101770781 Unite Transmettre 1 STE Partie 2

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Partie 2

Nom : Prénom : Classe :

Conforme au programme de la 1 ère STE

n U

A

Sommaire Chapitre 1 : Tolérances et ajustements ajustements 1 2

Ajustements _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4 Application ______________________________________________ ________________________________________________________________ __________________ 5

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Problème________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________ 7 Définition ____________________________ ________________________________________________________ _____________________________________ _________ 7 Comment établir une chaine de cote ? __________________________________________ __________________________________________ 7 Calcul relative à une chaine de cote ____________________________________________ 8 Exercices __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 9 Application ______________________________________________ ________________________________________________________________ __________________ 9

Chapitre 7 : Montage des roulements à billes 1. 2.

Cas d’un arbre tournant _____________________________________________________ _____________________________________________________ 30 Cas d’un alésage tournant tournant ___________________________________________________ 30

1. 2. 3. 4.

Nécessité ___________________________ _______________________________________________________ ______________________________________ __________ 32 Fonction__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 32 Principaux lubrifiants ___________________________ _______________________________________________________ ____________________________ 32 Mode de lubrification _________________________________________ _______________________________________________________ ______________ 32

1. 2. 3. 4. 5.

Fonction__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 34 Types d’étanchéité : d’étanchéité : ____________________________ ________________________________________________________ ____________________________ 34 Etanchéité statique________________________________________________ _________________________________________________________ _________ 34 Etanchéité dynamique __________________________ ______________________________________________________ ____________________________ 35 Symbolisation des joints à lèvres : _____________________________________________ _____________________________________________ 35

1. 2. 3.

Problème_________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 37 Elaboration des matériaux _____________________________________ ___________________________________________________ ______________ 37 Caractéristiques des matériaux _______________________________________________ _______________________________________________ 39

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Problème_________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 42 Le moulage : ________________________ _____________________________________________________ ______________________________________ _________ 42 L’usinage : __________________________ ______________________________________________________ ______________________________________ __________ 42 Le découpage : ___________________________ _______________________________________________________ _________________________________ _____ 43 Formage ___________________________ _______________________________________________________ ______________________________________ __________ 43 Application _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 44

1. 2. 3. 4. 5.

Introduction ________________________ _____________________________________________________ ______________________________________ _________ 47 Alliages ferreux ___________________________ _______________________________________________________ _________________________________ _____ 47 Alliages non ferreux __________________________________________ ________________________________________________________ ______________ 48 Symboles chimiques des éléments d’alliage _____________________________________ d’alliage _____________________________________ 49 Application _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 49

Chapitre 2 : Cotation fonctionnelle

Chapitre 3 : Les liaisons mécaniques 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Situation _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 11 Présentation __________________________________________________________ ______________________________________________________________ ____ 11 Les liaisons mécaniques ____________________________________ _____________________________________________________ _________________ 11 Liaisons élémentaires _______________________________________________________ _______________________________________________________ 12 Schématisation cinématique d’un système _____________________________________ 12 Application ______________________________________________ _______________________________________________________________ _________________ 12 Tableau des différentes liaisons ________________________ ______________________________________________ ______________________ 13

1. 2. 3. 4. 5. 6. 8. 9.

Diagramme Pieuvre de la liaison Encastrement Encastrement _________________________ _________________________________ ________ 15 Actigramme A-0 et schéma ____________________________ __________________________________________________ ______________________ 15 FAST de la liaison complète ___________________________________________ __________________________________________________ _______ 15 Caractères de la liaison __________________________ _____________________________________________________ ___________________________ 15 Classification_____________________________________________ ______________________________________________________________ _________________ 16 Solutions technologiques technologiques pour réaliser une liaison complète _______________________ _______________________ 16 Solutions technologiques technologiques pour réaliser la fonction : Assurer la fiabilité ______________ 19 Application ______________________________________________ _______________________________________________________________ _________________ 20

1. 2. 3. 4. 5.

Diagramme Pieuvre de la liaison Pivot _________________________________________ _________________________________________ 22 Actigramme A-0 et schéma ____________________________ __________________________________________________ ______________________ 22 FAST de la liaison Pivot __________________________ _____________________________________________________ ___________________________ 22 Solutions constructives pour réaliser la liaison pivot ______________________________ ______________________________ 22 Application ______________________________________________ _______________________________________________________________ _________________ 24

1. 2. 3. 4.

Diagramme Pieuvre de la liaison glissière ______________________________________ 26 Actigramme A-0 et schéma ____________________________ __________________________________________________ ______________________ 26 Solutions constructives pour réaliser la liaison glissière ___________________________ ___________________________ 26 Application ______________________________________________ _______________________________________________________________ _________________ 28

Chapitre 4 : Liaison encastremen encastrementt

Chapitre 5 : Liaison Pivot

Chapitre 6 : Liaison Glissière

Chapitre 8 : Lubrification

Chapitre 9 : Etanchéité

Chapitre 10 : Notions générales sur les matériaux

Chapitre 11 : Mise en œuvr e des métaux

Chapitre 12 : Désignations des métaux métaux

Les ajustements:

COURS : : 1ère STE

Unité : Transmettre Document :

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Tolérances et ajustements

Prof. : Boulette My Hfid Lycée technique. Moulay Youssef -TANGER-

1 Ajustements 1.1 Définition Ajuster 2 pièces c'est c'est emboîter parfaitement ces ces 2 pièces avec du jeu (liaison) ou du serrage serrage (assemblage) suivant le fonctionnement fonctionnement désiré.

Jeu max = Alésage max – arbre min = ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Jeu min = Alésage min – arbre max = ……………………………………………………………………………………………………………………………..……………….. C’est un ajustement avec………………………………………………

On distingue 3 types d’ajustements : Ajustement avec jeu ; si Jeu max > 0 et Jeu min > 0 Ajustement incertain ; si Jeu max > 0 et Jeu min < 0 Ajustement serré ; si Jeu max < 0 et Jeu min < 0

1.2 Ajustement à alésage normal normal Pour le système à alésage normal, on adopte la position H à écart inférieur nul. Ce système de tolérancement est très recommandé , car il est plus facile de réaliser des des tolérances différentes différentes sur un arbre que dans un alésage. Si on exige un ajustement avec jeu, il suffit de choisir, pour l’arbre, une position située à gauche de la lettre h ( c ; d ; e ; f ; g et à la limite h ). On revanche, s’il s’agit d’un ajustement dur (avec serrage), il faut choisir une une lettre située à droite de h ( m ; n ; p ; etc.) 



1.3 Ajustements recommandés

COURS : : 1ère STE

Tolérances et ajustements


Prof. : Boulette My Hfid

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Lycée technique. Moulay Youssef -TANGER-

2 Application Contenant (Alésage) IT

Dmax

20 H7/g6 8 H8/e8 5 H11/d11 16 H6/f6 63 H7/f6 4 H8/f7 Extrait du tableau des tolérances ISO :

Dmin

Contenu (Arbre) IT

d max max

Assemblage d min min

J max max

J min min

Nature de l’ajustement

Cotation fonctionnelle

COURS : 1ère STE


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1. Problème Quelle ce qu’il faut respecter pour que la pièce 1 puisse avoir un mouvement de translation par rapport à la pièce 2 ?

1 2

2. Définition 2.1.

Cote condition (ou jeu)

Cote fonctionnelle donnée que l’on doit respecter pour obtenir le fonctionnement recherché. Par convention, cette

cote est représentée par un vecteur double trait. (représentée par :

)

Exemple : jeu nécessaire à un montage, à une liberté de mouvement…

2.2.

Cote fonctionnelle

Cote tolérancée appartenant à une pièce.

2.3.

Chaîne de cotes

Une chaîne de côte est un ensemble de côtes, disposées bout à bout, nécessaires et suffisantes au respect de la cote condition.

2.4.

Surface d’appui

Surfaces de contact d’un ensemble de plusieurs pièces.

2.5.

Surface terminales

Surfaces d’un ensemble de plusieurs pièces entre lesquelles le jeu est compris.

3. Comment établir une chaine de cote ? 3.1.

Règles à respecter Chaque cote fonctionnelle doit appartenir à une seule et même pièce ; elle ne peut pas être une dimension



mesurée entre deux pièces différentes. 

La chaîne de cotes part de l’o rigine de la cote condition et se termine à l’extrémité de la cote condition .



Il ne peut y avoir qu’une seule cote fonctionnelle par pièce et par chaîne.

COURS : 1ère STE


3.2.

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Méthode Début

1

2

1

2

Repérer les surfaces terminales et les pièces qui y sont liées

Tracer le vecteur cote condition ⃗

⃗

Choisir l’une des pièces, et en partant de la surface terminale…

2 1

… chercher la cote fonctionnelle

associée.

 

1

2

  

1

2

⃗

Chercher la 2ème extrémité de la cote fonctionnelle. Pour la pièce suivante… Repérer la surface d’appui avec la

2 1

pièce suivante.

⃗

Cette Non

surface d’appui est -elle l’autre surface terminale de la

cote condition ? Oui

J 1

J 2

Fin

4. Calcul relative à une chaine de cote Dans quelle cas le jeu J serai maximal, et dans quelle cas il serai minimal ?

4.1. Jeu maximal Le jeu est maximal si les dimensions des vecteurs de sens positif sont maximales et si les dimensions des vecteurs de sens négatif sont minimales.

J maxi

= J 2maxi – J 1mini

4.2. Jeu minimal Le jeu est minimal si les dimensions des vecteurs de sens positif sont minimales et si les dimensions des vecteurs de sens négatif sont maximales.

J mini

= J 2mini – J 1maxi

COURS : 1ère STE



4.3.


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Intervalle de tolérance sur le jeu IT J = J maxi

– J mini

5. Exercices Tracer la chaine de cote relative à la condition ⃗ et à la condition 



3

4

1 5 2

⃗

6. Application Voir TD

Les liaisons : Introduction

COURS : 1ère STE

La fonction Transmettre


Unité : Transmettre

Les Liaisons : Introduction


Document :

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1. Situation Ordres Alimenter

Distribuer

M. O. E.

Convertir

Chaîne d’énergie Energie d’entrée

Transmettre

Agir sur la matière d’œuvre M. O. S.

2. Présentation Les fonctions TRANSMETTRE et AGIR sont généralement réalisées par des mécanismes. Ils sont constitués de pièces reliées entre elles par des liaisons mécaniques . Ces mécanismes permettent de transmettre l’énergie reçue et agissent directement sur la matière d’œuvre.

3. Les liaisons mécaniques 3.1. Degrés de liberté On appelle degré de liberté d'un solide par rapport à un autre solide la possibilité de déplacement soit en translation rectiligne suivant un axe, soit en rotation autour d'un axe. Il existe 6 degrés de liberté dans l'espace par rapport à un repère de référence : 3 translations et 3 rotations.

3.2. Définition d’une liaison Une liaison entre deux solides (ou classes d'équivalence cinématique) est l'ensemble des surfaces de contact qui suppriment des degrés de liberté et permettent de maîtriser les mobilités conservées entre ces deux solides.

3.3. Nature des surfaces de contact Contact ponctuel

Contact linéaire ou linéique

Contact surfacique

COURS : 1ère STE






Document :

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4. Liaisons élémentaires

5. Schématisation cinématique d’un système 5.1. But Un mécanisme est composé de plusieurs sous-ensembles reliés entre eux par une ou plusieurs liaisons dont le but est de remplie une fonction globale correspondante au cahier des charges fonctionnel qui justifie son existence Le schéma cinématique permet de donner une représentation simplifiée du mécanisme, à l'aide de symboles, afin de faciliter :  

L’analyse de son fonctionnement et de son architecture. L’étude des différents mouvements et des actions mécaniques.

5.2. Méthode d'élaboration Les principales étapes de la réalisation d'un schéma cinématique sont : Etape 1 :

Identifier les classes d’équivalence : Classe d’équivalence : C’est un groupe de pièces n’ayant a ucun mouvement entre elles : Pièc es en

liaison complète. Etape 2 :

Identifier l es liaisons entres les classes d’équivalences : Identifier la nature du ou des contacts entre les classes d’équivalence, En déduire les degrés de libérté, en déduire la liaison entre ces classes d’ équivalences.

Etape 3 :

Etablir le graphe des liaisons : C’est un modèle qui traduit les liaisons entre les ensembles de sol ides qui le constituent.

Etape 4 :

Etablir le schéma cinématique

6. Application Voir TD.

COURS : 1ère STE






Document :

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7. Tableau des différentes liaisons

Les liaisons : Etude de la liaison encastrement



La liaison encastrement


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1. Diagramme Pieuvre de la liaison Encastrement Solide 1 FP1 : Lier complètement le solide 1 et le solide 2. FC1 : s’adapter au milieu environnant.

Solide 2 FP1 Liaison Encastrement

FC1

Milieu environnant

2. Actigramme A-0 et schéma Actigramme A-0

Schéma 2D

Schéma 3D

Liaison Encastrement

3. FAST de la liaison complète

FP1 : Lier complètement le solide 1 et le solide 2.

FT1 : Réaliser la mise en position (MIP)

Nature des surfaces de contact

FT2 : Maintenir en position (MAP)

Vis, Ecrou, Boulon, colle, soudure,…

FT3 : Transmettre la

Par adhérence, par obstacle…

puissance (l’effort)

FT4 : Assurer la fiabilité

Freinage, verrouillage,…

FT5 : Assurer l’étanchéité

Joints, …

4. Caractères de la liaison Caractère Complète Partiel

Rigide Elastique

Par adhérence Par obstacle

Désignation

Lorsqu’il n’y a aucune possibilité de mouvement entre les pièces liées. Si les pièces liées peuvent bouger les unes par rapport aux autres. Une liaison partielle peut porter un nom différent selon les libertés de mouvement des pièces. U ne liaison est rigide lorsqu’elle comporte un organe de liaison rigide et ne comporte pas de matériau élastique intercalé entre les pièces liées. Lorsqu’il y a présence d’un organe de liaison élastique ou d’un matériau élastique qui permet un mouvement relatif des pièces dans le fonctionnement de l’objet. La liaison est par adhérence si c’est le phénomène de l’adhérence qui s’oppose à la

suppression de la liaison. L’un des degrés de liberté est supprimé par un obstacle.

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Caractère

Désignation

Démontable

Lorsqu’on peut séparer les pièces sans endommager les surfaces ni l’organe de l iaison. lorsque la séparation des pièces entraîne la détérioration de leur sur face ou de l’organe de liaison.

Non démontable Directe Indirect

Lorsque les pièces sont conçues pour tenir ensemble sans l’intervention d’un autre organe. Lorsque les pièces ont besoin d’un organ e intermédiaire (clou, vis, colle, etc.) pour tenir ensemble.

5. Classification Par adhérence

  

Par vis, goujon, boulon, écrou,…

Par pincement Par tampon tangent

Démontable  

Par obstacle

Liaison complète

 



Non démontable

   

Clavette Goupille élastique Cannelures Formes spéciales Soudage rivetage collage Ajustement forcé Goupilles

6. Solutions technologiques pour réaliser une liaison complète 6.1. Démontable 6.1.1. Par adhérence Par élément fileté (vis d’assemblage, vis de pression, boulon, goujon)

MIP : Surface plane MAP : Vis d’assemblage

Par pincement

MIP : Surface cylindrique MAP : Vis d’assemblage





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Par tampon tangent

MIP : Surface cylindrique MAP : Vis d’assemblage

Par emmanchement conique

MIP : Surface conique MAP : Ecrou + rondelle 6.1.2. Par obstacle Par Goupille

MIP : Surfaces cylindriques MAP : Goupille

Différentes forme de goupilles





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Par clavette

MIP : S. plane + S. cylindrique + Clavette MAP : Vis + rondelle Par cannelure

MIP : Surface cylindrique + S. planes MAP : Anneau élastique Par forme spéciale

MIP : Surface planes MAP : Ecrou + rondelle





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6.2. Non démontable 7.

Par emmanchement forcé

Par soudage

Par collage

Par rivetage

Rivet creux

Avant déformation du rivet

Après déformation du rivet

Rivet à tête bombé

Avant déformation du rivet

Après déformation du rivet

8. Solutions technologiques pour réaliser la fonction : Assurer la fiabilité Les chocs, les vibrations répétées, les variations de température auxquels sont soumis les assemblages par éléments filetés, peuvent très rapidement entraîner leur desserrage, il faut donc assurer la fiabilité de la liaison : freinage. Par écrou et contre écrou

Par Plaquette arrêtoir

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Par Ecrou HK et goupille V

Par Ecrou à encoches

Par Rondelles frein






Les liaisons : Etude de la liaison pivot

COURS : 1ère STE




La liaison pivot


Document :

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1. Diagramme Pieuvre de la liaison Pivot Solide 1 FP1 : Guider en rotation autour d’un axe le so lide 1

par rapport au solide 2. FP2 : Transmettre les actions mécaniques.

Solide 2 FP1

FP2 FC1

Liaison Pivot

Milieu environnant

FC1 : S ’adapter au milieu environnant.


Schéma 2D

Schéma 3D

Liaison Pivot

3. FAST de la liaison Pivot

FP1 : Guider en rotation autour d’un axe le solide 1 ar ra ort au solide 2

FT1 : Faciliter la mobilité en rotation

Choix de la forme, de la matière, de la nature du frottement (glissement ou roulement

FT3 : Interdire les autres mobilités

Choix des obstacles, formes des obstacles

FT4 : Assurer la fiabilité

Durée de vie, nature des obstacles

4. Solutions constructives pour réaliser la liaison pivot 4.1. Liaison pivot Direct

Avantages

Inconvénients

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La liaison pivot


Document :

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4.2. Liaison pivot par : Coussinet Les coussinets sont des bagues cylindriques en bronze ou en matière plastique.

Avantages

Inconvénients

4.3. Liaison pivot par : Roulements 4.3.1. Principe

Avantages

Inconvénients

4.3.2. Constituants

En remplaçant le frottement de glissement par du frottement de roulement , on diminue la puissance absorbée. Le rendement du guidage en rotation est donc meilleur. On place alors des éléments de roulement (billes, rouleaux ou aiguilles) entre deux bagues une bague intérieure et une bague extérieure.

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La liaison pivot


Document :

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4.3.3. Type de roulements Roulements

Nom

Roulement à billes à contact radial

Roulement à une rangées de billes à contact oblique

Roulement à deux rangées de billes à rotule

Roulement à rouleaux cylindriques

Roulement à rouleaux coniques

5. Application Voir TD.

Représentation normale

Représentation conventionnelle

Type de forces supportées

Les liaisons : Etude de la liaison Glissière

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La liaison glissière


Document :

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1. Diagramme Pieuvre de la liaison glissière Solide 1 FP1 : Assurer la translation suivant un axe du

solide 1 par rapport au solide 2. FP2 : Transmettre les actions mécaniques.

Solide 2 FP1

FP2 FC1

Liaison glissière

Milieu environnant

FC1 : S ’adapter au milieu environnant.


Schéma 2D

Liaison Glissière

3. Solutions constructives pour réaliser la liaison glissière 3.1. En se basant sur un frottement de glissement 3.1.1. Liaison glissière basée sur une forme cylindrique Par Forme. cylindrique + Vis

Par Forme. cylindrique + tenon

Schéma 3D

COURS : 1ère STE






Document :

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Par F. cylindrique + Clavette

Par Cannelures

Par deux cylindriques

3.1.2. Liaison glissière basée sur une forme prismatique

Forme en I

Forme en queue d’aronde

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Document :

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3.2. En se basant sur un frottement de roulement Guidages par cages à éléments roulants

Cage Élément roulant

Rails

Plaquette d’arrêt

Guidages par douilles à billes

Guidages par patins

Patin à billes

3.3. Critères de choix d’une solution Le choix d’une solution constructive repose sur son aptitude à satisfaire le cahier des charges de l’application, en

mettant en jeu le minimum de ressources. Les principaux indicateurs sont :

   

Précision du guidage Vitesse de déplacement maximale Intensité des actions mécaniques transmissibles Fiabilité (probabilité de bon fonctionnement)


   

Maintenabilité (probabilité liée à la durée de réparation) Encombrement Esthétique Coût

Les roulements : Montage des roulements à billes

COURS : 1ère STE


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Comment réaliser un montage des roulements à billes


1. C as d’un arbre tournant Ajustements 



Les bagues extérieures fixes sont montées GLISSANTES : Tolérance de l’alésage : H7

Arrêts axiaux des bagues : 

FIXE

Les bagues intérieures tournantes sont montées SERREES Tolérance de l’arbre : k6 7 H

6 k

0 4

3 1



TOURNAN



Les bagues intérieures montées sérrées sont arrêtées en translation par quatre obstacles : A,

B, C, D 

Les bagues extérieures montées glissantes sont arrêtées en translation par deux obstacles : E et

F

Ajustement SERRE Ajustement AVEC JEU

2. Cas d’un alésage tournant Ajustements TOURNAN 



Les bagues intérieures fixes sont montées GLISSANTES : Tolérance de l’arbre : g6 Les bagues extérieures tournantes sont montées SERREES : Tolérance de l’alésage : M7

7 M 0 4



6 g

FIXE

3 1



Arrêts axiaux des bagues : 

Les bagues intérieures montées sérrées sont arrêtées en translation par quatre obstacles : A,

B, C, D 

Les bagues extérieures montées glissantes sont arrêtées en translation par deux obstacles : E et

F

Ajustement AVEC JEU Ajustement SERRE

La lubrification

COURS : 1ère STE

La lubrification


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1. Nécessité Le mouvement de deux pièces en contact produit un frottement. Ce frottement qui transforme en chaleur provoque une perte d'énergie, Cet échauffement peut entraîner une fusion partielle des pièces. Le graissage (ou la lubrification) est donc nécessaire pour empêcher le contact direct des pièces en mouvement.

2. Fonction La lubrification ou le graissage est un ensemble de techniques permettant de :    

Réduire le frottement entre deux solides en mouvement Réduire l'usure Evacuer une partie de l'énergie thermique engendrée par ce frottement Eviter la corrosion

On parle de lubrification dans le cas ou le lubrifiant (mécanique) est liquide et de graissage dans le cas où il est compact.

3. Principaux lubrifiants Le tableau ci- dessous résume les principaux lubrifiants utilisés aujourd’hui. Solides

Liquides (Huiles)

Pâteux (Graisses)

Lubrifiants naturels

Graphite Cires Résines

Huiles minérales issues du pétrole

Graisse issue du pétrole Pâtes lubrifiantes

Lubrifiants de synthèse

Plastiques fluorés Polyamides Vernis

Huiles synthétiques (esters par exemple) Huiles composées

Graisses de synthèses

4. Mode de lubrification Pour acheminer l'huile vers les principales parties en mouvement on peut distinguer plusieurs mode de lubrification, dont voici quelque exemple : Bain d’huile

Circulation d’huile

A l’huile perdue

L’étanchéité

COURS : 1ère STE


L’étanchéité


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1. Fonction FP1 : Empêcher les impuretés du milieu extérieur d’accéder aux surfaces à protéger

FP2 : Empêcher le fluide de s’échapper vers le milieu extérieur

Solide 1

Solide 2 FP1

FP2

Etanchéité

2. Types d’étanchéité : Selon la liaison (fixe ou avec mouvement ) entre les deux solides S1 et S2, on distingue les types d’étanchéités suivantes : Mouvement relatif S1/S2

Type d’étanchéité à réaliser

Fixe Mouvement de Rotation Mouvement de Translation

3. Etanchéité statique 3.1.

Par contact direct Etanchéité assurée uniquement par l’état des surfaces en contac t entre S1 et S2, sans élément d’étanchéité supplémentaire (sans joint). Cette étanchéité peut être réalisée soit : 



3.2.

En rodant les surfaces de contact à lier l’une sur l’autre afin d’obtenir des états de surfaces parfaits. Exemple : Raccord à joint cônique

En utilisant un produit de collage et d’étanchéité .

Par interposition d’un Joint (étanchéité indirecte) : Etanchéité réalisée en interposant entre les deux surfaces à étancher un joint de commerce. Il peut s’agir :

Joint plat

Joint torique

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L’étanchéité


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4. Etanchéité dynamique Les technologies mises en œuvre dépendent des mouvements relatifs entre les deux pièces.

4.1.

Cas d’un mouvement de translation : Dans ce cas, on utilise des joints toriques ou de section sensiblement carrée :

Joint torique à section circulaire

Joint quadrilobes (section « carrée ») :

Exemple : Vérin Joint torique

Joint quadrilobes

Exemple : Vérin

4.2.

Cas d’un mouvement de rotation On peut utiliser un joint torique lorsque la vitesse de rotation reste faible. Lorsque la vitesse de rotation est importante , on utilise un joint à lèvre :

Joint à lèvre à frottement radial

Joint à lèvre à frottement axial

Par chicanes ou Par rondelles « Z »

5. Symbolisation des joints à lèvres : 5.1.

Représentation générale :

Dans TOUS LES CAS, le contour exact du joint est représenté par un rectangle. La croix centrale, peut être complétée par une flèche indiquant l’étanchéité principale assurée :

5.2.

Représentation particulaire : Joint d’étanchéité à lèvre à frottement radial

ou

Joint d’étanchéité à lèvre à frottement radial + lèvre

anti poussière ou

Notions générales sur les matériaux

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1. Problème En observant la scie sauteuse réelle répondre aux questions suivantes : Quels sont les matériaux utilisés pour fabriquer les différentes pièces de la scie sauteuse ? Est-ce que ces matériaux ont les mêmes caractéristiques ? Identifier parmi ces matériaux les métaux de la scie sauteuse. Identifier les couleurs de chaque pièces constituants la scie sauteuse. Quelles sont les différentes étapes parcourues pour aboutir finalement comme pièce de la scie sauteuse. Comment on a procédé pour fabriquer les différentes pièces de la scie sauteuse.      

2. Elaboration des matériaux 2.1.

Introduction Il existe différentes familles de matériaux : les métaux, les plastiques, les composites. Parmi les métaux on

distingue les métaux purs et les alliages. Le métal le plus utilisé en industrie étant l’acier suivi par l’aluminium ( alliage d’aluminium ).

2.2.

Elaboration des métaux

2.2.1.

Métallurgie

Ensemble des procédés et des techniques d'extraction, d'élaboration, de mise en forme et de traitement des métaux et de leurs alliages. 2.2.2.

Sidérurgie

Ensemble des procédés et des techniques de production de l’acier et de la fo nte. Acier : Fer + Carbone Fonte : Fer + Carbone

1,7 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

Les aciers

2,0

2,2

2,4

% de Carbone

Les fontes

On peut ajouter à l’acier ou à la fonte plusieurs constituants (Nickel, Chrome, Manganèse , Silicium…)

2.2.3.

Elaboration de la fonte

On mélange fer et coke (charbon, c.à.d. carbone) dans un haut fourneau à 2 000° C. pur obtenir fonte liquide. On distingue deux types de fonte : * Fontes blanches : très dure, très fragile et se moule male. Elles sont uniquement fabriquées pour être affinées (transformées en acier). * Fontes grises : moins dures et moins fragiles que les fontes blanches, elles se travaillent mieux. 2.2.4.

Elaboration de l’acier L’élaboration de l’acier se fait : soit à partir de la fonte liquide (fonte d’affinage). Convertisseurs à l’oxygène. Le

passage de la fonte liquide à l’acier nécessite une diminution de teneurs de carbone et d’e nlever la totalité des

impuretés, soit à partir de ferrailles par refusions au four électrique. (filière électrique).

COURS : 1ère STE


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COURS : 1ère STE


2.2.5.

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Les formes issues de l’élaboration de l’acier DEMI-PRODUITS issus de la coulée continue

PRODUITS FINIS issus du laminage PRODUITS PLATS LAMINES A CHAUD

PRODUITS LONGS LAMINES A CHAUD

RELAMINES A FROID

3. Caractéristiques des matériaux 3.1.

Propriétés physiques

3.1.1.

La masse volumique

La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par unité de volume (Kg/m3 ). Elle est généralement notée par la lettre ρ (rho). Exemples (en Kg/m 3 ):

3.1.2.

Acier : 7 850 Fonte : 6 800 - 7 400

Aluminium : Cuivre :

2 700 8 920

Fer : 7 860 Plomb : 11350

Résistivité électrique C’est la résistance du métal au passage du courant électrique.

Exemples : Le cuivre a une faible résistance, il est un bon conducteur. 3.1.3.

Conductibilité thermique C’est l’aptitude d’un matériau à transmettre la chaleur (un mauvais conducteur thermique et appelé isolant

thermique). 3.1.4.

Fusibilité

La fusibilité d'un corps est sa capacité à passer de l'état solide à l'état liquide sous l'action de la chaleur, soit sa capacité à se liquéfier (fusion). Elle est caractérisée par la température de fusion. Exemples : Fer : 1500°C

Aluminium : 657°C Cuivre : 1080°C

Plomb : 327°C

COURS : 1ère STE


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3.2.

Propriétés mécaniques

3.2.1.

Elasticité


L’élasticité c’est l’aptitude d'un métal à reprendre sa forme initial lorsque la cause de sa déformation disparaît.

Chaque métal possède une limite d'élasticité notée Re. 3.2.2.

Plasticité

Aptitude d'un métal à conserver une déformation. 3.2.3.

Ductilité

La ductilité désigne la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. Elle se caractérise par l’allongement pourcent (A%). Un métal est ductile s ’il peut être fabriqué en fil. Métal ductile si A% ≥ 5%.

Métal non ductile si A% < 5%.

Exemples : Aluminium :0,03 (3%) Cuivre : 0,1 (10%) 3.2.4.

Zinc : 1,0 (100%).

Malléabilité Aptitude d’un métal à être déformé à chaud ou à froid (en plaque ou en feuille) par choc ou pression.

Exemples : Aluminium et le cuivre sont malléable à température ordinaire. Le zinc est malléable à 150°C. L’acier à partir de 800°C. 3.2.5.

Dureté

La dureté est la résistance d'un matériau à être marqué par un autre par rayure ou pénétration. 3.2.6.

Fragilité - Résilience Un métal est fragile lorsqu’il se casse sous l’effet d’un choc. La résilience c’est la capacité d’un métal à résister

aux chocs.

Mise en œuvre

des métaux

COURS : 1ère STE


Mise en œuvre des métaux


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1. Problème Identifie les formes des pièces suivantes, comment on a procédé pour obtenir chacune d’elle ? quelle sont les étapes nécessaires

pour parvenir à leurs formes finales.

Une poulie

Une clé

Un arbre

2. Le moulage : C’est un procédé qui consiste à réaliser une pièce en coulant un métal en fusion dans un moule présentant l’empreinte de la pièce à obtenir. Le moulage permet d’obtenir économiquement des pièces compliquées. La réalisation d’un moule est coûte use, il

convient de réaliser avec le même moule une quantité importante de pièces afin de diminuer le prix de revient de ce moule La fonte se moule mieux que l’acier, l es caractéristiques mécaniques de certaines fontes sont proches de celles des

aciers.

Profil du brut de fonderie

Confection du moule

3. L’usinage : C’est l’action d’enlever de la matière d’une pièce a l’aide d’un outil de coupe (fraise, lime…). Il convient de chercher

à limiter les usinages pour 2 raisons : 1. La matière enlevée doit être minimum (coût au kilogramme). 2. Les temps d’usinage doivent êtres réduits (coût horaire).

3.1.

Le tournage

La pièce à usiner est animée d’un mouvement de rotation tandis que l’outil a un mouvement d’avance (en translation).

3.2.

Le fraisage

L’outil de coupe (appelé fraise) est animé d’un mouvement de rotation, la pièce a un mouvement d’avance (translation).

COURS : 1ère STE


3.3.

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Perçage, taraudage, alésage

perçage

Taraudage

Alésage

4. Le découpage : La pièce est obtenue par cisaillement. Un poinçon traverse la bande de tôle et découpe le flan qui tombe à travers la matrice. Les cadences de découpes sont élevées, les outils ont une dureté élevée afin d’avoir une durée de vie très longue. L’usure des outils est provoquée par le frottement du flan sur l a périphérie du poinçon et de la matrice.

5. Formage 5.1.

Le formage à froid

5.1.1.

Le cambrage :

La pièce est obtenue à partir d’une tôle plane qui ne subit que des pliages appelés cambrages. La pièce est développable, c’est à dire qu’il lui est théoriquement possible de lui faire reprendre sa forme et ces dimensions initiales

5.1.2.

L’emboutissage :

L’emboutissage permet d’obtenir un volume à partir d’une tôle plane appelée flan. U ne pièce emboutie subit des déplacements moléculaires irréversibles. Le volume obtenu ne peut reprendre sa forme initiale. Cette pièce n’est donc pas

développable.

COURS : 1ère STE


5.2.

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Le formage a chaud :

Le matriçage, l’estampage : C’est un procédé qui consiste à obtenir une pièce métallique en obligeant un lo pin à l’état pâteux à remplir des formes creusées dans deux matrices en acier. Ces deux matrices sont appliquées l’une contre l’autre avec un marteau pilon ou une presse

6. Application Identifier pour les pièces suivantes le mode d’obtention.

COURS : 1ère STE


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Fraiseuse à commande numérique


Tour à commande numérique

Tour à charioter et à fileter

Fraiseuse universelle

Désignation des métaux

COURS : 1ère STE




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1. Introduction A graphite lamellaire Malléable

Les Fontes

A graphite sphéroïdale Ferreux (Fer)

D’usage

courant

EN-GJL-200

EN-GJMW-400-10

EN-GJS-600-3

S 185 E 360

Non alliés De moulage

C 45

Faiblement

20 Mo Cr 5 35 NiCrMo16

Fortement

X 10 Ni Cr 18-10 X 6 Cr Ni Ti 18-11

Les aciers Métaux Alliés

Moulé

EN AB-2110

Corroyé

EN AW-7049

Aluminium Non ferreux Non allié Cuivre Allié

Cu/a Cu/b Cu/c

Cu Sn 8 Pb Cu Al 10 Ni 5 Fe 4 Cu Zn 40

2. Alliages ferreux 2.1. Les fontes Les fontes sont des alliages de fer et de carbone en quantité supérieure à 2%. Préfixe des fontes (EN) DESIGNATION SIGNIFICATION GJL : Fonte à graphite lamellaire

EN-GJL-200

200 : Résistance minimale à la rupture par extension (Rr mini en Mpa; 1Mpa= 1N/mm 2 ) GJS : Fonte à graphite sphéroïdal

EN-GJS-600-3

600 : Résistance minimale à la rupture par extension (R r mini en Mpa) 3 : Allongement en % après rupture GJMW : Fonte malléable à cœur blanc

EN-GJMW-400-10

400:Résistance minimale à la rupture par extension (Rr mini en Mpa) 10: Allongement en % après rupture GJMB : Fonte malléable à cœur noir

EN-GJMB-350-10

350 : Résistance minimale à la rupture par extension (Rr mini en Mpa) 10 : Allongement en % après rupture

2.2. Les aciers Un acier est composé de fer et de carbone. Le pourcentage de carbone reste inférieur à 1,7%.

COURS : 1ère STE



2.2.1.

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Aciers non alliés a- Aciers non alliés d'usage courant :

Ils ne conviennent pas aux traitements thermiques. La désignation commence par la lettre S ou E suivie de la valeur de R e min. Acier non allié d'usage général de limite d'élasticité minimale R e mini = 185 Mpa. Acier non allié de construction mécanique de limite d'élasticité minimale R e mini = 360 Mpa.

S 185 E 360

b- Aciers spéciaux non alliés pour traitements thermiques :

La désignation commence par la lettre C suivie du pourcentage de carbone multiplié par 100. Si l'acier est moulé, la désignation est précédée d'un G. Acier non allié pour traitement thermique à 0,45% de carbone.

C 45

2.2.2. Aciers faiblement alliés Aucun élément d’addition n’atteint la teneur 5%. La désignation commence par le pourcentage de carbone "x 100 " suivi

par les symboles chimiques des éléments rangés par ordre des teneurs décroissant. Les teneurs sont multipliées par un facteur variable en fonction des éléments d’alliage.

Eléments d’adition

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr Ce, N, P, S B

FACTEUR

4 10 100 1000

20 Mo Cr 5 Acier faiblement allié à 0,2% de Carbone, 0,5 % de Molybdène et quelques traces de Chrome. 2.2.3. Aciers fortement alliés L’un des éléments d’addition atteint ou dépasse la teneur 5%. La désignation comporte la lettre X suivie de la même désignation que celle des aciers faiblement alliés. Il n’y a pas de facteur pour les éléments d’addition. X 10 Ni Cr 18-10 Acier fortement allié à 0,1% de Carbone ; 18% de Nickel et 10% de Chrome (Acier inoxydable).

3. Alliages non ferreux 3.1. Aluminium et ses alliages L'aluminium est obtenu à partir d'un minerai appelé bauxite. Il est léger, 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. La désignation utilise un code numérique. Il peut éventuellement être suivi par une désignation utilisant les symboles chimiques. 3.1.1.

Aluminium et ses alliages moulés (EN AB….) EN AB-2110 [Al Cu 4 Mg Ti]

Ou EN AB-Al Cu 4 Mg Ti 3.1.2.

Alliage d’aluminium moulé ; 4% de Cuivre; quelques traces de

Magnésium et de Titane

Aluminium et ses alliages corroyés (EN AW….) EN AW-7049 Ou EN AW-7049 [Al Zn 8 Mg Cu] Ou EN AW-AL Zn 8 Mg Cu

Alliage d’aluminium corroyé ; 8% de Zinc ; quelques traces de

Magnésium et de Cuivre.

3.2. Cuivre et ses alliages 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 + nickel + zinc) Cu Sn 8 Pb Bronzes (Jaune or) : Cuivre (Cu) + Etain 8% (Sn) + Plomb, Matériau de frottement (Bague, douille,…). Cu Al 10 Ni 5 Fe 4 Cupro-aluminiums (Jaune pâle) Cu Zn 40 Laitons (Jaune vert) Cu Ni 26 Zn 17 Maillechorts (Jaune blanc)

COURS : 1ère STE



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4. Symboles chimiques des éléments d’alliage Elément d’alliage

Symbole

Aluminium Antimoine Bismuth Cadmium Chrome Cuivre Fer Lithium Magnésium Nickel Plomb Strontium Vanadium Zirconium

Al

Sb Bi Cd Cr Cu

Fe Li Mg Ni Pb

Sr V Zr

5. Application Donner la désignation des matériaux suivants : Cu Be 2

Al Zn 5,5 Mg Cu (EN AW-7075)

Cu Zn 15

X 30 Cr 13

Al Cu Mg Si (En AW-2017)

Cu Ni 2 Si

60 Si Cr 7

51 Cr V 4

S 275

X 6 Cr Ni Mo Ti 17-12

Elément d’alliage

Argent Béryllium Bore Cérium Cobalt Etain Gallium Manganèse Molybdène Niobium Silicium Titane Zinc

Symbole

Ag Be B Ce Co Sn

Ga Mn Mo

Nb Si

Ti Zn

101770781 Unite Transmettre 1 STE Partie 2

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