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REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix – Travail – Patrie --------------- MINESEC/OBC ----

REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix – Travail – Patrie --------------- MINESEC/OBC ------------ PROBATOIRE F Session 2019 Série : F1 Fabrication Mécanique Durée: 03 heures + 15 mn Coefficient: 03 Epreuve écrite TECHNOLOGIE DES MATERIAUX Feuille à remettre à la fin de l'épreuve avec la feuille de composition Le présent dossier comporte 06 documents numérotés de 6/11 à 11/11. 6/11 Feuille de présentation du dossier 7/11 Feuille Réponses N°1 8/11 Feuille Réponses N°2 9/11 Feuille Réponses N°3 10/11 Feuille Réponses N°4 11/11 Feuille Réponses N°5 ATTENTION : Chaque candidat devra rédiger les réponses aux questions du travail à faire, sur les documents prévus à cet effet dans le présent dossier NB: Au terme de l'épreuve, chaque candidat devra obligatoirement remettre en même temps que sa feuille de composition, toutes les feuilles du Dossier Réponses. (6/11 à 11/11). CORRIGE MINESEC/OBC – PROBATOIRE F1- TECHNOLOGIE DES MATERIAUX 0218 Session 2019 Toute modification du sujet doit préalablement recevoir l'aval du MINESEC/IP-TI 6/11 DOSSIER REPONSES Feuille à remettre à la fin de l'épreuve avec la feuille de composition FEUILLE REPONSES N°1 I – STRUCTURE DES MATERIAUX /15pts I-1- Les deux groupes de métaux ferreux et métaux non ferreux sont : Métaux ferreux Métaux non ferreux C40 EN AC AISI 12 X10 Cr AISi13 CuSn 16 20NiCrMo I-2- Avantages que confèrent le chrome à la nuance 20NiCrMo2. 1- Le chrome augmente la résistance à la traction 2- Le chrome augmente la résistance à l’usure 3- Le chrome augmente la résistance à la limite élastique 4- Le chrome augmente la résistance à la trempabilité 5- Le chrome s’oppose au grossissement de grain lors de l’austénisation 6- Le chrome entraine une très forte réduction de l’oxydation à haute température et augment la dureté à froid I-3- En vous servant du diagramme fer-carbone de la feuille 5/11 : I-3-1-Les constituants de la nuance C40 aux températures 700° et 850°. Température Constituants 700° Ferrite + Perlite 800° Austénite MINESEC/OBC – PROBATOIRE F1- TECHNOLOGIE DES MATERIAUX 0218 Session 2019 Toute modification du sujet doit préalablement recevoir l'aval du MINESEC/IP-TI 7/11 1 pt 1 pt 1 pt x 2 0.33 pt 0.5 pt 0.5 pt 0.33 pt 0.33 pt Feuille à remettre à la fin de l'épreuve avec la feuille de composition FEUILLE REPONSES N°2 I-3-2- identification et représentation de la structure cristalline de cette nuance aux mêmes températures. Températur e Structure Cristalline Représentation 700° C.C Cubique centrée 850° CFC Cubique à faces Centrées I-4- Signification des nuances : X10CrAlSi13 : Acier fortement allié contenant 0,1% de carbone, 13% de chrome et des traces d’aluminium et de silicium. CuSn16 : Alliage de cuivre (bronze) contenant 16%de cuivre. EN AC AlSi12 : Alliage d’aluminium moulé contenant 12% d’aluminium et des traces de silicium. MINESEC/OBC – PROBATOIRE F1- TECHNOLOGIE DES MATERIAUX 0218 Session 2019 Toute modification du sujet doit préalablement recevoir l'aval du MINESEC/IP-TI 8/11 1 pt 1 pt 1 pt 1 pt 2 pts 1.5 pts 1.5 pts Maintien en température Maintien en température Température en Degré Celsius Temps de refroidissement En seconde Ac3+ ≈50° Ac3 Ac1 AC1- ≈ 200° Feuille à remettre à la fin de l'épreuve avec la feuille de composition FEUILLE REPONSES N°3 II – TRAITEMENTS DES MATERIAUX /20 pts II-1-a Traitements thermiques et/ou thermochimiques à appliquer a la pièce dans l’ordre. N°1 Cémentation/ Carburation N°2 Trempe N°3Revenu N°4 .… II-1-b justification. L’acier retenu est un acier de carburation car la tenue en carbure ne dépasse pas 0,25%. Celui retenu est de 0.20% de carbone par conséquent, pour résister à l’usure après la trempe il faut lui ajouter le carbone en surface. II-1-c- Cycle thermique des traitements thermiques et/ou thermochimiques évoqués plus haut. Rfr Chauffage Rfr Maintien en température Chauffage Chauffage Rfr Cémentation trempe Revenu II-2- Le principe de la trempe - La trempe consiste à chauffer le métal à une température où le carbone se dissout dans la matière puis à refroidir rapidement pour garder cette structure à la température ambiante. - La trempe consiste à chauffer le métal jusqu’à sa température d’austénisation et de le refroidir brusquement pour figer la structure obtenue lors de la mise en solution. MINESEC/OBC – PROBATOIRE F1- TECHNOLOGIE DES MATERIAUX 0218 Session 2019 Toute modification du sujet doit préalablement recevoir l'aval du MINESEC/IP-TI 9/11 1 pt 1 pt 1 pt 3 pts 1 pt 1.5 pts 1.5 pts 2 pts 2 pts Feuille à remettre à la fin de l'épreuve avec la feuille de composition FEUILLE REPONSES N°4 II-3- Les deux caractéristiques qui changent après la trempe de C40 sont : - La dureté (H) ; - La résistance minimale de la limite d’élasticité (Re) ; - La résistance à l’usure (Rr) ; - L’allongement pourcent (A%). II-4- Deux méthodes de protections de ces surfaces qui ne doivent pas subir de traitement thermochimique : - Cuivrage : température de fusion du cuivre = 1083°C - Argilisation : température de fusion de l’argile = 1500°C à 1600°C II-5- Deux méthodes qui permettront de protéger votre pièce contre ce phénomène a) Protection par électrolyse ou dépôt électrolytique. b) Protection par immersion dans un bain contenant le produit de protection III – PROCEDE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX /15pts III–1– Choix du procédé d’obtention de la pièce brute souhaité à moindre coût. Moulage III–2–Justification - Possibilité de confectionner plusieurs moules dans du sable. - De par sa désignation à savoir G C40 donc acier moulé pour G. III–3– Dessin à main levée de la pièce brute obtenue par moulage MINESEC/OBC – PROBATOIRE F1- TECHNOLOGIE DES MATERIAUX 0218 Session 2019 Toute modification du sujet doit préalablement recevoir l'aval du MINESEC/IP-TI 10/11 1 pt x 2 1 pt 1 pt 1 pt 1 pt 2 pts 2 pts 2 pts 140 HBS 10/300/15 4 pts Pièce à contrôler Pénétrateur Calotte sphérique Bille Feuille à remettre à la fin de l'épreuve avec la feuille de composition FEUILLE REPONSES N°5 III–4- (02) Avantages et deux (02) Inconvénients du moulage en sable. Deux (02) Avantages 1- Réalisation des pièces de formes complexes. 2- Elaboration de tous types de matériaux métalliques. 3- Poids des pièces 200g, à plusieurs tonnes Deux (02) Inconvénients 1- La surface des pièces moulées contient du sable (usure des outils de coupe) 2- Tolérance dimensionnelle ±0,5 à ±10mm suivant la cote tolérancée. 3- Procédé lent. IV – ESSAIS MECANIQUES /10 pts On applique sur une éprouvette un essai mécanique et les informations suivantes sont donnes : 140HBS10/300/15. IV–1– Décodage de 140HBS10/300/15. Temps de maintien de la charge (en seconde) Charge de l’essai (en N) Diamètre de la bille (en mm) Bille en acier trempé Dureté BRINELL Valeur de la dureté BRINELL IV–2– Nom de l’essai : Essai de dureté BRINELL IV–3– La propriété recherche est : La dureté IV–4–Schéma de principe de l’essai MINESEC/OBC – PROBATOIRE F1- TECHNOLOGIE DES MATERIAUX 0218 Session 2019 Toute modification du sujet doit préalablement recevoir l'aval du MINESEC/IP-TI 11/11 1 pt x 2 1 pt x 2 0.33 pt x 6 2 pts 2 pts uploads/s3/ tech-mat-prob-f1-corrige.pdf