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PROCEDES DE MISE EN FORME ANDRADE DE BARROS Thiago DANELUZZI D'AMBROSIO André E

PROCEDES DE MISE EN FORME ANDRADE DE BARROS Thiago DANELUZZI D'AMBROSIO André ENIT S7GMSP - 2016 Table des matières 1. Introduction......................................................................................................3 2. Conception Bielle.............................................................................................3 3. Forgeage libre..................................................................................................3 3.1. Étirage........................................................................................................4 3.2. Tranchage...................................................................................................5 3.3. Décolletage.................................................................................................5 3.4. Poinçonnage...............................................................................................5 3.5. Coût de réalisation........................................................................................5 4. Estampage.......................................................................................................6 5. Ebavurage........................................................................................................7 6. Conclusion.......................................................................................................7 7. Bibliographie....................................................................................................8 1 Introduction Les procédés de mise ayant une incidence directe sur les caractéristiques morphologiques et mécaniques des pièces, il est nécessaire de connaître les principes physiques et technologiques de ceux-ci afin de concevoir efficacement nos produits. Parmi les plusieurs procédés de mise en forme des matériaux, les travaux des métaux par déformation dans la masse se démarquent. L’action mécanique induisant la déformation plastique peut être provoqué à chaud ou à froid, comme par exemple, dans le forgeage où il y a la compression entre un poinçon et une matrice. Dans le cadre de ce TP, il est envisageable de choisir et proposer la conception d’une pièce forgée par forge libre et après son estampage ou matriçage. 2 Conception Bielle La conception d’une bielle a été choisi comme élément d’étude pour ce TP. La bielle est une pièce de l'équipage mobile qui permet l'échange d'énergie mécanique entre le piston, animé d'un mouvement rectiligne alternatif et le vilebrequin, doté d'un mouvement rotatif. Les processus utilisés pour la conception de la bielle sont présentés en Figure 1. Figure 1 – Processus utilisés pour la conception d’une bielle. La Figure 2 présente les spécifications de la pièce à être conçue. Figure 2 – Spécifications de la pièce à concevoir 3 Forgeage libre Le forgeage permet de passer d'une forme brute (lingot, barre) à une forme plus évoluée, par martelage de la pièce, en exploitant la plasticité (déformation) du matériau, conforme Figure 3. Figure 3 – Forgeage d’une pièce Le forgeage de la bielle sera le forgeage libre, opération en absence d’outillage, ayant une empreinte de la forme de la pièce à obtenir. La pièce à obtenir doit passer par une succession d’opérations élémentaires réalisées par des outillages standards. Parmi les opérations élémentaires possibles dans le forgeage libre, la bielle sera conçue à partir des opérations : étirage, tranchage et poinçonnage. 1 Étirage L’étirage consiste à allonger un lingot de section carrée, rectangulaire, circulaire ou polygonal sous l’effet de plusieurs frappes successives (Figure 4). Dans le cas de la bielle, le lingot choisi est de section polygonal (Figure 5). Figure 4 – Étirage d’un lingot de section polygonal. Figure 5 - Lingot de la bielle. Afin de calculer les dimensions du lopin à être forgé. On a utilisé la relation suivante, présentée ci-dessous: V brut=V pièce finale+V bavure+V perte aufeu+V priseau fer (1) V brut=152,8+0,15∗(152,8)+0,025∗(152,8) (2) V brut=179,54cm ³ (3) Où  Vpièce finale est donnée par le dessin de la pièce après forgeage (Figure 1)  Vbavure est entre 10% et 20% de matière en plus par rapport à la pièce finale  Vperte au feu est la perte pour les aciers due à l’oxydation, responsable d’une perte entre 2% et 3% en volume, dépendant du temps de chauffe.  Vprise au fer dépend de l’outillage qui permettra l’obtention du lopin 2 Tranchage Après l’opération d’étirage, la matière sera coupée à l’aide d’une tranche qui est une sorte de burin à l’extrémité d’une marche. Cette opération s’appelle tranchage. 3 Décolletage Afin d’obtenir une diminution de section, il s’effectue perpendiculairement à l’axe de pénétration de dégorgeoirs de formes diverses. La partie de l’ébauche correspondant aux plans inclinés du dégorgeoir es ensuite forgée pour l’amener à l’épaisseur voulue (Figure 6). Figure 6 – Décolletage 4 Poinçonnage Finalement, l’opération de poinçonnage permettra de faire un trou dans le lopin en y enfonçant un poinçon. 5 Coût de réalisation Le coût de réalisation de l’opération de forgeage pourra être calculé à partir des coûts suivants : Tableau 1 – Coût de Matière Prime Coût de Matière Prime Prix d'achat MP 0.49974 €/k g Poids de la pièce 13.64 kg Coût de Matière Prime 6.82 € Tableau 2 – Coût d’étirage Estirage Investissement 7,218 € Machine Machine de tonte hydraulique (séries de QC12Y) T emps d'utilisation 0.18 min Tableau 3 – Coût de tranchage Tranchage Investissement 4,715 € T emps de tranchage 0.18 min Machine Machine de découpage de tôle d'acier de Juli QC11y Tableau 4 – Coût de poinçonnage Poinçonnage Perimètre du trou à faire P 376.99 mm Épaisseur du matériau E 40 Dureté du matériau D 85.2 mm T onnes requises pour le poinçonnage T on 1284.78 kg Investissement 6,000 € Machine Presse hydraulique de profil en aluminium de guichet en aluminium poinçonnant la machine manuelle Où les tonnes requises pour le poinçonnage ont été calculés avec l’expression : Ton=P. E. D (4) Les autres coûts ont été calculées en concernant les dimensions de la pièce. 4 Estampage Le principe est de mettre en œuvre un matériau ferreux à l’aide de matrices par choc ou pression. L’objectif de ce procédé n’est pas seulement de mettre en forme le matériau mais il est de renforcer les caractéristiques mécaniques. Pour pouvoir adapter la forge libre à l’échelle unitaire avec des tolérances importantes, il faut que la bielle soit estampée. Cette solution consiste en effectuer la mise en forme à chaud en utilisant les outils spécifiques. La pièce forgée préalablement chauffée est comprimé entre deux blocs (que l’on appelle matrices) dont a gravé en « négatif » la forme de la pièce en relief ou en creux. En général, l’estampage s’effectue en deux opérations (ébauche et finition) e opérations de finition (ébavurage et calibrage). Cette opération a été choisi afin d’optimiser les coûts du processus, en suivant les sept règles d’estampage, conforme ci-dessous :  Le sens d’estampage a été choisi horizontalement ;  Le plan de joint horizontal ;  Surépaisseur de 3mm à cause du poids de la pièce (12,835 kg) ;  Dépouilles extérieures : 3º ;  Dépouilles intérieures : 6º ;  Arrondis d’arêtes d’un rayon de 2mm ; La matrice d’estampage optimale est présentée ci-dessous : Figure 7 – Matrice d’estampage optimale 5 Ebavurage Pour éviter la variation de section des barres, les pertes par oxydation, et l’usure de la gravure de finition provoquant une différence entre les côtes mini et maxi tolérées, il faut forger un volume excédentaire de métal, capable d’assurer celui de la pièce. La difficulté de répartir exactement le métal lors des ébauches explique aussi la nécessité de la bavure. Le métal supplémentaire s’écoule, il flue, sous forme de bavure, dans un logement creusé autour de la gravure dans les faces de joint. La bavure est soumise à l’action du cordon de la matrice et sera ôtée lors de l’ébavurage. Une débouchure est une autre forme de bavure, c’est une toile éliminée. 6 Conclusion Ce TP a possibilité de meilleur comprendre les processus de mise en forme d’une pièce en prenant compte conditions d’optimalité et coûts. On peut appliquer ces notions en pratique dans une industrie, en améliorant les processus et en optimisant la productivité. 7 Bibliographie Procédé de fabrication d’une ébauche de bielle forgée, Morgen, P . Mise en forme de l’acier par estampage, Gaucheron M., T echniques de l’Ingénieur M3200, 1998 Materials engineering science processing and design, A. Michael, S. Hugh, C. David, 2007 uploads/s3/ enit-s7-rapport-procedes-de-mise-en-forme.pdf