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Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SV6 - Conception et élabora

Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SV6 - Conception et élaboration des ensembles mécaniques – obtention pièces brutes CO_SV6_procede_obtention_pièces_brutes.doc J.LETARD page 8 4. LES PROCEDES D'OBTENTION PAR DEFORMATION PLASTIQUE - laminage - forgeage libre - matriçage/estampage - emboutissage - extrusion filage - Tréfilage 4.1 Laminage Laminoir. Barres de section constante, de forme simple. On fait passer un profilé entre des rouleaux qui vont diminuer sa section, l'entraînement du profilé se fait par la rotation des rouleaux en sens inverse. Il permet également la production de barres profilés (produits longs). Le laminage est un procédé de fabrication par déformation plastique. Il concerne différents matériaux comme du métal ou tout autre matériau sous forme pâteuse comme le papier ou les pâtes alimentaires. Cette déformation est obtenue par compression continue au passage entre deux cylindres tournant dans des sens opposés appelés laminoir. Un laminoir est une installation industrielle ayant pour but la réduction d'épaisseur d'un matériau (généralement du métal). Il permet également la production de barres profilées (produits longs). Il existe de nombreux types de laminoirs : • laminoir à produits plats • laminoir à produits longs • laminoirs à fils • laminoirs à rouleaux coniques : pour le formage des roues pour le chemin de fer • laminoir à pâtes alimentaires : pour toutes les nouilles plates y compris les lasagnes • laminoir de boulangerie/pâtisserie : pour les pâtes à tartes, la pâte feuilletée et à croissants Plus facile de déformer si matériau : - ductile - limite élastique faible Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SV6 - Conception et élaboration des ensembles mécaniques – obtention pièces brutes CO_SV6_procede_obtention_pièces_brutes.doc J.LETARD page 9 4.2 Forgeage Pièces forgées dans Boîte de vitesse 1) Arbre primaire 2) Arbre secondaire 10) Pignon menant de 3è 11) Baladeur de 3è\4è 13) Pignon menant de 4è 15) Pignon menant de 5ème ,16) Baladeur de 5ème, 18) Pignon mené de 5ème 19) Pignon mené de 4ème 20) Pignon mené de 3ème,22) Baladeur de 1è\2è 23) Pignon mené de 1ère, 24) Pignon inverseur de MAR 29) Couronne de différentiel 35) Planétaire 36) Satellites 37) Axe des satellites 40) Pignon mené de 2è Pièces forgées dans Attelage mobile moteur 1) Vilebrequin 12) Bielle 16) Axe de piston 4.2.1 Forgeage libre Marteau pilon ou presse. Ebauches de pièces pour estampage. Avec des outils très simples, on vient ébaucher la forme d'un lopin chauffé. Vilebrequins Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SV6 - Conception et élaboration des ensembles mécaniques – obtention pièces brutes CO_SV6_procede_obtention_pièces_brutes.doc J.LETARD page 10 4.2.2 Matriçage, estampage Le matriçage consiste à déformer un lopin (pièce découpée dans une barre métallique) préalablement chauffé entre deux matrices en acier comportant des cavités correspondant aux formes de la pièce à obtenir. Ces matrices sont montées sous un marteau pilon (travail au choc pour les pièces en acier) ou sous une presse (pour les pièces en alliage non ferreux, aluminium, cuivre, titane, nickel…). Les termes estampage et matriçage sont deux termes synonymes, cependant "estampage" est généralement utilisé pour le forgeage des pièces en acier et "matriçage" pour les métaux non ferreux. Une bavure inévitable et nécessaire (joint assurant un bon remplissage des gravures) est éliminée, par cisaillage sur une presse auxiliaire. Les forces des presses hydrauliques (matriçage) varient de 1000 à 25000 kilonewtons (100 à 2500 tonnes- force), il est à noter la présence à Issoire de la plus grosse presse hydraulique du monde occidental avec une force de 650000 kilonewtons (65000 tonnes). Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SV6 - Conception et élaboration des ensembles mécaniques – obtention pièces brutes CO_SV6_procede_obtention_pièces_brutes.doc J.LETARD page 11  Principe Le travail ce fait à chaud, le prix élevé des outillages implique une utilisation de ce procédé pour des séries moyennes à grandes (1000 pièces mini) Matériau Température de forgeage Acier 1050°C Laiton 750°C Cupro Aluminium 850°C Alliage d'aluminium 470°C Déplacement de la matrice supérieure Empreintes Matrice supérieure Matrice inférieure Lopin (état pâteux) Surface de joint Bavure Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SV6 - Conception et élaboration des ensembles mécaniques – obtention pièces brutes CO_SV6_procede_obtention_pièces_brutes.doc J.LETARD page 12 Avantages du procédé :  Cadence élevée (de 100 à 4000 pièces/h suivant volume et presse)  Caractéristiques mécaniques élevées du fait de l'orientation des fibres, très bon rapport résistance masse.  Comparaison moulage/matriçage Caractéristiques Fonderie sous pression Matriçage à chaud Seuil de rentabilité 5000 à 10000 pièces 1000 à 2000 pièces Coût de l'outillage Important Moyen Type de forme Très ouvragée Moyennement ouvragée Epaisseur des pièces Pièces pouvant êter fines Pièces plutôt massives Ebauche Néant Parfois obligatoire Insert surmoulage Possible Néant Résistance mécanique Moyenne Excellente Structure de la matière Pouvant contenir des porosités Aucune porosité Etanchéité Moyenne Très bonne Etat des surfaces Moyen / Bon Bon / Très bon Dureté Couche oxydée dure Aptitude aux reprises en calibrage à froid Aptitude au polissage Moyenne Bonne Aptitude à l'usinage Moyenne Bonne Production Multi-empreintes Souvent mono-empreinte Parachevèment Limité Important Type de matière Aluminium, Laiton, Bronze, Zamak Aciers (estampage) Aluminium, Laiton, Bronze, Cuivre, CuCr, Cupro, Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SV6 - Conception et élaboration des ensembles mécaniques – obtention pièces brutes CO_SV6_procede_obtention_pièces_brutes.doc J.LETARD page 13 4.3 Emboutissage Emboutissage : 1. Presse. 2. Produits d'épaisseur constante. 3. Le brut est une tôle (flanc), l'épaisseur ne change pas. L'emboutissage permet d'obtenir des pièces de formes déterminées, sans recourir à la fusion. L'opération peut se faire à froid ou à chaud, manuellement ou par l'intermédiaire de machines (presse à emboutir). La pièce est formée à l'aide d'estampes (poinçon et matrices) adéquates, entre lesquelles est comprimée une feuille de métal. L’emboutissage se pratique à l’aide de presses à emboutir de forte puissance munies d’outillages spéciaux qui comportent, dans le principe, trois pièces : une matrice, en creux, épouse la forme extérieure de la pièce un poinçon, en relief, épouse sa forme intérieure en réservant l’épaisseur de la tôle un serre-flan entoure le poinçon, s’applique contre le pourtour de la matrice et sert à coincer la tôle pendant l’application du poinçon. L’entrée de la matrice doit être très arrondie et polie pour éviter toute déchirure du métal et pour optimiser le comportement des zones de rétreint - aucun angle ne doit être vif et un parfait état de surface est primordial : la mise au point de tels outils est une opération très spécialisée et très coûteuse notamment sur les pièces d'aspect (exemple : plusieurs mois pour l'extérieur d'une portière, capot etc...) L’opération d’emboutissage typique (double-effet) : Phase 1 : poinçon et serre-flan sont relevés. La tôle, préalablement graissée, est posée sur la matrice. Phase 2 : le serre-flan est descendu et vient appliquer une pression bien déterminée, afin de maintenir la tôle tout en lui permettant de fluer. Phase 3 : le poinçon descend et déforme la tôle de façon plastique en l’appliquant contre le fond de la matrice. Phase 4 : le poinçon et le serre-flan se relèvent : la pièce conserve la forme acquise (limite d’élasticité dépassée). Phase 5 : on procède au « détourage » de la pièce, c’est-à-dire à l’élimination des parties devenues inutiles.(essentiellement les parties saisies par le serre-flan). Phase 1 Phase 2 Phase Phase 4 Emboutissage de pièces de carrosserie en aluminium Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SV6 - Conception et élaboration des ensembles mécaniques – obtention pièces brutes CO_SV6_procede_obtention_pièces_brutes.doc J.LETARD page 14 4.4 Extrusion, filage : Presse, filage direct ou inverse. Profilés de section constante (profilés pour fenêtres en alu). Un piston oblige le métal à passer dans une filière ou à remonter le long du piston Le filage est une méthode de mise en forme des métaux par forgeage. Elle consiste à pousser un matériau ductile (éventuellement rendu ductile par chauffage) à travers un trou, ou filière. Cette méthode permet d'obtenir des produits longs qui peuvent être de formes simples (barre, tube) ou plus compliquées (profilé pour l'aéronautique ou le bâtiment). La poussée permettant la déformation est généralement fournie par des presses hydrauliques. On observe différents types de filages : Le filage direct Le filage inverse Le filage inverse en conteneur Le filage sur aiguille Sciences de l’ingénieur - PTSI – lycée Joliot curie SV6 - Conception et élaboration des ensembles mécaniques – obtention pièces brutes CO_SV6_procede_obtention_pièces_brutes.doc J.LETARD page 15 4.5 Tréfilage Banc de tréfilage. Fils de section constante. On tire sur un fil pour l'obliger à traverser une filière de section plus faible. Le tréfilage est la réduction de la section d'un fil en métal par traction mécanique sur une machine à tréfiler. Les usines spécialisées dans le tréfilage sont appelées des tréfileries. L'écrouissage y est important et nécessite un traitement thermique appelé patentage (type de recuit pour les faibles sections) évitant au fil d'être trop cassant et améliorant sa plasticité. 5. COMPARATIF PROCEDE PRODUITS Pièce brutes JUSTIFICATION uploads/Ingenierie_Lourd/ co-sv6-procede-obtention-pie-ces-brutes-def-plast-pdf.pdf