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UMBA Oran2 (IMSI), 2018 : Cours Construction Mécanique Notions fondamentales 7

UMBA Oran2 (IMSI), 2018 : Cours Construction Mécanique Notions fondamentales 7 2.1 Choix des matériaux La définition complète d’un organe de machine exige la détermination de sa forme, de ses dimensions et de sa matière. Le choix d’un matériau dépend de plusieurs critères : ➢ Caractéristiques mécaniques : limite élastique, masse, dureté, résilience… ➢ Caractéristiques physico-chimiques : comportement à la corrosion, vieillissement… ➢ Caractéristiques de mise en œuvre : usinabilité, soudabilité, trempabilité… ➢ Caractéristiques économiques : prix, disponibilité, expérience industrielle… 2.1.1 Différents types de matériaux On peut regrouper les matériaux en familles : ✓ LES MATERIAUX METALLIQUES Ferreux Fontes Aciers non alliés Aciers alliés Non ferreux Aluminium, alliages Cuivre, alliages ✓ LES POLYMERES Naturels (bois, caoutchouc, ...) Synthétiques Thermoplastiques Thermodurcissables Elastomères ✓ LES CERAMIQUES ✓ LES COMPOSITES Introduction au calcul des éléments de machines UMBA Oran2 (IMSI), 2018 : Cours Construction Mécanique Notions fondamentales 8 A - LES ACIERS ( FER + 0,08 à 1%de Carbone ) Les aciers sont des alliages de fer et de carbone avec éventuellement des éléments d’addition. A-1 Classification par emplois. 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 limite élasticité en méga pascals. S’il s’agit d’un acier moulé la désignation est précédée de la lettre G. Exemples: S 235 E24 S : Acier à usage courant 235 : Re =235 MPa G S 235 : (Acier à usage courant moulé ; Re= 235 MPa) E 295 A50 E : Acier de construction méc. 295 : Re= 295 MPa S195 – A33 S275 – E28 S355 – E36 E335 – A60 E360 – A70 A-2 Classification par composition chimique. • Aciers non alliés. Ils contiennent une faible teneur en carbone. Ils sont très utilisés en construction mécanique. La majorité est disponible sous forme de laminés marchands (profilés: poutrelle, barre, ...) aux dimensions normalisées. Utilisation : Ce sont des aciers dont l’élaboration n’a pas été conduite en vue d’une application déterminée. Désignation : On écrit successivement: Lettre C + pourcentage de carbone multiplié par 100. Exemple: C 35 : 0,35% de carbone) C22 – XC18 C25 – XC25 C30 – XC32 C35 – XC38 C40 – XC42 C45 – XC48 C50 – XC54 C55 – XC54 C60 – XC60 UMBA Oran2 (IMSI), 2018 : Cours Construction Mécanique Notions fondamentales 9 S’il s’agit d’un acier moulé la désignation est précédée de la lettre G. • Aciers faiblement alliés (voir tableau 1). Pour ces aciers, aucun élément d'addition ne dépasse 5% en masse (ce pourcentage est ramené à 1% pour le manganèse). Utilisation : Ils sont choisit lorsque l'on a besoin d'une haute résistance. Désignation : On écrit successivement: - Un nombre égal à 100 fois la teneur en carbone. - Les symboles chimiques des éléments d'addition dans l'ordre des teneurs décroissantes. - Dans le même ordre, les teneurs des principaux éléments d'addition (multipliées par 4, 10, 100, ou 1000 Cf annexe) - Eventuellement des indications supplémentaires concernant la soudabilité (S), l'aptitude au moulage (M), ou la déformation à froid (DF). Exemple : 35 Cr Mo 4 S 0,35 % de Carbone 1 % de Chrome, moins de 1 % de Molybdène Il est soudable. Cr, Co, Mn, Ni, Si W : /4 Al, Be, Cu, Mo, Pb, Ta, Ti, V, Zr : /10 Ce, N, P, S:/100 B:/1000 • Aciers fortement alliés. Les aciers fortement alliés possèdent au moins un élément d'addition dont la teneur dépasse 5% en masse. Utilisation : Ce sont des aciers réservés à des usages particuliers. Par exemple, dans un milieu humide, on utilisera un acier inoxydable qui n'est autre qu'un acier fortement allié avec du chrome (% chrome > 11%) Désignation : On écrit successivement : - La lettre X. - Un nombre égal à 100 fois la teneur en carbone. - Les symboles chimiques des éléments d'addition dans l'ordre des teneurs décroissantes. - Dans le même ordre, les teneurs des principaux éléments. Exemples : X6 Cr Ni Mo Ti 17-12 UMBA Oran2 (IMSI), 2018 : Cours Construction Mécanique Notions fondamentales 10 X = Acier fortement allié 0,06 % de Carbone 17 % de Chrome 12 % de Nickel du Molybdène et du Titane (moins de 12 %) X4 Cr Mo S 18 X = Acier fortement allié 0,04 % de Carbone 18 % de Chrome du Molybdène et du Soufre (moins de 18 %) B – LES FONTES ( Fer de 1,67 à 4,2 % de Carbone ) Les fontes sont également des alliages de fer et de carbone. Elles ont une excellente coulabilité. Elles permettent donc d'obtenir des pièces de fonderie (pièces moulées) aux formes complexes. Elles sont assez fragiles (cassantes), difficilement soudables, et ont une bonne usinabilité. • Les fontes à Graphite Lamellaire. Les fontes grises sont les plus couramment utilisées parce qu'elles : - sont économiques. - amortissent bien les vibrations. - ont une bonne coulabilité et usinabilité. - sont peu oxydables. - ont une bonne résistance à l'usure par frottement. - résistent bien aux sollicitations de compression. Utilisation : Carters, bâtis, blocs moteur, pièces aux formes complexes … Désignation : Après le préfixe EN, les fontes sont désignées par le symbole GJL suivi de la valeur en méga pascals de la résistance minimale à la rupture par extension. Exemple : EN-GJL-300 EN : Norme européenne Fonte à Graphite Lamellaire Re mini = 300MPa Cette désignation est symbolique, la correspondance numérique dans la nouvelle norme est : EN-JL-1050. • Les fontes malléables à Graphite Sphéroïdal UMBA Oran2 (IMSI), 2018 : Cours Construction Mécanique Notions fondamentales 11 Les fontes à graphite sphéroïdal sont obtenues par adjonction d'une faible quantité de magnésium avant moulage. Elles sont plus légères et ont une meilleure résistance mécanique que les fontes grises, dont elles gardent les même propriétés. Utilisation : Etriers de freins, culbuteur, vilebrequin, tuyauteries soumises à hautes pressions Désignation : Après le préfixe EN, les fontes sont désignées par le symbole (GJMW, GJMB, GJS) suivi de la valeur en méga pascals de la résistance minimale à la rupture par extension et du pourcentage de l’allongement après rupture. Exemple : EN-GJS-400-18 EN : Norme européenne Fonte à Graphite Sphéroïdale Re mini = 400MPa A% = 18 Cette désignation est symbolique, la correspondance numérique dans la nouvelle norme est : EN-JS-1020. C – LES ALLIAGES NON FERREUX. • Aluminium et ses alliages L'aluminium est obtenu à partir d'un minerai appelé bauxite. Il est léger (densité = 2,7), bon conducteur d'électricité et de chaleur. Sa résistance mécanique est faible, il est ductile et facilement usinable. Il est très résistant à la corrosion. Utilisation : aéronautique du fait de leur légèreté Désignation : La désignation utilise un code numérique. Il peut éventuellement être suivi par une désignation utilisant les symboles chimiques. Exemple : EN-AW-21017 (Al Cu 4 Mg Si) Alliage d’Aluminium 4 % de Cuivre Magnésium et du Silicium (moins de 4 %) EN AB-43000 (Al Si 10 Mg) EN AB-51300 (Al Mg 5) EN AB-7… (Al Zn 2) • Cuivre et ses alliages UMBA Oran2 (IMSI), 2018 : Cours Construction Mécanique Notions fondamentales 12 Il existe de très nombreux alliages de cuivre dont les plus connus sont : les bronzes, les laitons, les cupro-aluminiums, les cupronickels et les maillechorts. cuivre + zinc = LAITON cuivre + étain = BRONZE cuivre + aluminium = CUPRO-ALUMINIUM cuivre + nickel = CUPRONICKEL cuivre + nickel + zinc = MAILLECHORT Les laitons: Les laitons sont faciles à usiner et ont une bonne résistance à la corrosion. Ils peuvent être moulés ou forgés. Ils sont utilisés pour les pièces décolletées, tubes,... Les bronzes: Les bronzes ont une bonne résistance à la corrosion, un faible coefficient de frottement et sont faciles à mouler. Ils sont utilisés pour réaliser, entre autres, les coussinets et bagues de frottement. Désignation : La désignation utilise un code numérique. Il peut éventuellement être suivi par une désignation utilisant les symboles chimiques. Symbole de l’élément de base Cu + élément d’addition 1 + % de l’élément d’addition 1+élément d’addition 2 + % de l’élément d’addition 2 +... Exemple : CW612N (CU Zn 36 Pb 3) Alliage de Cuivre 36 % de Zinc 3 % de Plomb Cu Pb 5 Sn 5 Zn 5 (Bronze) Alliage de Cuivre 5% de Plomb 5% d’Etain 5% de Zinc Cu Zn 15 (Laiton) Alliage de Cuivre 15% de Zinc Cu Al 10 Ni 5 Fe 5 (Cupro-aluminium) Alliage de Cuivre 10% d’Aluminium 5% de Nickel 5% Fer Cu Ni 10 Zn 27 (Maillechort) Alliage de Cuivre 10% de Nickel UMBA Oran2 (IMSI), 2018 : Cours Construction Mécanique Notions fondamentales 13 27% de Zinc • Zinc et ses alliages D – LES POLYMERES OU MATIERES PLASTIQUES. Un plastique est un mélange dont le constituant de base est une résine ou polymère, à laquelle on associe des adjuvants (plastifiants, anti oxydants…) et des additifs (colorants, ignifugeants). • Les thermoplastiques Très nombreux, ils sont les plus utilisés. Ils ramollissent et se déforment à la chaleur. Ils peuvent en théorie, être uploads/Ingenierie_Lourd/ chii-intro-aux-calculs-des-ele-mach.pdf