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RELATION PRODUIT-PROCEDE- MATERIAUX Réalisé par Jérôme Dr DIKWA 1 Caractérisati

RELATION PRODUIT-PROCEDE- MATERIAUX Réalisé par Jérôme Dr DIKWA 1 Caractérisation du produit Un produit interagit avec son environnement :  Il peut être soumis à des actions mécaniques, physiques et chimiques. La prise en compte de ces contraintes amène au choix : ƒ des surfaces de contact environnement/produit (surfaces de guidage, d’assemblage, etc), ƒ de la matière et de ses traitement physique et chimique, des formes en adéquation avec les sollicitation mécaniques (efforts statiques et dynamiques à transmettre), ƒ de sa masse volumique  Il doit être esthétique : Ce qui implique le choix : des formes , de l’aspect des surfaces (couleur, relief, rugosité, élasticité, etc), ƒ de sa masse volumique  Il doit être économique 2 Caractérisation du procédé Le mode d’obtention du produit dépend : des formes que l’on veut obtenir; Les formes et les dimensions obtenues dépendent du procédé choisi.  Les tolérances géométriques et dimensionnelles requises ne sont pas forcément compatibles avec n’importe quel procédé d’obtention. de la matière choisie (dureté, homogénéité, etc).  Ce choix est intimement lié au procédé. Chaque mode d’obtention est associé à certaines catégories de matériaux (exemple : le moulage en coquille est réservé aux métaux non ferreux). du coût d’obtention des pièces qui dépend directement de la quantité à produire, des investissements matériel et humain, et la disponibilité de l’outil de production. 3 Caractérisation du matériau Propriétés: Chaque matériau a des propriétés mécaniques physiques et chimiques qui lui sont propre. En outre, des traitements structuraux et de surface ont une influence non négligeable sur ces caractéristiques. Adéquation avec le procédé d’obtention: Chaque matériau a ses propres aptitudes à être moulé, déformé (à froid ou à chaud) et usiné, Coût des pièces : Hormis le coût propre à la matière, il faut tenir compte: de la disponibilité de formes marchandes (profilés), des standards de l’entreprise. 4 COMMENT CONCEVOIR DES PRODUITS COMPETITIFS ? Pour satisfaire son utilisateur un produit doit : remplir l’ensemble des fonctions techniques déduites du cahier des charges fonctionnel ; offrir une géométrie compatible avec ces fonctions techniques et, éventuellement, avec l’esthétique attendue ;  être fabriqué, et donc vendu, à un prix acceptable. Dans cette logique, le choix du couple matériau- procédé est déterminant pour la compétitivité du produit. 5 QUAND DOIT-ON CHOISIR LE MATERIAU ET LE PROCEDE DE FABRICATION ? Le cycle de vie d'un produit en entreprise montre que les phases de conception préliminaire et de conception détaillée amènent le concepteur à passer du cahier des charges fonctionnel au dessin de définition de produit. La démarche de conception du produit exige, dans la phase de pré industrialisation, la prise en compte de la réalité de la fabrication. Il s'agit d'intégrer des contraintes techniques et économiques en s'appuyant sur des données relatives aux matériaux et aux procédés et sur des échanges avec des spécialistes de production. Le choix définitif du couple matériau-procédé est ainsi effectué après plusieurs allers et retours entre les phases de conception et d'industrialisation dans le cadre d'une organisation du travail en "équipe projet". 6 COMMENT EFFECTUER LE CHOIX DU COUPLE MATERIAU-PROCEDE ? Une pièce est un élément d’un produit qui participe à la réalisation des fonctions techniques par ses formes fonctionnelles. Le plus souvent, une pièce est réalisée avec un seul matériau. Elle est obtenue par une ou plusieurs transformations de la matière depuis un état initial (appelé brut) à un état final (produit fini). Le processus industriel d’obtention de la pièce est organisé chronologiquement, il mobilise un ou plusieurs procédés, les outillages correspondants, les équipements et les savoir-faire métiers, le tout dans des conditions économiques données. 7 SYNTHESE 8 SYNTHESE 9 MATERIAUX PROPRIETES MECANIQUES Densité ou masse volumique Limite élastique Résistance à la rupture Module d’Young Limite de fatigue Dureté 10 PROPRIETES PHYSIQUE ET CHIMIQUE Conductivité électrique, Résistivité Ferromagnétisme, Conductibilité thermique, Coefficient de dilatation thermique, Vieillissement, Résistance à la corrosion, Aptitude aux traitements thermiques 11 LES FONTES Les fontes sont des alliages de fer et de carbone entre 1.7 et 6.7% Fontes à graphites lamellaires Elles sont désignées par le symbole FGL suivi de la valeur en mégapascals de la résistance minimale à la rupture par extension. Exemple : FGL 200. 12 LES FONTES Fontes malléables et fontes à graphite sphéroïdal Elles sont désignées par un symbole (MB, MN, FGS ) suivi de la valeur en mégapascals de la résistance minimale à la rupture par extension et du pourcentage de la valeur de l’allongement après rupture. Exemple: FGS 400-15. 13 LES ACIERS Aciers La désignation commence par la lettre S pour les aciers d’usage général, et par la lettre E pour les aciers de construction mécanique. Le nombre qui suit indique la valeur minimale de la limite d’élasticité en mégapascals. Exemple : S 235. 14 LES ACIERS Aciers non alliés La désignation se compose de la lettre C suivie du pourcentage de la teneur moyenne en carbone multiplié par 100. Exemple : C40 (40 correspond à 0,40% de carbone). 15 LES ACIERS Aciers faiblement alliés La teneur de chaque élément d’alliage <5% La désignation comprend dans l’ordre :  Un nombre entier, égal à cent fois le pourcentage de la teneur moyenne en carbone.  Un ou plusieurs groupes de lettres, qui sont les symboles chimiques des éléments d’addition rangés dans l’ordre des teneurs décroissantes. 16 LES ACIERS Aciers faiblement alliés Une suite de nombres, rangés dans le même ordre que les éléments d’alliage et indiquant le pourcentage de la teneur moyenne de chaque élément. Ces teneurs sont multipliées par un facteur variable, en fonction des éléments d’alliage. Exemple 55 Cr 3 (0,55% de carbone – 0,75% de chrome). 17 LES ACIERS Aciers fortement alliés La teneur d’au moins un élément d’alliage supérieur ou égal à 5%. La désignation commence par la lettre X suivie de la même désignation que celle des aciers faiblement alliés, à l ‘exception des valeurs des teneurs qui sont des pourcentages réels. Exemple : X 30 CR 13, (0,30 % de carbone – 13% de chrome). Classification par emplois 18 METAUX ET ALLIAGES NON FERREUX Cette désignation s’applique aux aluminiums et aux alliages d’aluminium de fonderie et de zinc.  Métal non allié La désignation se compose du symbole abrégé du métal de base suivi de l’indice de pureté représenté par un chiffre et dont la valeur augmente lorsque la pureté croît. Exemple : A 5 (Aluminium à 99,5%)  Alliage Désignation numérique la désignation de l'aluminium est composée de : • Le préfixe EN suivi d'un espace • La lettre A qui représente l'aluminium • La lettre C qui représente les produits moulés W les produits corroyés • Un tiret suivi de quatre chiffres indiquant la composition chimique de l'alliage.  Le premier chiffre indique le type d'alliage (voir tableau ci-dessous).  Le deuxième chiffre indique les modifications subies depuis l'alliage originel. Les deux derniers chiffres donnent des précisions sur la composition chimique de l'alliage. 19 METAUX ET ALLIAGES NON FERREUX Désignation symbolique : La désignation se compose de deux groupes de chiffres et lettres. Le premier groupe comprend : le symbole abrégé du métal de base, éventuellement suivi de l’indice de pureté chimique. Le deuxième groupe, séparé du premier par un tiret comprend : les symboles représentant un certain nombre d’éléments d’addition et, éventuellement leur teneur. Exemple : A-S 10 G(alliage d’aluminium – 10% de silicium – addition de magnésium). 20 CUIVRES ET ALLIAGES DE CUIVRE Il existe plus de 200 alliages de cuivre. Les principales familles sont : les laitons (Cu+Zn), les bronzes (Cu+Sn), les cupronickels (Cu+Ni), les cupro- aluminiums (Cu+Al) et les maillechorts (Cu+Ni+Zn) Principales caractéristiques du cuivre : plus lourd que l'acier, de densité 8,9 ; fond à 1083°C ; grande résistance à la corrosion ; plasticité ou ductilité élevée (A% jusqu'à 50%) ; grande conductivité électrique qui le rend indispensable dans les industries électriques et électroniques ; grande conductivité thermique (atout pour la transmission de la chaleur) ; couleur rouge plus ou moins foncée. La désignation du cuivre et de ses alliages comporte le symbole chimique du métal de base (Cu), éventuellement suivie de l’indice de pureté chimique, auquel on associe, dans le cas d’un alliage, les symboles chimiques des éléments d’addition suivis des nombres indiquant les teneurs nominales de ces éléments. Exemple : Cu Zn 39 Pb 2 (Alliage de cuivre – 39% de zinc – 2% de plomb). 21 CUIVRES ET ALLIAGES DE CUIVRE 22 Cuivre et alliage de cuivre Nuances usuelles État Rmin Remin Emplois Cu-ETP (cuivre raffiné) Recuit 230 70 Matériau à très bonne conductibilité électrique, convient pour câbles, bobinages et contacts. Écroui 350 300 Cu Sn 8 P (bronze) 4/4 dur 490 390 Matériau de frottement pour bagues, douilles, chemises, segments. Cu Sn Pb Zn Moulé - - Pièces moulées sans caractéristiques particulières. Cu Sn 12 Zn 1 P Moulé 200 - Construction mécanique. Robinetterie sous pression. Écroui 290 160 Pièces d’usure : pignons et roues d’engrenages, écrous. Cu Be 2 (cuivre au béryllium) Trempé Revenu 1400 1350 Ressorts (matériels électriques, matériels résistant à la corrosion). Connecteurs. Cu Zn 33 Al 5 Moulé 490 240 uploads/Industriel/ relation-produits-procede-materiaux-1.pdf