse.

Verre trempé : le verre trempé a subi une trempe thermique (chauffe puis refroidissement rapide) ou chimique, ce qui lui permet d’avoir des propriétés mécaniques élevées. Ce verre est très utilisé dans les luminaires.

Verre sablé : verre ayant subi un sablage rendant au moins une de ses faces rugueuses, ce qui a comme conséquence la perte de transparence du verre qui devient opale et a donc des propriétés de transmissions diffuses.

Vis : pièce mécanique permettant un assemblage. Une vis est constituée d’une tête munie d’une empreinte et d’une partie cylindrique filetée qui peut s’insérer dans une pièce taraudée comme un écrou. L’ensemble vis+écrou forme un boulon.

Vis imperdable : appellation impropre d’une vis à rondelle imperdable.

Zamak : alliage de zinc, d’aluminium et de magnésium et parfois de cuivre. Son nom est un acronyme des noms allemands des métaux qui le composent : Zink (zinc), Aluminium, MAgnesium (magnésium) et Kupfer (cuivre). Le zamak est économique, résistant à la corrosion et peut être travaillé facilement par injection donc pour des petites pièces mécaniques.

Zinc : élément chimique pur formant un métal blanc bleuté connu depuis l’antiquité. Il est utilisé surtout pour ses propriétés inaltérables (toits, gouttières, baignoires ou couches protectrices du fer, voir galvanisation) ou dans des alliages comme le laiton (cuivre et zinc) ou le zamak.

Définitions : Source et lampe, Ballast et alimentationGradationOptiqueLuminairePhotométrie et éclairagismeInstallation et maintenanceLumièreCouleurs, Vision, Thermique, Ecologie, Process.

mise à jour :