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1 Chapitre 5 Etude du comportement du matériel 2 Plan du chapitre 1. Introducti

1 Chapitre 5 Etude du comportement du matériel 2 Plan du chapitre 1. Introduction 2. Causes de défaillance 3. Modes de défaillance 4. Mécanismes de défaillance 3 De la nécessité de comprendre Enjeu stratégique de la défaillance Introduction Allo, docteur… Je ne comprends pas pourquoi il a mal !.. 4 1.1 – De la nécessité de comprendre Raison d’être de la maintenance : obtenir une disponibilité optimale des équipements Pourquoi? afin d’obtenir une productivité la meilleure possible Pour cela, le matériel devrait être exempt de défaillances Or le risque zéro n’existe pas Conclusion : le maintenancier devra réagir au plus tôt et le plus vite possible afin de limiter les temps d’arrêt 5 Maintenancier = médecin des équipements Comme une pathologie humaine, la défaillance est le résultat d’un mécanisme rationnel et explicable Elle est due à une ou plusieurs causes que le maintenancier va devoir identifier Le maintenancier devra savoir diagnostiquer le type de défaillance afin d’y apporter remède 6 Ne pas faire n’importe quoi! Effectuer une opération corrective sur un équipement défaillant, sans avoir compris l’origine de la défaillance, revient à se voiler la face Il est clair qu’à plus ou moins brève échéance, elle reviendra ! 7 Une réparation corrective définitive s’appuie sur l’expertise de la défaillance (action sur la cause) : reconnaissance du type de défaillance reconnaissance du mode de défaillance savoir retrouver, par une analyse méthodique, l’origine de la défaillance définition ou utilisation des lois d’usure 8 Expertiser la défaillance : est-ce vraiment nécessaire ? Oui car si l’on connaît et si l’on comprend l’origine d’une défaillance, on pourra appliquer un préventif « vrai » Inversement, quelle erreur on commettrait, si on fabriquait un équipement en ignorant, ou en faisant semblant d’ignorer, les défaillances possibles de chacun des composants de cet équipement ! 9 Enjeux stratégiques de la défaillance Être une source de progrès Être une source de profit 10 Défaillance = source de progrès Une défaillance, à condition qu’elle ne se répète pas, est toujours source de progrès Il faut pour cela s’organiser afin de valoriser cet événement négatif en un événement positif : « faire en sorte que cela ne se reproduise plus » Cette démarche de progrès est encore appelée « maintenance proactive », 11 Maintenance proactive Basée sur : l’expertise de la défaillance la compréhension du mécanisme de la défaillance l’amélioration de l’équipement existant ou de la réalisation future 12 Défaillance = source de profit si : son expertise permet d’améliorer l’équipement donc sa disponibilité, et in extenso, induit un gain de productivité si elle permet d’inclure à la conception l’élément qui fera qu’elle ne pourra plus jamais se produire (maintenance intégrée à la conception) 13 1.3 - Définitions Causes de défaillance : ce sont les circonstances liées à la conception, à la fabrication, à l'installation, à l'utilisation et/ou à la maintenance qui ont conduit à la défaillance Mécanismes de défaillance : ce sont les processus physiques, chimiques ou autres qui conduisent ou ont conduit à une défaillance Modes de défaillances : ce sont les effets par lesquels les défaillances se manifestent 14 1.3 - Définitions Amplitude de la défaillance : c’est le degré d’importance de la défaillance (défaillance partielle ou complète) Conséquences de la défaillance : elles vont agir sur le fonctionnement futur de l’équipement selon qu’elles sont mineures, majeures ou critiques Aptitude à être détectée : probabilité pour que la fonction défaillante soit sollicitée rapidement 15 2 – Causes de défaillance Défaillance intrinsèque Défaillance extrinsèque Défaillance due à la commande 16 2.1 – Cause intrinsèque Défaillance d'un bien qui n'est pas causée directement ou indirectement par une défaillance ou une panne d'un autre bien Défaillance due à une conception inadéquate de l’équipement Défaillance due à une fabrication de l’équipement non conforme à sa conception ou à des procédés de fabrication spécifiés Défaillance due à une installation incorrectement réalisée Défaillances par usure (liées à la durée d’utilisation) et vieillissement (liées au temps). 17 Electromécanique (vieillissement, mort subite d’un composant) Hydraulique (fuite, colmatage, vieillissement, …) Mécanique (fatigue, contrainte, …) Exemples de causes intrinsèques 18 2.2 – Cause extrinsèque Généralement imputable à l’application de contraintes supérieures aux possibilités définies de l’équipement utilisation au-delà des limites recommandées et qu'on doit raisonnablement respecter manipulation incorrecte de l’équipement ou manque de précaution action de maintenance inadaptée ou exécutée de manière incorrecte défaillance causée directement ou indirectement par une défaillance ou une panne d'un autre équipement 19 Electromécanique (poussières, humidité, échauffement, CEM, …) Hydraulique (température, poussières, eau, etc…) Mécanique (température, poussières, eau, etc…) Exemples de causes extrinsèques 20 2.3 – Cause due à la commande Elles sont généralement imputables à des signaux de commande et de contrôle incorrects : erreur humaine, environnement, autres composants Exemples : problèmes dus à des dérèglements des instruments de mesures utilisation des capteurs hors de leur domaine d'utilisation (température, humidité, poussière) défaillance de l’automate de commande, etc.. 21 3 – Modes de défaillance Zut, j’ai du commettre une bourde! 22 33 modes de défaillance normalisés par l’AFNOR 1 Défaillance structurelle (rupture) 19 Ne s ’arrête pas 2 Blocage physique 20 Ne démarre pas 3 Vibrations 21 Ne commute pas 4 Ne reste pas en position 22 Fonctionnement prématuré 5 Ne s’ouvre pas 23 Retard de fonctionnement 6 Ne se ferme pas 24 Entrée erronée 23 4 – Mécanismes de défaillance Cette fois, je suis sûr de trouver la panne! 24 4.1 - Défaillances sur parties opératives 1. Défauts matière 2. Défaillances mécaniques 3. Défaillances par corrosion 4. Défaillances des matériaux plastiques et composites 25 4.11 – Santé matière A l’élaboration du lingot, apparition de : inclusions, cavités, criques A la transformation du lingot : tapures (fissures), criques, flocons Au cours du traitement thermique : décarburation, défaut de dureté, tapures, déformations, etc.. 26 4.12 – Défaillances mécaniques Détériorations de surface Déformations plastiques Ruptures 27 1. Détériorations de surface Elles sont liées aux notions de fatigue et d’usure : usure ou enlèvement progressif de matière à la surface des pièces d’un couple cinématique en glissement relatif fretting-corrosion, usure particulière apparaissant au contact de deux pièces statiques, mais soumises à de petits mouvements oscillants (vibrations par exemple) Exemples : pièces frettées, clavetages, roulements restés longuement à l’arrêt écaillage ou enlèvement de grosses écailles de matière par fatigue de contact 28 1. Détériorations de surface grippage ou soudure de larges plages de contact, avec arrachement massif de matière abrasion c’est à dire action d’impuretés ou de déchets (poussières, sable, particules métalliques) cavitation due à l’implosion de microbulles de gaz incondensables sous l’action d’une brutale chute de pression (accélération de la vitesse d’écoulement en régime turbulent) au sein d’un liquide Exemple : une onde de choc génère des bruits et des cratères dans la zone de cavitation (hélice, rouets de pompe, etc..) 29 Effets de la cavitation Piqûres 30 1. Détériorations de surface érosion ou enlèvement de matière par l’impact d’un fluide, de particules solides en suspension ou de phénomènes électriques (arcs) faïençage c’est à dire réseau de craquelures superficielles dû à la fatigue thermique marquage ou enfoncement localisé dû à une charge ponctuelle rayage ou trace laissée par le passage d’un corps dur 31 2. Déformations plastiques L’essai de traction sur une éprouvette met en évidence : une zone de déformation élastique et réversible puis une zone de déformation plastique irréversible Une déformation élastique n’est pas une défaillance en soi à cause de sa réversibilité sauf: un allongement peut créer une perte d’étanchéité (joint écrasé) un arbre soumis à des effets centrifuges peut se déformer et créer un balourd aux conséquences néfastes sur un roulement 32 2. Déformations plastiques Une déformation plastique permanente est une défaillance puisqu’elle est irréversible Elle contient de plus un risque de rupture ultérieur qui peut s’avérer dangereux pour les biens et les personnes On trouve deux sortes de déformation plastique : la déformation plastique sous contrainte mécanique la déformation plastique sous contrainte thermique et dans le temps (fluage et relaxation) 33 3. Ruptures Les ruptures sont les phases finales d’évolution Elles sont de nature catalectique : rupture ductile qui survient après une phase de déformation plastique importante et dont l’origine est souvent une inclusion rupture fragile qui survient après une très faible déformation plastique. Elle est souvent la conséquence d’une contrainte brutale ou d’un choc et est favorisée par un effet d’entaille ou de fragilité intrinsèque du matériau rupture par fatigue favorisée par le fretting- corrosion, l’oxydation en phase de fissuration, les effets d’entaille liés au dessin de la pièce 34 4.13 – Défaillances par corrosion Encore un qui date de l’âge de pierre, il est tout rouillé! Les responsables maintenance doivent savoir que:  un métal, dès lors qu’il est en contact avec l’air ambiant, l’eau plus ou moins chargée, les liquides en règle générale et les gaz, se corrode  les matières plastiques ou le bois ne sont pas en reste (effet des UV, de l’eau, etc..) 35 On trouve tout d’abord la corrosion électrochimique en phase aqueuse  Elle a lieu dès qu’un matériau métallique est exposé à un milieu aqueux (l’air en est un : notion de uploads/Industriel/ c5-etude-du-comportement-du-materiel.pdf