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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA Mémoire présenté pour l’obtention Du diplôme de Master Académique Par: -MEKKI Miloud. -MAHMOUDI Thameur. Intitulé Soutenu devant le jury composé de: Nom et prénom Enseignant  Dr Zaoui Moussa Université de M’sila Président  Dr Zemmamouche Redouane Université de M’sila Encadreur  Dr Elhadi Abdelmalek Université de M’sila Examinateur  Dr Hamrit Fareh Université de M’sila Examinateur Année universitaire : 2017 /2018 Conception et réalisation d’un dispositif pour la mesure de la trempabilité des aciers (Essai Jominy). FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE N° :……………………………………….. DOMAINE : SCIENCE ET TECHNOLOGIE FILIERE : GENIE MECANIQUE OPTION : CONSTRUCTION MECANIQUE 2 Remerciement Je tiens à remercier mon Dieu, pour tout puissant et L’aide et le courage qu'il ma donnai pour surmonter toutes les difficultés durant mes années d'études et de m’avoir aidé à élaborer ce modeste mémoire. Je remercie particulièrement Dr : ZemmamoucheRedouane qui je fais l'honneur de m’encadrer tout au long de mon travail, ainsi que tous les autres enseignants qui donnent beaucoup d'encouragement et de science et d’aide. Je remercie tous les travailleurs de laboratoire de génie mécanique surtout monsieur AoufiBelkacem et monsieur Bourezeg Abdelkrim Chef de laboratoire de génie mécanique Pour les explications et les documents qu’il madonné tout la durée de stage. J'aimerais ensuite remercier Dr Zaoui Moussa et Dr Elhadi Abdelmalek et Dr HamritFareh, qui m’honorent par leur présence en tant que jury de soutenance et Examinateurs de mon mémoire. Je remercie toutes les personnes qu’ont participé de loin ou De prés à l'élaboration de ce travail. Enfin je tiens à remercier ma famille, mes amis et tout mes collègues de l’université de M’sila, pour leurs encouragements. 3 Dédicaces Je dédie le présent mémoire à : Ma mère, et mon père qui m’ont toujours soutenu affectivement et moralement. Ainsi que : • Mes frères et Mes sœurs. • Toute ma famille. • touts les Amis. ettout mes collègues de l’université de M’sila. 4 Sommaire Remerciement Dédicaces Liste de figures…………………………………………………………………… 07 Résumé …………………….…………………………………………………..… 09 Introduction générale…………………………………….……………………..…. 10 Chapitre I: Traitements thermiques I. Introduction………………………………………………..…….………..….…. 13 I.1. Métallurgie des aciers……………………………………………………….… 13 I.2. Points de transformations des aciers…………………………………….…… 14 I.3. Définition d’un acier …………………………………………………..….…. 15 I.4Traitement thermique des aciers…………………………………………….... 16 4.1. Cycle d’un traitement thermique………………………………………... 16 4.2. Types des traitements des aciers…………..……………………….....…. 17 4.2.1.Trempe……………………………………………………..…….….. 17 4.2.2 Traitement de recuit……………………………………..………….. 18 4.2.3 Traitements d'amélioration (revenus).………………………...…... 19 I.5. Trempabilité des aciers………………………………………………………... 20 I. 6. L'essai Jominy……………………………………….…………….……..…… 21 Chapitre II: La conception d’un produit Introduction…………………………………………………………………..……. 24 II.1. Les grandes étapes de la conception…………………………………...……. 24 1.1. L'analyse du besoin client…………………………………………….…. 24 1.2.L'étude de faisabilité…………………………………….………………. 25 1.3. La concrétisation de l’avant-projet…………………….………………. 25 II.2. Le bureau d'études dans l'entreprise…………………..……...……………. 25 2.1. Les principaux acteurs du bureau d'études……………………………. 25 2.1.1. L’ingénieur d'études………………………………………………. 25 2.1.2. Le dessinateur d'études………………………………………...…. 26 2.1.3. Le projeteur………………………………………………………. .26 II.3. La démarche de l’analyse fonctionnelle………………………………….….. 26 3.1. Définition de l’Analyse fonctionnelle………............................................ 26 3.2. L’analyse des produits existants……………………………………….... 27 3.3. Analyse fonctionnelle descendante (SADT)…......................................... 27 5 3.3.1. Description : niveau A-0………….………………….………......... 27 3.3.2. Utilisation et fonctionnement : niveau A0……………………….. 28 3.4. Diagramme FAST…………………………………………………….….. 29 3.4.1. Description…………………………………………………….…… 29 3.4.2. Utilisation et fonctionnement……....……………………...….…... 29 II.4. Le cahier des charges fonctionnel…………………………………………..... 29 II.5. Le dessin technique…………………………………………………….…...… 30 5.1.Les différentes représentations des dessins techniques……………….. 30 5.2. L’échelle………………………………………………………..…………. 31 5.3. Le cartouche…………………………………………….………………... 31 5.4. La nomenclature………………………………………….………............ 32 II.6. La cotation fonctionnelle………………………………………….………...... 32 6.1. Définition……………………………………….………………………… 32 6.2. Cote condition………………………………….…………………............ 32 6.3. La chaine de cotes……………………………………………………....... 32 6.4. Tolérances…………………………………………………………........... 32 II.7. Le choix des matériaux……………………………..……………………….... 33 7.1. Mise en œuvre………………………………………………….....…..….. 33 7.2. Caractéristiques physico-chimiques……………………………….…..... 33 II.8. La chaine cinématique…………………………………………………..……. 34 8.1. Le schéma cinématique………………………………………………..... 34 8.2. Classes d’équivalence cinématique………………………….…………. 34 8.3. Graphe des liaisons……………………………………………….……... 35 8.4. Liaisons mécanique ………….……………………………………......... 35 Chapitre III: Conception et réalisation d'un dispositif Introduction ……………………….…………………………………………...…... 38 III.1. Analyse fonctionnelle du dispositif de Jominy………….…………….……. 38 III.2. Expression du besoin ………………………………..………………..……... 38 2.1. Analyse fonctionnelle externe…………………………………………. 39 2.2. Analyse fonctionnelle Interne…………………………..…..…………. 40 III.3 La conception du dispositif …………………………………….…………... 41 III.4 La réalisation du dispositif ………………………………………..……..… 43 4.1 Matériels utilisée ……………………………………………...……..…. 43 4.2 Réalisation du bac de refroidissement…………………….……....….. 43 6 4.3 Préparation des éprouvettes ………………………………………….. 45 4.3.1 Caractéristique de l’acier (42CD4) ………………….…….…... 45 4.3.2 Gamme d’usinage …………………………………….………… 45 III.5 Préparation de l’essai pour la trempe ………………………….…………. 48 5.1 Chauffage …………………………………………………..…………… 49 5.2 Refroidissement d’éprouvet……………………………………………. 50 IV. Conclusion ………………………………………………………………….… 51 V. Bibliographie …………………………………………………………………. 52 7 Liste des figures Figure(I.1) Diagrammes TTT ……………………………………………………….. 13 Figure(I.2) Lignes de transformations dans le diagramme Fe-C ……………….….... 14 Figure(I.3) Cycle d’un traitement thermique ………………………………………... 15 Figure(I.4) Cycle thermique du recuit ………………………………………….…… 18 Figure(I.5) Cycle thermique du revenu ……………………………………………… 19 Figure(I.6) Appareil de trempe selon Jominy ……………………………………….. 20 Figure(I.7) Courbe de refroidissement à différentes profondeurs de l’éprouvette Jominy………………………………………………………………………………… 20 Figure (II.1) Fonction principale ……………………………………………………. 26 Figure (II.2) Fonction complémentaire …………………………………………...… 26 Figure (II.3) Diagramme A-0 utilisé en SADT …………………………………...… 27 Figure (II.4) Analyse descendante …………………………………………………. 27 Figure (II.5) Forme générale du CDCF ……………………………………………... 29 Figure (II.6) Classes d’équivalence cinématique d’un rétroprojecteur ……………… 33 Figure (II.7) Graphe des liaisons d’un rétroprojecteur ……………………………… 34 Figure (II.8) Liaisons mécanique …………………………………………………… 35 Figure (III.1) Expression du besoin du dispositif de Jominy ……………………….. 37 Figure (III.2) Diagramme pieuvre du dispositif de Jominy …………………………. 38 Figure (III.3) Diagramme SADT A-0 ……………………………………………….. 39 Figure (III.4) Diagramme SADT A0 ………………………………………………… 39 Figure (III.5) la conception de la pièce par logiciel CATIA ………………………… 40 Figure (III.6) Les déférents vue de la pièce ……………………………………….... 40 Figure (III.7) la conception du bac par logiciel CATIA …………………………….. 41 Figure (III.8) La conception de la table par logiciel CATIA ………………………... 41 Figure (III.9) Le dispositif complet …………………………………………………. 42 Figure (III.10) assemblage du tuyau avec la pompe …………………………….…... 43 Figure (III.11) assemblage du support avec le bac …………………………….….... 43 Figure (III.12) cisaillement de la pièce ……………………………………….……... 45 Figure (III.13) chariotage de la pièce ……………………………………………..... 45 Figure (III.14) dressage de la pièce ………………………………………..………... 46 Figure (III.15) le fraisage de la pièce …………………………………….………… 46 Figure (III.16) Les éprouvettes de l’essai de Jominy …………………..…………… 47 Figure (III.17) jet d`eau sans éprouvette ……………………………..…………….. 48 8 Figure (III.18) four électrique à température 830C0 ………………………………. 49 Figure (III.19) le refroidissement de l`éprouvette …………………..……………... 49 9 Résumé Dans cette étude on représente l’importance des traitements thermiques des aciers et leurs différents types (trempe, revenu, recuit). Les modifications structurales obtenues par traitement thermique permettent, de conférer à un matériau des propriétés particulières adaptées à sa meilleure utilisation sous forme de pièce finie. Ensuit, le but de notre travail est la conception et la réalisation d’un dispositif dont le principe consiste à réaliser la trempe, d’un acier chauffé à la température d’austéniésation, par un jet d’eau. Il s’agit de l’essaie de Jominy. La finalité de notre travail est de réaliser un dispositif qui permettra d’enrichir le laboratoire des traitements thermiques avec de nouveaux matériels, soit pour les travaux pratiques ou les travaux de recherches Scientifique. Mots clés :traitements thermiques, dispositif, la trempe, l’essaie de Jominy. ﻣﻠﺨﺺ ﻓﻲ ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ ، ﯾﺘﻢ ﺗﻘﺪﯾﻢ أھﻤﯿﺔ اﻟﻤﻌﺎﻟﺠﺔ اﻟﺤﺮارﯾﺔ ﻟﻠﻔﻮﻻذ وأﻧﻮاﻋﮭﺎ اﻟﻤﺨﺘﻠﻔﺔ)اﻟﺘﺒﺮﯾﺪ ، اﻟﺘﻘﺴﯿﺔ ، اﻟﺘﻠﺪﯾﻦ .( ﺗﺘﯿﺢ اﻟﺘﻌﺪﯾﻼت اﻟﮭﯿﻜﻠﯿﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﻢ اﻟﺤﺼﻮل ﻋﻠﯿﮭﺎ ﻋﻦ طﺮﯾﻖ اﻟﻤﻌﺎﻟﺠﺔ اﻟﺤﺮارﯾﺔ إﻣﻜﺎﻧﯿﺔ ﺗﺤﺪﯾﺪ ﺧﺼ ﺎﺋﺺ ﻣﻌﯿﻨﺔ ﻣﺎدﯾﺔ ﺗﺘﻜﯿﻒ ﻣﻊ أﻓﻀﻞ اﺳﺘﺨﺪام ﻟﮭﺎ ﻓﻲ ﺷﻜﻞ ﺟﺰء ﻣﻜﺘﻤﻞ ، ﺛﻢ اﻟﮭﺪف ﻣﻦ ﻋﻤﻠﻨﺎ ھﻮ ﺗﺼﻤﯿﻢ ﺟﮭﺎز ﯾﺘﻜﻮن ﻣﺒﺪﺋﮫ ﻣﻦ اﻟﺘﺒﺮﯾﺪ ، ﻣﻦ اﻟﺼﻠﺐ اﻟﻤﺴﺨﻦ إﻟﻰ درﺟﺔ ﺣﺮارة اﻟﺘﻨﻘﯿﺔ ﺑﻮاﺳﻄﺔ ﻧﻔﺎﺛﺔ ﻣﻦ اﻟﻤﺎء .ھﺬه ھﻲ ﻣﺤﺎوﻟﺔ ﺟﻮﻣﯿﻨﻲ . اﻟﻐﺮض ﻣﻦ ﻋﻤﻠﻨﺎ ھﻮ إﻧﺸﺎء ﺟﮭﺎز ﻣﻦ ﺷﺄﻧﮫ إﺛﺮاء اﻟﻤ ﻌﺎﻟﺠﺎت اﻟﺤﺮارﯾﺔ ﻟﻠﻤﺨﺘﺒﺮات ﺑﻤﻮاد ﺟﺪﯾﺪة إﻣﺎ ﻟﻠﻌﻤﻞ اﻟﻌﻤﻠﻲ أو اﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﯿﺔ :اﻟﻤﻌﻼﺟﺎت اﻟﺤﺮارﯾﺔ ، اﻟﺠﮭﺎز ، اﻟﺘﺒﺮﯾﺪ ، ﺗﺠﺮﺑﺔ ﺟﻮﻣﯿﻨﻲ. 10 Introduction générale Les traitements thermiques sont des opérations de chauffage suivi de refroidissement qui ont pour but de donner à une pièce métallique les propriétés les plus convenables pour sont emploi au sa mise en forme. Ils permettent d’améliorer dans une large masure les caractéristiques mécaniques d’un acier de composition déterminée les buts principalement recherchés étant l’augmentation de la limite élastique et la diminution de la fragilité. La plupart des matériaux sont susceptibles de subir des traitements thermiques. C’est ainsi que l’on peut modifier les structures des matières plastiques, des verres, des céramiques, mais ce sont les matériaux métalliques, métaux et alliages, qui offrent les plus grandes possibilités de traitements thermiques : on peut même dire que c’est grâce à eux que l’on peut en tirer le plus grand profit. L’importance commerciale des traitements thermiques est considérable. Les modifications structurales obtenues par traitement thermique permettent, de conférer à un matériau des propriétés particulières adaptées à sa meilleure utilisation sous forme de pièce finie, ou à sa mise en œuvre dans les meilleures conditions, sous forme de demi-produit ou d’ébauche. Ces améliorations contribuent très souvent à une diminution des coûts, car elles permettent l’emploi d’alliages bon marché quand on sait les traiter convenablement, ou la diminution du nombre de nuances à utiliser pour un type de fabrication donné, en choisissant un traitement bien adapté à chaque propriété recherchée. Dans ce contexte, le but de notre travail est la conception et la réalisation d’un dispositif de mesure de la trempabilité des aciers. Il uploads/Ingenierie_Lourd/ conception-et-realisation-d-x27-un-dispositif-pour-la-mesure-de-la-trempabilite-des-aciers-essai-jominy 1 .pdf