FABRICATION MECANIQUE
Cours Cycle Licence Professionnelle TEXTILE Année universitaire 2008-2009
Par Z. EL MASKAOUI
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Objectifs du cour : Comprendre les principaux procédés et méthodes de la mise en forme des pièces mécaniques. Posséder une culture technologie de base des différentes techniques de transformation et de contrôle des produits. Méthodes de mesure et de contrôle dimensionnelles et géométriques.
Fonderie
Forgeage
Laminage
Cintrage
Usinage
Soudage
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Objectif industriel : « On ne peut concevoir un élément de machine qu’en ayant simultanément, en tête le matériau, dans lequel il va être constituer et son mode d’élaboration ». Professeur E. Filippi, FPMs
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Plan de Cours A. Les procédés de transformation.
Obtention des pièces par fusion du métal Obtention des pièces avec enlèvement de copeaux. Obtention des pièces par déformation plastique. Soudage
B. Métrologie C. Gamme de fabrication
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Le moulage 5
La fonderie : Définition La fonderie est un procédé de fabrication qui permet de réaliser des pièces par coulée du métal en fusion dans un moule. Moule
Pièce finale
Modèle 6
LE MOULAGE
Avantages : • Fabrication de pièces de formes compliquées qu’il serait difficile ou impossible de réaliser par tout autre procédé, • Production à des prix de revient plus intéressants de pièces plus simples, • Couler des alliages difficilement usinables.
Quelques chiffres: • sur une automobile : 15 % ; • sur un tracteur agricole : 50 % ; • sur machines-outils, pour un tour parallèle par exemple : 75 %.
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LE MOULAGE Exemple de pièces obtenues par fonderie :
Collecteur d’échappement en fonte GS brute de coulée (doc. SBFM)
Carter de cylindre en fonte grise (doc. Fonderie du Poitou)
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LE MOULAGE Exemple de pièces obtenues par fonderie :
Pince à couper et à dénuder en Zamac. Fonderie sous pression (doc. PRAM)
Porte-fusée en fonte GS brute de coulée (doc. SBFM)
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LE MOULAGE Exemple de pièces obtenues par fonderie :
10 Cage verticale de laminoir de 220 t en acier coulé (doc. Creusot-Loire Industrie)
LE MOULAGE
Moulage Moulage en en Moule Moulenon nonpermanent permanent
Moule Moulepermanent permanent
Avec Avecmodèle modèle
Gravité Gravité
Sans Sansmodèle modèle:: --en encarapace carapace
Centrifugation Centrifugation
Modèle Modèleperdu perdu:: --ààlalacire, cire, --au polystyrène au polystyrène
Basse Bassepression pression Haute Haute pression pression 11
LE MOULAGE Moulage au sable: Moule : en sable lié avec de l'argile et de l'eau Modèle : Avec ou sans modèle Modèle bois, en plâtre ou métallique Dimensions = dimensions de la pièce + retrait + dépouille Utilisation Le plus couramment employé Moulage de grosses pièces unitaires Moulage de petites et moyennes pièces en série Il est utilisé pour le moulage des pièces en fonte, acier et métaux non ferreux. 12
LE MOULAGE
Moulage au sable – Principe : Exemple : Moulage manuelle sur modèle
Tuyauterie 13
LE MOULAGE Moulage au sable – Principe : Modèle en bois
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LE MOULAGE Moulage au sable – Principe : Noyau
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LE MOULAGE Moulage au sable – Principe :
Châssis Le demi-modèle est placé sur une surface plane au centre du châssis
Le demi-modèle est placé sur une surface plane au centre du châssis 16
LE MOULAGE
Moulage au sable – Principe :
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LE MOULAGE Moulage au sable – Principe :
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LE MOULAGE La seconde partie du modèle est disposée sur le plan de joint
Remplissage du châssis supérieur est rempli de sable, serré et arasé.
Placement du mandrin du coulée, des évents pour l’évacuation des gaz
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LE MOULAGE
On sépare les deux châssis. Le modèle est extrait sans détériorer l’empreinte.
On creuse ensuite le canal qui conduira le métal en fusion, du trou de coulée à l’empreinte.
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LE MOULAGE Moulage au sable – Principe :
La coulée du métal liquide On place le noyau dans l’empreinte. Puis, on referme l’ensemble du moule. 21
LE MOULAGE Moulage au sable – Principe :
Le châssis est arrêté sur un grille vibrante. Sous le choc des vibrations le sable se casse pour libérer la pièce moulée
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LE MOULAGE
Débourrage : nettoyage de la pièce du sable
Revêtement
Ebarbage : éliminer les appendices
Meulage des irrégularités
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LE MOULAGE Moulage au sable : Plaques-modèles pour moules de vilebrequins en sable au silicate (vilebrequins en fonte GS) (doc. FM)
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LE MOULAGE Moulage au sable :
Plaques-modèles pour moules de collecteurs d’échappement en fonte GS. (doc. SBFM - AT Systèmes)
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LE MOULAGE
Moulage en carapace : Ce procédé utilise : - des sables mélangés avec des résines thermodurcissables polymérisant - Une plaque modèle maintenue en température pour que le sable fasse prise sur une certaine épaisseur.
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LE MOULAGE Moulage en carapace : Avantages : On peut obtenir des pièces précises, de masses importantes : de quelques grammes à +100 kg Précision qui autorise la réduction des surépaisseurs d’usinage et l’obtention de détails de forme, lamages, trous de diamètre ... Faibles dépouilles (cylindres avec ailettes en fonte pour moteurs à refroidissement à air). Pièces compactes, sans crique, d’un bel état de surface, avec des contours nets et des arêtes vives. Inconvénients : haute teneur en résine -> dégagements gazeux générateurs de piqûres ou de soufflures. Coûts relativement importants : 1 kg de sable pour pièces de 20 à 25 kg, Outillage obligatoirement métalliques. 27
LE MOULAGE Moulage à modèles perdus : Utilisent des modèles en matière fusible : polystyrène, cire, etc. Les modèles en polystyrène sont éliminés pendant la coulée Les modèles en cire sont éliminés par chauffage du moule.
Exemples de pièces pour moteurs d’automobiles produites en moulage de précision à modèle perdu (doc. Métal Temple)
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LE MOULAGE Moulage à modèles perdus en polystyrène (à modèle gazéifiable)
Principe:
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LE MOULAGE Moulage à modèles perdus en polystyrène (à modèle gazéifiable) Utilisé pour la fabrication: des grosses pièces unitaires (outils d’emboutissage par exemple), des pièces de grandes séries en aluminium, en fonte et en acier
Modèles en polystyrène (doc. Fonderie-aciérie Devaux-Werts)
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LE MOULAGE Moulage à modèles perdus en polystyrène (à modèle gazéifiable) Les avantages sont nombreux : Précision des pièces : - pas ou très peu de dépouille (0,5°à 1°) - pas de joint de moulage (donc pas de risque de déport) Réduction des prix de revient, qui peut atteindre 15 à 20 %, due à la suppression du noyautage, à la simplification des opérations de moulage et d’ébarbage. Investissements modérés. Les inconvénients : difficultés pour le collage et des risques de déformation des modèles au moment des manutentions, du remplissage et du compactage du sable dans le conteneur La qualité finale des pièces étant très largement fonction de celle des modèles l’obligation de fabriquer des modèles en polystyrène en grande quantité pour les fabrications de série ; 31
LE MOULAGE Moulage à la cire perdue Principe: On confectionne un modèle en cire pour le recouvrir ensuite d'un enduit en céramique. En cuisant la céramique pour la faire durcir, on récupère la cire fondue. Il ne reste plus qu'à couler le métal dans le moule en céramique.
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LE MOULAGE Moulage à la cire perdue Les avantages du procédé : La coulée de tous les alliages ferreux et non ferreux La coulée de toutes sortes de pièces, allant de moins de 1 g à plus de 100 kg et de plus d’un mètre de longueur. Les états de surface sont excellents, Les précisions dimensionnelles sont très bonnes grâce à la grande rigidité du moule réfractaire, à l’absence de plan de joint, à la réduction ou à la suppression des dépouilles.
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LE MOULAGE
Moulage en moules métalliques (en coquille) : Il présente les caractéristiques suivantes pour les moules : rigidité de l’empreinte ; grande précision dimensionnelle ; excellent état de surface des éléments moulants ; la possibilité de faire venir des trous de fixation et de permettre une réduction appréciable des surépaisseurs d’usinage.
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LE MOULAGE
Moulage en coquille par gravité Moulage en coquille par gravité On coule directement le métal liquide dans l’empreinte d’un moule métallique qui peut comporter ou non des noyaux (métalliques ou en sable) suivant les pièces à fabriquer et leur complexité.
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LE MOULAGE
Moulage en coquille par gravité Avantages : C’est le procédé de moulage en coquille le plus simple. Fournit des pièces propres, de bel aspect, lisses, étanches et compactes, aux cotes très proches des dimensions finales usinage réduit Les pièces peuvent présenter des formes extérieures compliquées Inconvénients : Nécessite l’emploi de masselottes nombreuses et importantes, ce qui se traduit un ébarbage plus important. Le temps de solidification des masselottes est long, ralentissant les cadences. Les outillages sont chers, d’où la nécessité de n’appliquer ce procédé que pour des pièces produites en grandes ou moyennes séries.
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LE MOULAGE
Moulage en coquille basse pression Le métal est injecté dans l’empreinte grâce à la pression d’un gaz sur le bain liquide et introduit dans le moule par l’intermédiaire d’une buse d’injection.
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LE MOULAGE
Moulage en coquille basse pression utilisé dans l’automobile (production de culasses en aluminium...). utilisé en série pour la production de pièces en fonte (collecteurs en fonte GS) réductions d’épaisseur d’usinage précision des cotes obtenues.
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LE MOULAGE
Moulage en coquille sous pression Le métal est injecté sous forte pression dans le moule par l’intermédiaire d’un piston agissant sur le métal liquide versé dans un conteneur.
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LE MOULAGE
Moulage en coquille sous pression
Carter cylindre AS9 U3 coulé sous pression (masse ≅ 20 kg) (doc. Renault)
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LE MOULAGE
Moulage en coquille sous pression Les avantages : très grande précision, réduisant les masses et limitant l’usinage ; possibilité d’inserts ; meilleure étanchéité des pièces (carburateurs en Zamak par exemple) ; faibles dépouilles permettant d’économiser la matière, etc.
Inconvénients: Les investissements sont toujours élevés, surtout pour les grosses pièces ; les outillages sont importants et très coûteux.
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LE MOULAGE Moulage en coquille centrifugée Il est utilisé principalement pour la fabrication de pièces cylindriques creuses (tuyaux par exemple) obtenues par coulée du métal liquide dans des coquilles métalliques entraînées en rotation.
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LE MOULAGE Moulage en coquille centrifugée
Tuyau centrifugé en fonte GS (doc. Pont-à-Mousson) 43
LE MOULAGE Moulage en coquille centrifugée Composant de turbine hydraulique en acier inoxydable centrifugé verticalement (Ø 4,10m, masse brute 15 500 kg)
Joints d’étanchéité de ligne d’arbre d’hélice (bronze) centrifugés verticalement
Corps de pompe centrifuge en acier inoxydable. Les ajutages, également 44 centrifugés, sont rapportés par soudure
LE MOULAGE Moulage en coquille centrifugée Les avantages : Epuration physique sous l’effet de la force centrifuge pendant la solidification (élimination des inclusion) ; Métal plus compact, diminution de certains défauts (soufflures, inclusions) ; Structure plus fine et meilleures propriétés mécaniques de l’alliage ; Obtention d’une bonne précision dans les formes ; Réduction de l’ébarbage et de l’usinage des pièces ; On peut facilement automatiser le procédé (tuyaux, chemises de moteurs, etc.) ; possibilité de faire des pièces bimétalliques, comme des tuyaux, des fourreaux, jusqu’à des cylindres de laminoirs. Inconvénient: Les outillages sont coûteux et il est souhaitable de prévoir les amortissements avec des grandes séries.
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LE MOULAGE Moulage avec inserts Principe : Le moulage avec insertion est un procédé qui consiste à mettre dans un même moule deux métaux en contact, l’un à l’état solide (l’insert) et l’autre à l’état liquide, pour réaliser entre eux une liaison par accrochage ou par soudure qui en fasse, après solidification, une pièce monobloc.
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LE MOULAGE Moulage avec inserts : Il permet d’améliorer localement les caractéristiques d’une pièce moulée : la soudabilité ; les résistances mécaniques (module d’élasticité, résistance à la fatigue, résistance à l’usure) ; la résistance thermique ; la conductivité ; la création de circuit de refroidissement par incorporation de tubes ; l’allégement des pièces par mise en place d’inserts de faibles épaisseurs pour des parties minces ne pouvant être obtenues brutes de fonderie.
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LE MOULAGE Défauts de fonderie : Criques : Ce sont des ruptures ou déchirures du métal qui se produisent pendant le refroidissement de la pièce dans le moule. Ils sont généralement dues à un retrait gêné par le sable lors de refroidissement. Solutions : éviter les parties massives à refroidissement lent (points chauds), et par conséquent rechercher une épaisseur aussi constante que possible ; augmenter la résistance de la pièce par des nervures.
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LE MOULAGE Défauts de fonderie : Soufflures ou piqûres : Ce sont des cavités ou des trous résultants de la présence de bulles de gaz dans l’alliage pendant sa solidification dont l’origine peut être : •alliage gazé pendant l'élaboration et les manutentions, •dégagement de vapeur d'eau du sable, •entraînement d'air à la coulée ou mauvais tirage d'air dans le moule, •réactions moule – métal.
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LE MOULAGE Défauts de fonderie : Retassures : Ce sont des défauts qui se manifestent par des creux à la surface de la pièce ou par des cavités à l’intérieur de celle-ci. On les trouve dans les régions de la pièce restées liquides les dernières. Solutions : Il faut les alimenter par du métal liquide provenant de masselottes.
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LE MOULAGE Conditions de choix du procédé :
importance de la série à fabriquer ; alliage métallique composant la pièce ; précision dimensionnelle générale et particulière ; état de surface ; caractéristiques mécaniques minimales ; taille de la pièce (envergure). moyens de production de la fonderie et possibilités d'adaptation à la fabrication demandée ; complexité des formes ; coût d'entretien de l'outillage ; dépenses d'énergie ; importance relative de l'ébarbage ; qualité de la main d'œuvre.
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Mise en forme par déformation plastique
Procédés utilisant l’aptitude du matériau à la déformation plastique (encore appelée ductilité).
La capacité de déformation est une fonction de : Matériau (rhéologie) Procédé (mode d’application des contraintes) Conditions opératoires (tribologie, température, vitesse)
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Mise en forme par déformation plastique Mise en forme par déformation plastique e ≤ 10 mm e ≤ L/10
Métaux massifs Forgeage, laminage, estampage, filage, étirage, tréfilage, etc.
Métaux en feuilles Découpe, pliage, emboutissage, cintrage, repoussage, fluotournage, etc.
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Mise en forme par déformation plastique
Forgeage libre La matière d’œuvre est comprimée suivant une direction et se déplace librement suivant les deux autres. Le forgeage libre s'apparente au martelage des forgerons.
Température de forgeage
Alliage ferreux
:
1 100 < T °C < 1 300
Alliage d’aluminium
450 < T °C < 550
Alliages cuivreux
750 < T °C < 900
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Mise en forme par déformation plastique
Forgeage libre Forgeage manuel : Marteau, tenailles, enclume, ..
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Mise en forme par déformation plastique Forgeage libre Forgeage mécanique : Engins travaillant par pression (V ≤ 1 m/s ) : Presse hydraulique Engins travaillant par choc (V≥ 6 m/s) : Marteau-pilon, mouton
Marteau pilon 400t - Vitesse : 4 m/s env. (DIEUDONNE-MONTBARD)
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Mise en forme par déformation plastique
Forgeage libre Marteau-pilon :
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Mise en forme par déformation plastique
Méthodes de forgeage libre : Etirage : Diminution de la section, ce qui provoque l’augmentation de la longueur.
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Mise en forme par déformation plastique
Méthodes de forgeage libre : Refoulement : Diminution de la longueur, ce qui provoque l’augmentation de la section.
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Mise en forme par déformation plastique
Méthodes de forgeage libre : Etampage : Calibrage de la section à l’aide de deux étampes reproduisant chacune la demi-forme de la pièce
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Mise en forme par déformation plastique
Méthodes de forgeage libre : Bigornage : Augmentation du diamètre d’une ébauche annulaire, par étirage de la paroi.
Forgeage d’une virole pour cuve de réacteur nucleaire. (doc. Creusot-Loire)
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Mise en forme par déformation plastique
Méthodes de forgeage libre : Mandrinage : Diminution du diamètre d’une ébauche annulaire, par rétreinte de la section.
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Mise en forme par déformation plastique
Méthodes de forgeage libre :
Dégorgeage : Diminution locale de l’épaisseur à l’aide d’un outil (dégorgeoir) en forme de coin. Il s’agit d’une opération préparatoire à l’étirage.
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Mise en forme par déformation plastique
Méthodes de forgeage libre : Poinçonnage, perçage :
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Mise en forme par déformation plastique
Méthodes de forgeage libre :
Tranchage (mise à longueur): Découper avec une lame.
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Mise en forme par déformation plastique Méthodes de forgeage libre : Applications : Arbres de machines de grandes dimensions à partir d'un lingot coulé : arbre de turbine à vapeur de 300 tonnes, arbre d'alternateur, arbres pour la marine, vilebrequin de gros moteur diesel marin, etc.
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Mise en forme par déformation plastique
Laminage conventionnel Opération de mise en forme par déformation plastique, destinée à réduire la section d’un produit de grande longueur, par passage entre deux ou plusieurs outils axisymétriques tournant autour de leur axe ; c’est la rotation des outils qui entraîne le produit dans l’emprise par l’intermédiaire du frottement.
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Mise en forme par déformation plastique Laminage conventionnel
Laminage
Produits longs barres, fils, tubes, poutrelles, rails...
Produits plats tôles, bandes et feuillards
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Mise en forme par déformation plastique
Laminage circulaire Transformation d’une ébauche annulaire de faible diamètre (obtenue à la presse) en une forme annulaire de grand diamètre dont la section axiale peut présenter un profil complexe.
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Mise en forme par déformation plastique
Laminage circulaire Permet de réaliser des produits de forme annulaire de section axiale présentant un profil complexe.
Laminage de denture : Les outils ont la forme de segments à denture intérieures.
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Mise en forme par déformation plastique
Estampage
Le lopin, préalablement chauffé, est comprimé entre deux blocs (cas le plus fréquent) comportant des gravures (matrices).
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Mise en forme par déformation plastique
Estampage
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Mise en forme par déformation plastique
Filage : Au moyen d’une compression ou d’un choc, le lopin est passé dans une filière qui lui donne sa forme.
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Mise en forme par déformation plastique
Filage : Le filage s’effectue à froid pour les métaux les plus malléables (Al par exemple) à chaud pour les autres.
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Mise en forme par déformation plastique Filage :
Presses de filage
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Mise en forme par déformation plastique
Etirage : L’ébauche est soumise à une traction longitudinale et passe à travers une filière qui provoque une réduction de la section.
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Mise en forme par déformation plastique
Etirage :
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Mise en forme par déformation plastique
Corroyage
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Mise en forme par déformation plastique
Corroyage
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Mise en forme par déformation plastique
Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
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Mise en forme par déformation plastique
Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe Pliage Profilage à froid sur machines à galets Cintrage Emboutissage Repoussage Fluotournage
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Mise en forme par déformation plastique
Formage des produits plats (ou métaux en feuilles) La découpe ➺Cisaillage ➺Poinçonnage - découpage ➺Sciage - tronçonnage ➺Découpe au jet d'eau ➺Oxycoupage ➺Découpe au plasma ➺Découpe au laser ➺Découpage par électro-érosion
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Cisaillage
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Cisaillage
Cisaille à levier
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Cisaillage
Cisaille à guillotine
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Poinçonnage - découpage
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Poinçonnage - découpage
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Sciage - tronçonnage
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Oxycoupage
Consiste à sectionner un métal par l'action d'un jet d'oxygène cylindrique agissant sur un zone localisée de ce métal porté à la température d'amorçage de la combustion vive.
Ce procédé convient particulièrement à la coupe des aciers. Les réactions de base sont dans ce cas : 3Fe + O2 → 2 FeO + Q1 3 Fe + 2 O2 → Fe3O4 + Q2 4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2 O3 + Q3
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Oxycoupage
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Oxycoupage •
Grande vitesse
•
Coût peu élevé des équipements
•
Epaisseur à environ 350mm
•
Précision faible
•
Zone affectée par la chaleur
•
La largeur de la saignée de coupe est de l'ordre de 1,5 à 10 mm
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Découpe au laser
LASER : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Un système de découpe laser utilise un faisceau laser focalisé dans une tête de coupage. Le faisceau lumineux est absorbé par le métal et transformé en chaleur. La température atteinte provoque la fusion, voire la vaporisation du métal fondu.
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Découpe au laser •
Bonne précision
•
Formes complexes réalisables
•
Grande vitesse de coupe
•
Grande variété de matériaux y compris non métalliques
•
Faible largeur de saignée (ex. 0,3 mm pour une tôle d'acier de 2 mm d'épaisseur)
•
Absence de déformation thermique ou mécanique
•
Pas d'usure d'outils et d'outillages
•
Investissement important
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
La découpe ➺Découpe au jet d'eau utilise un jet d'eau (chargée d'abrasifs) concentré, mince (0,08 à 0,5 mm) et extrêmement puissant ( 2000 à 5000 bars) propulsé à très grande vitesse ( 2 à 3 fois la vitesse du son)
Un pouvoir d'érosion très important.
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles) La découpe ➺Découpe au jet d'eau •
Pas de zone affectée par la chaleur
•
Coupe tous matériaux y compris verre, caoutchouc, etc.
•
Faible vitesse
•
Nécessite de très hautes pressions
•
Bruit (80 à 130 dB)
•
Moins bonne précision
•
Problème de recyclage des boues et d'évacuation des eaux usées
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
Pliage
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
Profilage à froid sur machines à galets Le profilage à froid sur machines à galets consiste à déformer progressivement, sans réduction d'épaisseur, une bande plane (feuillard) entre des galets de formes complémentaires à axes généralement horizontaux.
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
Profilage à froid sur machines à galets
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles) Profilage à froid sur machines à galets
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles) Cintrage - roulage Le cintrage est une opération qui consiste à réaliser, à partir d'une tôle plane et sur une machine à rouler, des pièces à surface développable, appelées viroles, de forme cylindrique ou conique
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
Repoussage Un flan est maintenu serré entre un mandrin et une poupée rotative, l’ensemble étant mis en rotation, un outil fixe ou une molette couche le métal en le ramenant à la forme du mandrin.
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles)
Repoussage
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles) Repoussage
103
Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles) Fluotournage Un flan ou une ébauche serré entre un mandrin et une poupée rotative, l’ensemble étant mis en rotation, le métal du flan est écrasé contre les génératrices du mandrin par l’action de deux ou trois molettes.
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles) Emboutissage L’emboutissage est un procédé de formage par déformation à chaud ou à froid des métaux visant à transformer une tôle en une pièce plus ou moins creuse de surface non développable.
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Mise en forme par déformation plastique Formage des produits plats (ou métaux en feuilles) Emboutissage
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Soudage Le soudage est un procédé d’assemblage qui assure la liaison permanente de divers éléments métalliques.
Deux techniques
Soudage autogène Consiste à lier deux éléments d’un même métal par fusion locale. Le métal d’apport lorsqu’il est utilisé est de même nature que les éléments à assembler.
Soudage hétérogène Consiste à introduire entre les éléments à assembler un métal liquide qui après refroidissement lie fortement les deux éléments. Métal de base et métal d’apport ne sont pas de même nature. 107
Soudage
Soudage autogène
Energie
Thermochimique Aluminothermie Oxyacétylénique
Electrique A l’arc éléctrique Par résistance électrique
Mécanique Par friction Par choc, pression
Lumineuse Laser Bombardement électronique
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Soudage
Soudage à l’arc manuel à l'électrode enrobée Un courant électrique fait jaillir, sous une tension donnée, un arc électrique entre l’âme de l’électrode enrobée et le métal des bords à assembler. La chaleur dégagée par l’arc électrique fait fondre simultanément le métal de base des bords à assembler, l’âme et l’enrobage de l’électrode.
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Soudage
Soudage à l’arc manuel à l'électrode enrobée Matériel de soudage
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Soudage Soudage à l’arc manuel à l'électrode enrobée
Préparation des assemblages
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Soudage
Soudage semi-automatique ( M.I.G. ET M.A.G. ) Un courant électrique fait jaillir, sous une tension donnée, un arc électrique entre le fil-électrode et le métal des bords à assembler.
La protection de l’arc et du bain de fusion est assurée par un gaz inerte ou non (Argon, Argon + Hélium, Argon + CO2 (< 3%), Argon + CO2 + H2) qui donnent leur nom aux procédés : M.I.G. (Metal Inert Gas) M.A.G. (Metal Active Gas) Le procédé M.A.G. est utilisé uniquement pour le soudage des aciers non ou faiblement alliés.
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Soudage
Soudage semi-automatique ( M.I.G. ET M.A.G. )
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Soudage
Soudage T.I.G.
Le soudage TIG (Tungsten Inert Gas) est un procédé à l'arc sous protection de gaz inerte avec une électrode infusible (tungstène). Le métal d'apport (baguette de fil dressé de Ø 0,8 mm à Ø 4,0 mm) est amené manuellement ou automatiquement.
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Soudage
Soudage T.I.G. Avantages du procédé : Simple d'emploi Travail fin et précis Large gamme d'épaisseur Très bonnes qualités de joint et bonnes caractéristiques mécaniques Soudage dans toutes les positions Aspect de cordon très correct Procédé automatisable
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Soudage
SOUDAGE PAR RESISTANCE Soudage par points : Les pièces à souder sont serrées entre électrodes. Le courant électrique de forte intensité passe à travers les tôles à souder ce qui fait fondre la zone de contact par un dégagement de chaleur.
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Soudage
SOUDAGE PAR RESISTANCE Soudage par points : Chaleur dégagée
Q = R.I².t
[J]
R = Re1 + Re2 + Rm1 + Rm2 + Rc1 + Rc2 + Rc Re Rm Rci Rc
: Résistance ohmique des électrodes : Résistance ohmique des pièces : Résistance de contact pièce électrode : Résistance de contact pièce
Avec Rc Rc1+Rc2 117
Soudage SOUDAGE PAR RESISTANCE Soudage à la molette : Les pièces à souder sont superposées et sont serrées localement entre deux molettes en alliage de cuivre. L'ensemble pièces / molettes est traversé par un courant de soudage qui provoque une élévation de température par effet Joule et la fusion localisée des deux pièces dans la zone de positionnement des deux molettes.
Soudure continue
Soudure avec points espacés
Soudure avec points superposes
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Soudage Soudage aluminothermique Le soudage aluminothermique est un procédé de soudage par réaction chimique exothermique dans un creuset et par coulée de métal en fusion. La chaleur nécessaire à la fusion des abouts de rails est obtenue par la réduction de l'oxyde de fer par l'aluminium suivant la réaction chimique suivante :
Fe2 O3 + 2 Al Al2 O3 + 2 Fe + 181 500 calories
119
Soudage Soudage aluminothermique La réaction chimique se produit lorsque le mélange est porté à une température de 1300°Celsius. La fusion est réalisée dans un creuset à partir d'une charge d'oxydes métalliques et ferriques et d'une fine poudre d'aluminium. L'acier liquide fait fondre les abouts de rail et après refroidissement forme une soudure homogène. Il est nécessaire de préchauffer les abouts des pièces à souder pour éviter un refroidissement trop rapide du métal fondu lors de la sortie du creuset. La durée de la réaction dure entre 30 et 90 secondes.
120
Soudage
Soudage Oxyacétylénique L'énergie calorifique nécessaire au soudage est fournie par une flamme oxyacétylénique (oxygène O2 + acétylène C2H2).
121
Soudage Soudage Oxyacétylénique Combustion primaire: C2H2 + O2
2 CO + H2 + 106 500 Cal
Le monoxyde de carbone et l'hydrogène sont des gaz réducteurs qui protègent le métal en fusion Combustion secondaire : 2CO + H2 + 3/2 O2 2 CO2 + H2O
122
Soudage Soudage Oxyacétylénique
123
Soudage Soudage Oxyacétylénique Soudage Hétérogène
Brasage
Soudo-brasage
La fusion du métal d’apport s’effectue simultanément dans l’ensemble du joint
La fusion du métal d’apport est obtenue de proche en proche.
124
L’usinage 125
Usinage On appelle usinage toute opération de mise en forme par enlèvement de matière destinée à conférer à une pièce des dimensions et un état de surface (écart de forme et rugosité) situés dans une fourchette de tolérance donnée.
Principaux procédés : Procédés de coupe Procédés par abrasion Procédés physico-chimiques
126
Usinage
Procédés de coupe L’enlèvement de matière se fait par action mécanique d’un outil coupant.
Procédés de coupe
Procédés à forte vitesse (≥ ≥15 m/min)
Procédés de vitesse plus faible
Fraisage, tournage, perçage
Sciage, rabotage, mortaisage, brochage, taraudage et alésage 127
Usinage
Procédés de coupe
Tournage
Fraisage 128
Usinage
Matériaux pour outils de coupe : Sollicitations: Les contraintes auxquelles sont soumis les outils de coupe : contraintes mécaniques (effort de coupe) contraintes thermiques (dilatation, chocs ou fatigue thermique)
129
Usinage Matériaux pour outils de coupe : Effet de la température
130
Usinage Matériaux pour outils de coupe :
• Les aciers rapides • Les carbures métalliques • Les céramiques de coupe • Les cermets • Le diamant industriel
131
Usinage Matériaux pour outils de coupe : Les aciers rapides : Ce sont des aciers à fort pourcentage de carbone (0.9 à 1.5) qui contiennent des métaux comme : le tungstène, le chrome, le vanadium, etc., dont le but est d’améliorer la dureté et la résistance à l’usure.
132
Usinage Matériaux pour outils de coupe : Carbures métalliques :
une grande dureté une haute résistance à l’usure conservent leur dureté jusqu’à 900°C environ vitesses de coupe quatre à six fois supérieures à celles des aciers rapides.
Ils se présentent sous forme de plaquettes brasées ou fixées mécaniquement sur un corps d’outil en acier. Parfois avec un revêtement dur : - (TiN) le nitrure de titane (de couleur dorée ) - (TiC) le carbure de titane (de couleur argentée )
133
Usinage Matériaux pour outils de coupe :
Carbures métalliques :
134
Usinage Fluide de coupe : On Ondésigne désignepar parfluide fluidede decoupe coupeun unliquide liquide(ou (ouun ungaz) gaz)qui quiest est appliqué appliquépar pararrosage arrosagesur surlalapartie partieactive actived'un d'unoutil. outil. Réfrigérant Réfrigérant
Refroidissement Refroidissementde del'outil l'outiletetde delala pièce pièce
Lubrifiant Lubrifiant
Diminution Diminutiondes descoefficients coefficientsde de frottement outil-copeau et outil-pièce frottement outil-copeau et outil-pièce
Rôle Rôle
Augmenter Augmenterlaladurée duréede de vie de l‘outil; vie de l‘outil; Augmenter Augmenterun undes des paramètres de la paramètres de lacoupe coupe; ; obtenir obtenirun unbon bonétat étatde de surface ; surface ;
135
Usinage
Tournage : Définition : Le tournage est un procédé de fabrication mécanique par coupe mettant en jeu des outils à arête unique. La pièce est animée d’un mouvement de rotation appelé mouvement de coupe Mc. L’outil est animé d’un mouvement de translation (rectiligne ou non) appelé mouvement d’avance Mf.
136
Usinage Tournage :
137
Usinage Tournage :
138
Usinage
Tournage - Conditions de coupe : Vitesse de coupe Vc Elle est choisi en en fonction de : • matériau de la pièce; • matériau de l’outil ; • lubrification ; • puissance de la machine. Matière usinée Acier très dur Fonte dure Acier dur fonte Acier mi-dur Bronze Alliages légers
Vitesse de coupe en m/mn Outil en acier rapide Outil en carbure
15
70
22
105
35 50 75
140 200 800
139
Usinage Tournage - Conditions de coupe : Vitesse de rotation de la pièce
1000 Vc( m / mn ) N (tr/mn) = πD( mm )
Exemple Exemple: : DD ==50 50mm mm Vc Vc==70 70m/mn m/mn => => NN==445 445tr/mn tr/mn 140
Usinage Tournage - Conditions de coupe : Réglage de la vitesse de rotation de la pièce
141
Usinage Tournage - Conditions de coupe : Vitesse d’avance de l’outil Elle dépend de : Etat de surface; Type d’outil; Matière de la pièce.
f (mm/tr)
=
a ( mm )
8
Exemple Exemple: : aa ==11mm mm => => f f==0.125 0.125mm/tr mm/tr
142
Usinage Tournage - Conditions de coupe : Vitesse d’avance de l’outil
143
Usinage Tournage - Conditions de coupe : Profondeur de passe : En ébauche : 1 à 2 mm Finition 0.5 à 1mm
144
Usinage Tournage - Montage de l’outil :
145
Usinage Tournage - Montage de la pièce : Le mandrin :
Mandrin à 3 mors
Mandrin à 4 mors
146
Usinage
Tournage - Montage de la pièce : Le mandrin :
Mandrin à 4 mors à serrage indépendant 147
Usinage Tournage - Montage de la pièce : Le mandrin :
Mandrin à 3 mors
148
Usinage Tournage - Montage de la pièce :
Type de montage de la pièce : Montage en l’air
L<2xD
Mors montés à l’endroit 149
Usinage Tournage - Montage de la pièce : Type de montage de la pièce : Montage en l’air
150
Usinage
Tournage - Montage de la pièce : Montage en l’air
Mors montés à l’envers 151
Usinage Tournage - Montage de la pièce : Montage mixte
152
Usinage
Tournage - Montage de la pièce : Montage entre pointes
153
Usinage Tournage - Montage de la pièce : Type de montage de la pièce : Lunette
154
Usinage Tournage - Montage de la pièce : Type de montage de la pièce : Montage d’usinage
155
Usinage
Tournage – Outils de coupe : Aciers rapides : Outils monoblocs Outils de forme
Carbures : sont obtenus par frittage de substance dure (carbures de tungstène, de titane...) et de substance liante (cobalt...) qui confère sa ténacité à la plaquette. outils à plaquette rapportée ou brasée 156
Usinage
Tournage – Outils de coupe : Aciers rapides :
11°)°)Outil Outilààsaigner saigner 22°)°)Outil Outilààcharioter charioterdroit droit 33°)°)Outil Outilààretoucher retoucher 44°)°)Outil Outilpelle pelle 55°)°)Outil Outilààretoucher retoucher 66°)°)Outil Outilààfileter fileter 77°)°)Outil Outilcoudé coudéààcharioter charioter 88°)°)Outil Outilcouteau couteau 99°)°)Outil Outilààdresser dresserd'angle d'angle 10 10°)°)Outil Outilààdresser dresserles les faces faces 11 11°)°)Outil Outilààchambrer chambrer 12 12°)°)Outil Outilààaléser aléser 13 13°)°)Outil Outilààfileter fileter intérieurement intérieurement 14 14°)°)Outil Outilààaléser-dresser aléser-dresser 157
Usinage
Tournage – Outils de coupe : Carbures :
158
Usinage Tournage – Outils de coupe : Affûtage de l’outil :
159
Usinage
Opérations de tournage – Chariotage : En chariotage, le mouvement d’avance (mouvement de l’outil) est une translation rectiligne parallèle à l’axe de révolution de la pièce, et cet usinage aura pour effet de réduire le diamètre de la pièce.
160
Usinage Opérations de tournage – Dressage : Le mouvement d’avance est une translation rectiligne de l’outil perpendiculaire à l’axe de la pièce, ce qui diminue la longueur de la pièce et génère un plan orthogonal à l’axe.
161
Usinage Opérations de tournage – Chanfreinage :
Outil carbure à plaquette carrée
162
Usinage
Opérations de tournage – Tronçonnage :
Outils - Outil à saigner droit. - Outil à tronçonner à col de cygne. - Porte-outil à lame.
163
Usinage Opérations de tournage – Centrage : Il permet la mise en position et le maintien de la pièce, en montages mixte ou entre-pointes. Il assure l’assise du foret en début de perçage.
164
Usinage Opérations de tournage – Centrage :
165
Usinage
Opérations de tournage – Perçage :
Fonction: - l’ébauche des alésages, - l’exécution des diamètres de perçage avant taraudage.
166
Usinage
Opérations de tournage – Perçage :
Mode opératoire:.
167
Usinage
Opérations de tournage – Alésage :
168
Usinage Opérations de tournage – Filetage :
Filetage extérieur :
Filetage intérieur : (Taraudage)
169
Usinage Fraisage : Définition : Le fraisage est un procédé de fabrication mécanique par enlèvement de matière faisant intervenir, en coordination, le mouvement de rotation d’un outil à plusieurs arêtes (mouvement de coupe Mc) et l’avance rectiligne d’une pièce (dit mouvement d’avance Mf). On a également un déplacement de l’outil par rapport à la pièce, lequel peut s’effectuer pratiquement dans n’importe quelle direction.
170
Usinage Fraisage :
Surfaces obtenues par fraisage
171
Usinage Fraisage : Fraiseuse universelle :
172
Usinage Fraisage : Fraiseuse à CN :
173
Usinage Fraisage : Les outils de coupe : Fraises Aciers rapides : outils monoblocs à dents ou à lames amovibles
174
Usinage
Fraisage : Les outils de coupe : Fraises Carbures : sont obtenus par frittage de substance dure (carbures de tungstène, de titane...) et de substance liante (cobalt...) qui confère sa ténacité à la plaquette. outils à plaquette rapportée
175
Usinage Fraisage : Les outils de coupe : Fraises On rencontre trois types de fraises : les fraises à une taille les fraises à deux tailles les fraises à trois tailles
Nombre Nombrede de tailles tailles == nombre nombred’arêtes d’arêtestranchantes tranchantespar pardent dent
176
Usinage Fraisage : Les outils de coupe : Fraises Les fraises à une taille : elles coupent uniquement sur la périphérie ; de faible épaisseur, elles sont utilisées pour tronçonner ; de forte épaisseur, elles permettent la réalisation de plans ;
177
Usinage Fraisage : Les outils de coupe : Fraises Les fraises à deux tailles : elles coupent sur la périphérie et en bout.
178
Usinage
Fraisage :
Les outils de coupe : Fraises Les fraises à trois tailles : elles coupent sur la périphérie et sur chacune des extrémités (en bout et sur la face opposée).
179
Usinage Fraisage - Fixation de la pièce :
Etau :
Mandrin :
180
Usinage Fraisage - Fixation de la pièce : Fixation sur la table avec des Brides :
181
Usinage
Fraisage - Conditions de coupe : Vitesse de coupe Vc Elle est choisi en en fonction de : • matériau de la pièce; • matériau de l’outil ; • lubrification ; • puissance de la machine.
182
Usinage
Fraisage - Conditions de coupe : Vitesse de rotation de la broche :
1000 Vc( m / mn ) N (tr/mn) = πD( mm ) Exemple Exemple: : DD ==32 32mm mm Vc Vc==25 25m/mn m/mn => => NN==250 250tr/mn tr/mn
183
Usinage
Fraisage - Conditions de coupe : Réglage de la vitesse de rotation de la broche :
184
Usinage
Fraisage - Conditions de coupe : Vitesse d’avance de la pièce (mm/mn) :
Vf = f z × Z × n ( mm / mn )
fz : l’avance par dent Z : nombre de dents n : vitesse de rotation de la broche
185
Usinage
Fraisage - Conditions de coupe : Vitesse d’avance de la pièce (mm/mn) : • Opération d’ébauche sur une pièce en bronze • Fraise 2T à queue ∅32, en acier rapide, Z=5 dents • Vc = 40 tr/mn • Fz= 0.04 mm
nn==400 400tr/mn tr/mn Vf Vf==0.04 0.04xx55xx400 400==80 80mm/mn mm/mn
186
Usinage
Fraisage - Conditions de coupe : Réglage de la vitesse d’avance de la pièce :
187
Usinage Fraisage - Génération des surfaces planes : Fraisage en roulant : Dans le fraisage en roulant, l’axe de la fraise est parallèle à la surface à usiner. L'état de surface de la pièce est meilleur en fraisage en avalant qu'en fraisage en opposition
188
Usinage Fraisage - Génération des surfaces planes : Fraisage en bout (de face) : L'axe de la fraise est perpendiculaire à la surface fraisée. On utilise souvent pour obtenir des surfaces planes. L'aspect de la surface usinée est caractérisé par une série de lignes sécantes (cycloïdes) correspondant aux traces laissées par les dents de la fraise sur la pièce.
189
Usinage
Fraisage – Rainures de clavettes:
Parallèle à bouts ronds
190
Usinage
Fraisage – Rainures de clavettes:
Logement de clavette-disque
191
Usinage Fraisage – Utilisation de fraises coniques: Principe: Reproduire la forme de la génératrice de la fraise sur la sur face à usiner en utilisant le fraisage de profil.
192
Usinage Fraisage – Perçage :
193
Usinage Fraisage – Alésage : Alésage avec tête à aléser :
194
Usinage Perçage :
195
Usinage Perçage : Les perceuses d’outillage : Type de perceuses Ø max de perçage dans l’acier Pièce Table à mouvements croisés
Sensitive
A colonne
Radiale
20
40
60
Petite
Moyenne
Encombrante
x
x
196
Usinage Perçage : Montage d’un foret :
197
Usinage Perçage : Le Lelamage lamage: :
198
Usinage Le filetage à la main : Filières rondes
199
Usinage Le taraudage à la main :
Taraudage à l’aide d’une perceuse Le diamètre des tarauds varie de 1 jusqu’à 42mm selon sa longueur 200
Usinage Le taraudage à la main : Détermination du diamètre de perçage :
Formule générale :
d=D-P
Diamètre
Pas
M3
0,5
M4
0,7
M5
0,8
M6
1
M8
1,25
M 10
1,5
M 12
1,75
M 14
2
M 16
2
M 18
2,5
M 20
2,5
201
Usinage Usinage par abrasion : L’enlèvement de matière est dû à l’action mécanique d’un grand nombre de grains d’abrasifs de petite taille et de haute dureté.
Procédés par abrasion
Liés à un support solide Rectification, affûtage
Transportés par un fluide
Rodage et polissage à la pâte abrasive, Usinage par un jet de fluide abrasif
202
Usinage
Usinage par abrasion - Rectification : La rectification permet des usinages de haute qualité mécanique : Qualité plus petites que 6 Tolérances de l’ordre du micromètre Etat de surface très soigné (Ra ≈ 0.025)
203
Usinage Usinage par abrasion - Rectification : Meule : C’est un solide de révolution constitué d'un grand nombre de grains abrasifs agglomérés par un liant. La forme des meules est adaptée à chaque opération particulière d'usinage.
Structure d’une meule 204
Usinage Usinage par abrasion - Rectification : Abrasifs : Ce sont des minéraux très durs, naturels ou artificiels.
L’alumine Aciers rapides, aciers allié. Le corindon normal Aciers trempés ou non, fers doux, fonte grise ou malléable
Le carbure de silicium qui est un abrasif synthétique Fonte douce, laiton et bronze, aluminium, etc.
Le diamant (très durs) Carbures métalliques, verre, pierre, céramique, etc.
La nitrure de bore (très durs) Aciers d'outillages, aciers spéciaux, aciers rapides, etc.
Le Lechoix choixde delalanature naturede del'abrasif l'abrasifse sefait faiten enfonction fonctionde delaladureté duretédu dumatériau matériauààrectifier. rectifier. L'abrasif 205 L'abrasifdoit doitêtre êtred'autant d'autantplus plusdur durque quelelematériau matériauààrectifier rectifierest estplus plusdur. dur.
Usinage Usinage par abrasion - Rectification :
Abrasifs : Classement des grains en fonction de leur utilisation
Etat des grains
N° de l'échelle
Type de travaux
Très gros
8 et 10
Dégrossissage, meulage
Gros
12 à 24
Ebauche
Moyen
30 à 80
Demi-finition, finition
Fin
90 à 180
Finition, affûtage
Très fin
220 à 320
Superfinition
Poudre et pâte
400 à 600
Rodage
206
Usinage
Usinage par abrasion - Rectification : Agglomérants ou Liants : VSRRF BBF EMg -
vitrifié (ne permettent pas les très grandes vitesses périphériques) silicate de soude caoutchouc caoutchouc avec armature résine synthétique résine synthétique avec armature gomme laque ciment magnésien
Le Lechoix choixde del'agglomérant l'agglomérantdépend dépend: : des desefforts effortsde delalameule meule
de delalavitesse vitessecirconférentielle circonférentielle de delalafinition finition(pour (pourleledegrés degrésde definition finitionélevée, élevée,les lesmeules meulesles lesplus plus appropriées sont celles à agglomérant en résine) appropriées sont celles à agglomérant en résine) 207
Usinage Usinage par abrasion - Rectification : Rectification cylindrique extérieure :
La vitesse de la meule : 25 à 32 m/s La vitesse de la pièce : elle est comprise entre 1/30ème et 1/120ème de la vitesse de la meule. Les profondeurs de passe sont de l'ordre de : 0.005 à 0.1
208
Usinage Usinage par abrasion - Rectification : Rectification cylindrique intérieure :
Comme les diamètres sont plus petits, les vitesses angulaires de rotation des broches sont élevées (35 000tr/min ou plus). Le diamètre de la meule vaut environ 70% du diamètre de l'alésage. 209
Usinage Usinage par abrasion - Rectification : Rectifieuse cylindrique :
210
Usinage Usinage par abrasion - Rectification : Rectification plane : La rectification plane permet d'obtenir des surfaces planes de grande qualité géométrique (planéité, état de surface).
211
Usinage Usinage par abrasion - Rectification : Rectifieuse plane :
212
Usinage
Rodage : Ce procédé permet de parachever, par abrasion, la rugosité des surfaces jusqu’au «polimiroir». Le rodoir: Le rodoir est animé d'un mouvement de rotation beaucoup plus lente qu'en rectification et d'un mouvement rectiligne alternatif parallèle à la surface à roder. Parfois le rodoir est remplacé par la pièce avec laquelle la pièce à roder va entrer en service. On rode les deux pièces ensemble (Roues d'engrenage).
Lubrification : Lubrification abondante d’huile minérale et de pétrole mélangés ou employés seuls.
213
Usinage Rodage : Rodage d’alésage:
214
Usinage Rodage : Rodage plan:
215
Usinage Rodage : Machine à roder les alésages:
216
Usinage Rodage : Possibilités État de surface
0.025 < Ra < 0.8
Précision
0.001 à 0.005
Circularité
0.001 à 0.01
Planéité
0.0005 à 0.04
Principaux abrasifs Carbure de silicium
Pratiquement universel
Corindon
Aciers, aciers chromés durs
Diamant
Aciers inoxydables, aciers à outils, carbures, céramiques
Grosseur des grains Ebauche
Ra ≤ 0.8
60-80-120-180
Finition
Ra < 0.4
220-320-400
Superfinition
Ra < 0.1
500-600-1200 217
Usinage Rodage : Conditions de coupe: Matériaux
Vitesse de rotation m/mn
Vitesse de translation m/mn
Aciers
35
15
Aciers à outils
45
8
Fontes grises
45
18
Carbures
40
12
Pression de rodage
1 à 5 bars
Applications : Pistons, chemises, maîtres-cylindres, cylindre de vérins, etc.
218
Usinage
Brochage : Le brochage est un procédé d’usinage de surfaces à l’aide d’un outil de forme à tranchants multiples appelé broche.
Normale
Possible
Précision
IT 6
IT 5
Rugosité
Ra 0.8
Ra 0.4 219
Usinage Brochage d’intérieur :
220
Usinage Brochage d’intérieur :
Le brochage intérieur nécessite que la broche puisse traverser la pièce. Il est donc nécessaire de réaliser au préalable un trou débouchant. 221
Usinage Brochage d’extérieur :
222
Usinage
Brochage d’extérieur :
223
Usinage Brochage : Outils broche: Les dents augmentent de hauteur (e) progressivement, de telle sorte que chacune entaille plus profondément la pièce que celle qui la précède.
Exemple de progressions e
:
Matière
Ebauche
1/2 finition
Finition
Aciers jusqu’à 70 daN/mm²
0.06
0.04
0.02
Fontes
0.2
0.08
0.02
Bronzes-Laitons
0.3
0.16
0.02
Alliages d’aluminium
0.15
0.12
0.02
Selon l’emploi une broche peut avoir : Progression différentes (une pour l’ébauche, une pour la demi-finition et une autre pour la finition par exemple). Une progression constante (par exemple pour des surfaces à finir)
224
Usinage
Brochage : Vitesse de coupe en m/min (broche en acier rapide) : Matière
Aciers R≤60
Acier R≤90
Fonte
Alliage d’Al.
Bronzes Laitons
Brochage intérieur
2à4
1.5 à 3
2à4
4à6
3à6
Brochage extérieur
4à6
2à5
5à8
6 à 10
6 à 10
Lubrification: Elle a deux fonctions importantes : • Pour la broche refroidir l’arête de coupe et faciliter le glissement puis l’enroulement du copeau, • Pour tout le poste, celle d’évacuer tous les copeaux et assurer la propreté des appuis de référence.
225
Usinage Usinage par électroérosion :
Enlèvement de la matière par une succession de décharges électriques, avec outil de forme ou outil d’enveloppe.
La pièce est reliée à l’anode et l’outil à la cathode. Le générateur à impulsion fournit des décharges électriques (30000 à 50000°C) qui provoquent l’érosion de l’empreinte à réaliser sur la pièce. La durée et la tension des décharges sont fonction du matériau de la pièce et de la précision demandée 226
Usinage Usinage par électroérosion :
227
Usinage Usinage par électroérosion : Ce Ceprocédé procédéest estcaractérisé caractérisépar parles lespropriétés propriétéssuivantes suivantes: : • • Usinage Usinagede dematériaux matériauxtrempés trempésetetdurs dursimpossibles impossiblesààusiner usineravec avecles les procédés par enlèvement de copeaux ; procédés par enlèvement de copeaux ; • • Usinage Usinagecontinu continude deformes formestridimensionnelles tridimensionnelles (l’outil pénètre dans la pièce (l’outil pénètre dans la pièceetetililyylaisse laissesa saforme formecomplémentaire). complémentaire). Exemple Exempled’application d’application Matrices Matricesd’outillages d’outillagesde depresse presse; ; Moules Moulesmétalliques métalliques; ; Estampages Estampages; ; Profilages Profilagesd’outils d’outilsde deforme formeen encarbure carbure; ; Micro-usinages. Micro-usinages.
Le Leprocédé procédéne nes’applique s’appliquequ’aux qu’auxmatières matièresconductrices conductricesde del’électricité. l’électricité.
228
Usinage Usinage par électroérosion : Caractéristiques des matériaux pour électrodes :
Difficiles Difficilesààusiner usinerpar parélectroérosion, électroérosion,mais maisfaciles facilesààusiner usinerpar parles les procédés conventionnels procédés conventionnels Haute Hautetempérature températurede defusion fusionetetde devaporisation vaporisation Haute Hautediffusivité diffusivitéthermique, thermique,pour pourévacuer évacuerleleplus pluspossible possible d’énergie par conduction ; d’énergie par conduction ;
Les Lesgraphites graphites; ; Le Lecuivre cuivreetetses sesalliages alliages; ; Le Lemolybdène, molybdène,leletungstène tungstèneetetses sesalliages. alliages. 229