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Nom :…………………… ELABORATION DES PIECES BRUTES Date : …….. TECHNIQUES DE FABRICATI

Nom :…………………… ELABORATION DES PIECES BRUTES Date : …….. TECHNIQUES DE FABRICATION : par déformation à chaud ou à froid 1- Mise en situation : Les différentes techniques de forge se ramènent toutes à la compression d’un matériau entre des outillages au moyen d’un engin qui fournit l’énérgie nécessaire à l’opération. Ces techniques sont en «compétition» avec les autres procédés telles que la fonderie, le mécanosoudage ou l’usinage… 2- Principaux procédés par déformation :  La forge libre  L’estampage  Le matriçage  L’extrusion (à froid ou à faible chauffe) 3- Critères de choix : La distinction se fait au niveau :  Du matériau mis en œuvre : ferreux, non ferreux  Des types de pièces à réaliser : poids, complexité, précision  De l’importance des séries  Des engins (machines) utilisés : de chocs ou de pressions… 4- La forge libre : 4.1 Principe : C’est un procédé d’obtention des pièces à chaud par une succession d’opérations élémentaires réalisées avec des engins mécanisés. Cette technique (forge libre) doit son nom, à la liberté que possède la pièce pour se déplacer. a- Mode opératoire pour réaliser la pièce b- Un dégorgeoir à manche. Cours SCIENCES INDUSTRIELLES POUR L’INGÉNIEUR Classe : …………… Page 1 of 8 Références bibliographique: cours du DR. A-CHAIRI 4.2 Application :  S’applique à tous les métaux : acier, aluminium, cuivre, titane…  Valable pour l’ébauche des pièces unitaires ou de petites séries (< à 50 pièces)  Valables pour des formes simples  Fait appel à une main d’œuvre extrêmement qualifiée  Cadence faible  … 5- Estampage : 5.1 Principe : C’est un procédé de formage par choc ou par pression d’un lopin métallique à l’état plastique. Consiste à porter un lopin à une température convenable pour le rendre pâteux, puis on l’écrase à l’aide de deux blocs d’acier dur portant la forme de la pièce, appelés ‘Matrices’. Sous l’action des forces extérieures, le métal se déforme et remplit les empreintes. L’estampage est une sorte de « moulage par déformation plastique » 5.2 : sont de deux types : Machines utilisées  Des engins (machines) de choc,  Des engins de pression. 5.3 Applications :  S’applique aux métaux ferreux : Acier  Valable pour des pièces en petites séries renouvelables, ou pour des moyennes ou grandes séries à cause du grand investissement.  Meilleure caractéristiques mécaniques de la pièce estampée.  Meilleure précision dimensionnelle et géométrique.  Cadence élevée  … 6- Matriçage : 6.1 Principe : Identique à l’estampage, sauf que le matriçage est appliqué aux alliages non ferreux : Un seul type : 6.2 Machines utilisées  Des engins de pression : 6.3 Applications  S’applique aux métaux non ferreux : Alliages légers, alliages cuivreux, titane, …  Valable pour des pièces petites séries renouvelables, ou pour des moyennes ou grandes séries à cause du grand investissement.  Hautes caractéristiques mécaniques de la pièce matricée.  Cadence élevée.  Meilleure précision dimensionnelle et géométrique.  Meilleur aspect géométrique. Page 2 of 8 Références bibliographique: cours du DR. A-CHAIRI 6.4Schéma de principe de l’estampage : Déplacement de la matrice supérieure Matrice inférieure Lopin (État pâteux) Matrice supérieure Bavure Pièce brute (estampée) Vf Page 3 of 8 Références bibliographique: cours du DR. A-CHAIRI 7- Machines de forgeage : Elles sont classées en deux grandes catégories selon leur mode d’action : 7.1 Les engins travaillant par chocs : Sont de 2 types : 7.1.1 Les moutons : a. Principe : Convertir l’énergie cinétique d’une masse tombante en chute libre, en énergie de déformation par l’intermédiaire d’un choc entre le lopin à déformer et la matrice, b. Application :  Employées en forge libre, en estampage jamais en extrusion.  L’énergie fournie est limité. 7.1.2 les marteaux pilons : a. Principe : Augmenter l’énergie de déformation en augmentant l’effet de la pesanteur en propulsant la masse tombante par un fluide sous pression. b. Application :  Employées en forge libre, en estampage mais jamais en extrusion.  L’énergie fournie est importante 7.2 déformation par pression. Les engins travaillant par pression : 7.2.1 Les presses hydrauliques : a. Principe : L’effort nécessaire à la déformation est produit par un vérin hydraulique sous haute pression. b. Application :  Employées en estampage, en matriçage et en extrusion.  L’énergie fournie est importante  Vitesse réglable 7.2.2 Les presses mécaniques : a. Principe : L’effort nécessaire à la déformation est produit par un système mécanique :  Système à excentrique  Système à vilebrequin  Système à vis  Système à genouillère c. Applications :  les plus utilisées dans l’industrie.  employées en estampage, en matriçage et en extrusion.  l’énergie fournie est plus importante (système à excentrique ou à vilebrequin)  vitesse plus rapide Page 4 of 8 Références bibliographique: cours du DR. A-CHAIRI 8- L’extrusion : 8.1Principe : Consiste à obliger un lopin enfermé dans une matrice et comprimé par un poinçon, à passer dans un orifice, en produisant des pièces de forme définie par celle de l’outillage. L’extrusion se fait à froid, c.à.d. le lopin n’est pas chauffé préalablement, (au cours de l’opération d’extrusion la pièce se chauffe et peut atteindre 200°C environ) 8.2Machines utilisées :  Des engins de pression. 8.3Application :  S’applique à tous les métaux ferreux et non ferreux.  La pièce doit avoir une forme symétrique.  Valable pour des pièces de grandes séries ou séries renouvelables, à cause du coût élevé du matériel  Meilleure caractéristiques mécaniques de la pièce que les autres types (estampage et matriçage).  … 8.4 Différents types de déformation par extrusion : a- ECRASAGE : voir figure -a- Déformation d’un lopin dans la direction de son axe par compression entre deux tas plats b- FILAGE DIRECT : voir figure -b- Opération qui consiste à faire s’écouler le métal au travers d’une filière, dans le sens du déplacement du poinçon. L’ensemble de la matière ne traverse pas la filière c- FILAGE INVERSE: voir figure -c- Opération qui consiste à faire s’écouler le métal le long, autour ou à l’intérieur, du poinçon dans le sens contraire de son avance. Figure -c- Figure -b- Figure -a- Page 5 of 8 Références bibliographique: cours du DR. A-CHAIRI On observe différents types de filages : Le filage direct Le filage inverse Le filage sur aiguille Page 6 of 8 Références bibliographique: cours du DR. A-CHAIRI Le filage inverse en conteneur 9. Gamme type de mise en forme : Phase 10 : Débit du lopin : sciage d’une barre d’une longueur L prédéterminée Phase 20 : Chauffage : porter le lopin à une température la plus grade possible, jamais au point de fusion Phase 30 : Etirage : diminuer la section et allonger le lopin Phase 40 : Roulage : assurer une bonne répartition des volumes de matière, le long de la fibre neutre Phase 50 : Cambrage : dresser l’ébauche roulée pour la rendre compatible avec la forme de la gravure pour la phase suivante d’estampage ébauche ou estampage finition. Phase 60 : Estampage ébauche : affiner la répartition du volume de matière, de sorte à s’approcher de la forme de finition. Phase 70 : Estampage finition : mise en forme, obtenir la forme finale de la pièce conformément au CDC. Page 7 of 8 Références bibliographique: cours du DR. A-CHAIRI Phase 80 : Ebavurage : Eliminer (par cisaille ou meulage) l’excédent de matière. Phase 90 : Traitement thermique éventuel. Phase 100 : Contrôle géométrique et dimensionnel. 10. Tableau récapitulatif des différents procédés de forgeage : Types de procédés Forge libre Estampage Matriçage Extrusion Types de matériaux tous les métaux : acier, aluminium, cuivre, titane… acier Alliage d’aluminium, de cuivre, titane  Acier C maxi <0.45%  Aciers faiblement alliés Poids des pièces brutes 1 Kg à 200T De quelques grammes à 2 à 3T  50g à 50000 pièces/mois  15kg à 1000 pièces/mois  Formes symétriques Série 1 à 50 pièces 50 pièces à plusieurs millions par mois Engins utilisées Chocs  Auto compresseur  Mouton 3T  Marteau-pilon 5T  Chocs  presses presses Presse  Presse mécaniques  vilebrequin  ou à genouillère  Presse hydraulique Types d’outillage Outillages standard Outillages spécifiques à la pièce Outillages spécifiques à la pièce Tolérance moyenne ±5 mm ±1 à ± 2 mm  ±0.1 mm sur le diamètre  ±0.5 mm sur la longueur Page 8 of 8 Références bibliographique: cours du DR. A-CHAIRI uploads/Industriel/ 1-deformation-plastique.pdf