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Dr. BOUCHELAGHEM H. 2019/2020 1 Chapitre I : Génie Mécanique 1 L'indutrialisati

Dr. BOUCHELAGHEM H. 2019/2020 1 Chapitre I : Génie Mécanique 1 L'indutrialisation La fin du XIX ème siècle est marquée par deux révolutions industrielles qui ont permis une forte croissance de l'économie. 1.1 La première révolution industrielle Cette révolution industrielle concerne essentiellement le Royaume-Uni dans la deuxième moitié du XVIII ème siècle. Elle a été permise grâce aux profits tirés de l'agriculture et du commerce et repose sur le charbon, la machine à vapeur mise au point par James Watt en 1769. De nouvelles machines dans le secteur du textile, de la sidérurgie sont développées. C'est l'apparition des " Pays noirs " comme le Pays de Galles. Cette révolution s'étend à d'autres pays beaucoup plus tardivement, au milieu du XIX ème siècle. 1.2 La deuxième révolution industrielle Elle commence vers 1880 et repose sur des nouvelles sources d'énergie, le pétrole et l'électricité. C'est aussi l'époque du développement de l'automobile, de la chimie, des machines-outils. 2. La mécanique c’est quoi ? Au cœur de l’industrie La mécanique est présente dans tous les secteurs de l’industrie : l’automobile, l’aéronautique, l’énergie, le BTP, le transport, l’électronique, l’informatique, la construction navale, l’agroalimentaire, le textile, le médical, la chimie, ou encore la parachimie et la pharmacie… Là où il y a production industrielle, il y a mécanique : du moteur d’avion, en passant par un capteur, un autocuiseur, une paire de lunettes, un chariot élévateur, un robot, un extincteur, une fourchette, un scanner, une éolienne… Elle recouvre trois grands domaines d’activité : la transformation des métaux (sous-traitance, outillages, articles de ménages), les équipements industriels (machines, systèmes de production, composants) et la mécanique de précision (optique, instruments de mesure). La mécanique est une branche de la physique, dont l’objet est l’étude du mouvement, des déformations ou des états d’équilibre des systèmes physiques. Elle est présente dans de multiples domaines scientifiques tels que : les sciences de l’ingénieur, notamment la thermique, l’énergétique ou le génie mécanique; les sciences de la Terre et de l’univers, en océanographie, météorologie et astrophysique ; les sciences de la vie et de la santé, y compris l’environnement et la biomécanique et ses applications médicales. Dr. BOUCHELAGHEM H. 2019/2020 2 Fondamentalement, la mécanique se divise en deux parties, la mécanique des fluides et la mécanique des structures, mais l’interaction fluides-structures est très prometteuse que ce soit sur le plan fondamental ou celui des applications. La mécanique est présente dans quasiment tous les secteurs industriels au travers de disciplines qui, sans être exhaustif, incluent l’aérodynamique, la combustion, le transfert de chaleur et de masse, l’acoustique et l’aéroacoustique, le calcul des structures, le couplage fluide-structure, les matériaux simples et composites, le contrôle actif ou passif, les matériaux granulaires et poreux, la rhéologie et les fluides complexes, les écoulements multiphasiques, la micro et la nano-fluidique, etc. Le génie mécanique désigne l’ensemble des connaissances liées à la mécanique, au sens physique (sciences des mouvements) et au sens technique (étude des mécanismes). Ce champ de connaissances va de la conception d’un produit mécanique, de son dimensionnement, au recyclage de ce dernier en passant par la fabrication, la maintenance, etc. Les diplômés mécaniciens au niveau master occupent des postes d’encadrement dans les bureaux d’études, les services d’essais et les laboratoires, les ateliers de fabrication et d’usinage, les services de contrôle technique et de qualité, les services techniques d’achat, de vente et d’après-vente. Leurs activités dépendent du secteur de l’industrie, de la fonction occupée et de leur niveau de responsabilité. Ils exercent des fonctions d’encadrement intermédiaire dans des domaines variés de l’ingénierie mécanique : automobile, ferroviaire, aéronautique, électroménager, transformation de matériaux, conseil... Pour quelles fonctions ? Fonction études, calcul et essais Ces professionnels conçoivent l’architecture d’ensemble d’un produit, choisissent les solutions techniques, procèdent à des simulations sur ordinateur pour soumettre les pièces à différentes contraintes. Ils en tirent des conclusions en termes de dimensions, de résistance des matériaux... Ils vérifient, pour finir, que le prototype est conforme aux performances attendues et indiquent, le cas échéant, les corrections à apporter. Fonction méthodes et fabrication Au service des méthodes, ils déterminent les moyens nécessaires à la production. Partant de la série d’opérations à exécuter, ils choisissent les machines et leurs outillages et peuvent également définir l’architecture d’une nouvelle ligne de fabrication ou modifier l’organisation d’une usine. À la fabrication, ils sont responsables du bon fonctionnement d’un atelier, apportant conseils et assistance technique aux équipes et amélioration de la productivité par la mise en place d’outils qualité. Dans quels secteurs et métiers ? « La mécanique est la pierre angulaire de toutes les industries. Elle constitue à la fois un secteur industriel à part entière, mais aussi un ensemble de technologies sur lesquelles se fondent de nombreux autres secteurs tels que ceux qui construisent des matériels pour les transports, l’énergie, la santé, l’environnement. Dr. BOUCHELAGHEM H. 2019/2020 3 La métallurgie L'industrie métallurgique recouvre la production et le travail des métaux ferreux, non ferreux et leurs alliages, ainsi que les métaux précieux. Elle joue un rôle pivot dans l'industrie manufacturière : elle fournit les équipements, les services, les technologies et les produits finis qui serviront aux autres secteurs industriels. La métallurgie désigne l’ensemble des industries et des techniques qui permettent de produire et de travailler :  les métaux ferreux,  les métaux non ferreux et non précieux (aluminium, zinc, cuivre, etc.),  les métaux précieux (or, argent, platine, etc.),  et les alliages (l’alliage étant la combinaison d’un métal avec un ou plusieurs autres éléments chimiques. Exemple : l’acier est un alliage métallique constitué principalement de fer et de carbone). Les activités regroupent :  la fonte et le raffinage de métaux ferreux et non ferreux à partir de minerais,  la fonte brute ou ferraille, en utilisant des procédés électrométallurgiques et autres techniques métallurgiques,  la fabrication des alliages et superalliages de métaux en intégrant d’autres éléments chimiques aux métaux purs. Le résultat de la fonte et du raffinage, généralement sous forme de lingots, est utilisé dans diverses opérations (laminage, étirage, extrusion, …) pour fabriquer des pièces et autres produits de base en métal (plaques, feuilles, bandes, barres, tiges, fil, tubes, tuyaux, etc.). Ces produits intermédiaires sont réalisés par des entreprises du « secteur des services industriels du travail des métaux ». Fabrication Mécanique L'ingénieur de fabrication (production) mécanique organise et supervise les opérations de fabrication d'un produit industriel en respectant les contraintes de coûts, de qualité et de délais. Il est au cœur des métiers de la mécanique. Les différents procédés utilisés en fabrication mécanique pour l’obtention des pièces métallique sont regroupés dans la figure ci-après. On distingue trois voies principales selon l’état de départ du matériau métallique :  Le moulage à partir de l’état liquide.  Le façonnage à partir d’une ou plusieurs pièces à l’état solide.  Le frittage à partir de poudres. Dr. BOUCHELAGHEM H. 2019/2020 4 Figure I.1 : Principaux procédés de fabrication des matériaux métalliques, A) OBTENTION PAR FUSION (FONDERIE, OU MOULAGE) Consiste à rendre liquide un matériau afin qu'il prenne la forme d'un moule. Il existe principalement deux techniques de moulage : en sable ou métallique. B) OBTENTION PAR DÉFORMATION Consiste à déformer plastiquement (permanente) le matériau jusqu'à obtention de la forme désirée. Une déformation plastique est une déformation permanente du matériau.  Forgeage libre est l'ensemble des techniques permettant d'obtenir une pièce mécanique en appliquant une force importante sur un matériau, à froid ou à chaud, afin de le contraindre à prendre la forme voulue.  Extrusion (ou filage) Le matériau chauffé et compressé est contraint de traverser une filière ayant la section de la pièce à obtenir (barre, tube, profilé, tôle…). Dr. BOUCHELAGHEM H. 2019/2020 5  Laminage Le matériau est déformé par compression continue au passage entre deux cylindres tournant dans des sens opposés appelés laminoirs. Le laminage peut s’effectuer à froid ou à chaud.  Estampage et matriçage est le forgeage mécanique des aciers, tandis que le matriçage est le forgeage mécanique des métaux non ferreux. Principe :Un lopin de métal chauffé et calibré (avec des dimensions précises) se déforme pour remplir les deux demi-empreintes de deux matrices appliquées l’une contre l’autre sous l’action d’une forte pression ou d’une série de chocs. L’estampage et le matriçage sont adaptés à une production en série.  Pliage : Une presse exerce une force sur une pièce reposant sur un ou plusieurs appuis ou encastrée à une extrémité.  Cintrage est la déformation à froid d'un tube ou d'une barre, suivant un rayon et un angle donnés (opération effectuée avec une cintreuse).  Profilage à froid Une tôle plane (feuille), introduite entre les galets tournants d’une machine à profiler, subit des déformations progressives qui l’amènent à la forme finale désirée, sans que soit modifiée son épaisseur initiale. Dr. BOUCHELAGHEM H. 2019/2020 6  Emboutissage est un procédé de formage à froid par déformation plastique d’une surface de métal (tôle plane) entraînée par un poinçon dans une matrice. Ce procédé permet d’obtenir rapidement et à moindre frais des tôles embouties.  Découpage, poinçonnage, cisaillage Le découpage est le cisaillage d’une tôle sur un contour uploads/Industriel/ st1-metiers-en-st-genie-mecanique-bouchelagueme.pdf