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Fabrication Mécanique Objectifs du cours : Posséder une culture technologie de

Fabrication Mécanique Objectifs du cours : Posséder une culture technologie de base des différentes techniques de transformation et de contrôle des produits. Etre en mesure de choisir le moyen de transformation en fonction de la morphologie du produit final à obtenir et des exigences géométriques et dimensionnelles. Etre en mesure de vérifier la conformité géométrique et dimensionnelle d’un produit fini. Par Z. EL MASKAOUI elmaskaoui@gmail.com Sommaire 1. Le moulage.....................................................................................................................3 1.1. Moulage au sable......................................................................................................3 1.2. Moulage en carapace................................................................................................4 1.3. Moulage à modèles perdus........................................................................................5 1.4. Moulage en moule métallique ou en coquille............................................................7 1.5. Moulage avec inserts..............................................................................................10 1.6. Défauts de moulage................................................................................................11 2. Mise en forme par déformation plastique des pièces massives....................12 2.1. Formage à froid et formage à chaud...........................................................................12 2.2. Forgeage libre ou forgeage en matrice ouverte...........................................................12 2.3. Forgeage en matrice fermée : estampage et matriçage................................................13 2.4. Laminage conventionnel............................................................................................14 2.5. Laminage circulaire...................................................................................................15 2.6. Filage........................................................................................................................16 2.7. Etirage.......................................................................................................................16 2.8. Corroyage..................................................................................................................17 3. Mise en forme par déformation plastique des produits plats...........................................18 3.1. La découpe Cisaillage.............................................................................................18 3.2. La découpe Poinçonnage et découpage....................................................................19 3.3. La découpe Sciage et tronçonnage...........................................................................19 3.4. L’oxycoupage............................................................................................................20 3.5. Découpe au jet d'eau..................................................................................................21 3.6. Découpe laser............................................................................................................22 3.7. Choix du procédé de découpe....................................................................................23 3.8. Pliage........................................................................................................................24 3.9. Profilage à froid sur machines à galets.......................................................................24 3.10. Cintrage...................................................................................................................25 3.11. Emboutissage..........................................................................................................26 3.12. Repoussage et fluotournage.....................................................................................26 4. Le soudage....................................................................................................................28 4.1. Soudage aluminothermique.......................................................................................28 4.2. Soudage oxyacétylénique..........................................................................................29 4.3. Soudage avec électrode enrobée................................................................................30 4.4. Soudage semi automatique sous protection gazeuse...................................................32 4.5. Soudage sous gaz inerte avec électrode en Tungstène (T.I.G.)...................................32 4.6. Soudage électrique par résistance..............................................................................33 4.7. Soudage par friction..................................................................................................34 5. L’usinage Mise en forme par enlèvement de matière .................................................36 5.1. Définition :................................................................................................................36 5.2. Matériaux pour outils de coupe..................................................................................36 5.3. Fluide de coupe.........................................................................................................37 5.4. Le tournage...............................................................................................................37 5.5. Le fraisage.................................................................................................................42 5.6. Le brochage...............................................................................................................46 5.7. Le perçage.................................................................................................................47 5.8. La rectification..........................................................................................................49 5.9. Le rodage..................................................................................................................52 5.10. Usinage par électroérosion.......................................................................................53 6. Gamme de fabrication...................................................................................................54 6.1. Mise en position des pièces en cour de fabrication.....................................................54 6.2. Contrat de phase........................................................................................................58 Bibliographie ........................................................................................................................61 Fabrication mécanique Par Z. EL MASKAOUI Page 3 1. Le moulage Le moulage est un procédé de fabrication qui permet de réaliser des pièces par coulée du métal en fusion dans un moule. On s’adresse à lui pour : la fabrication de pièces de formes compliquées qu’il serait difficile ou impossible de réaliser par tout autre procédé, ou pour la production à des prix de revient plus intéressants de pièces plus simples ; profiter des propriétés physiques ou d’utilisation (dilatation, corrosion, frottement, usure, basses et hautes températures) et des propriétés mécaniques des divers métaux et alliages coulés ; couler des alliages difficilement usinables. La plupart des pièces de fonderie sont des ébauches qui sont ensuite partiellement usinées comme, par exemple, les carters de moteur automobile (produits en alliage d'aluminium pour alléger le moteur). Pince à couper et à dénuder en Zamac. Fonderie sous pression (doc. PRAM) Bâti Edger (cage verticale de laminoir) de 220 t en acier coulé (doc. CreusotLoire Industrie) Vilebrequin en fonte GS (doc. Française de mécanique) Carter de cylindre en fonte grise (doc. Fonderie du Poitou) Figure 1 : Exemples de pièces produites par l’industrie de la fonderie. 1.1. Moulage au sable C’est le procédé de moulage le plus universel et le plus couramment employé, et qui reste toujours très compétitifs avec d’autres procédés plus modernes. Il permet de couler aussi bien de grosses pièces unitaires, que de petites et moyennes pièces en série, sur chantiers de moulage mécanisés, quel que soit l’alliage. Cette technique utilise des moules en sable lié avec de l'argile et de l'eau. Le moulage peut se faire avec ou sans modèle. Il peut être en bois, en plâtre ou métallique. Pour que le modèle puisse être démoulé sans abîmer Fabrication mécanique Par Z. EL MASKAOUI Page 4 l'empreinte, on est amené à donner de la «dépouille» aux plans orientés dans le sens du démoulage, c'està dire à les rendre légèrement obliques ; lorsque des faces sont en «contredépouille», le modèle est réalisé en plusieurs parties démontables. Dans les cas de moulage sans modèle les empreintes et les noyaux sont obtenus par taillage du sable de moulage. Les principaux avantages de cette méthode résident dans la rapidité de moulage et le taux de récupération très élevé du sable. Il est utilisé pour le moulage des pièces en fonte, acier et métaux non ferreux. Figure 2 : Fabrication d’un élément de tuyauterie par moulage main 1.2. Moulage en carapace Ce procédé utilise des sables mélangés avec des résines thermodurcissables polymérisant au contact d’une plaque modèle maintenue en température pour que le sable fasse prise sur une certaine épaisseur (figure 3). Le sable en excès est rejeté, et on sépare du modèle la carapace solide (de 4 à 8 mm d’épaisseur). Les pièces peuvent être dessinées avec des faibles dépouilles (par exemple cylindres avec ailettes en fonte pour moteurs à refroidissement à air) qu’il serait impossible de fabriquer par d’autres procédés de moulage en sable. Avec ce procédé, et notamment avec la fonte, on obtient des pièces compactes, sans crique, d’un bel état de surface, avec des contours nets et des arêtes vives. On peut utiliser tous les alliages, surtout ceux difficilement coulables en moules métalliques, en raison de leur température de coulée (alliages ferreux, cuivreux...). Fabrication mécanique Par Z. EL MASKAOUI Page 5 Figure 3 : Moulage en carapace 1.3. Moulage à modèles perdus Ce sont les procédés de moulage qui utilisent des modèles en matière fusible (polystyrène, cire, etc.) restant dans le moule au moment de sa confection et qui sont éliminés par la suite, soit pendant la coulée (cas du polystyrène), soit avant la coulée, par chauffage du moule (cas de la cire ou du mercure congelé). Le maintien des modèles dans le moule permet de simplifier les opérations de moulage, de supprimer les noyaux et de faire venir plus facilement des formes complexes, en admettant des contre dépouilles, l’opération de démoulage étant supprimée. a. Moulage avec modèles en polystyrène expansé (modèle gazéifiable) Le principe de ce procédé consiste à fabriquer un modèle en polystyrène expansé, noyé ensuite dans le sable de moulage. À la coulée, le métal liquide vaporise le modèle et remplit peu à peu l’empreinte, d’où le nom de procédé avec modèle gazéifiable. Utilisé au départ pour la fabrication des grosses pièces unitaires (outils d’emboutissage par exemple), il s’est ensuite développé plus progressivement dans le domaine des pièces de grandes séries, tant en aluminium qu’en fonte et en acier, pour lesquelles de très nombreuses installations sont maintenant en production industrielle. Fabrication mécanique Par Z. EL MASKAOUI Page 6 Figure 4 : Moulage avec modèle gazéifiable b. Moulage à la cire perdue 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. La précision obtenue par cette technique est excellente. De nos jours, on l’emploie dans des secteurs spécialisés (prothèses dentaires, bijouterie, fonderie d’art) et surtout dans des applications industrielles pour la fabrication des ailettes de turboréacteurs et pour la production massive de pièces en tout gendre : machines à coudre, machines textiles, armement, aviation, automobiles, etc. Figure 5 : moulage à la cire perdue Il permet la coulée de tous les alliages non ferreux (aluminium, magnésium, cuivre, titane, zinc...) et ferreux (aciers d’outillage, aciers inoxydables, aciers spéciaux, superalliages à base de nickel ou de cobalt fortement alliés) ; Fabrication mécanique Par Z. EL MASKAOUI Page 7 1.4. Moulage en moule métallique ou en coquille Grâce à l’emploi des moules métalliques, le moulage en coquille présente les caractéristiques suivantes pour les moules : rigidité de l’empreinte ; grande précision dimensionnelle ; excellent état de surface des éléments moulants ; conductivité thermique élevée des empreintes qui donnent aux pièces moulées des caractéristiques mécaniques plus élevées de l’alliage coulé, conséquence d’une vitesse de refroidissement et de solidification plus élevée, donnant un grain plus fin et une matière plus compacte ; mais des contraintes résiduelles à l’état brut peuvent nécessiter un traitement thermique de détente des pièces ; possibilité de faire venir des trous de fixation et de permettre une réduction appréciable des surépaisseurs d’usinage. Toutefois, signalons que les outillages sont chers, d’où la nécessité de n’appliquer ce procédé que pour des pièces produites en grandes ou moyennes séries. Les différents procédés de moulage en coquille sont classés et différenciés suivant le mode de mise en œuvre du métal liquide. a. Moulage en coquille par gravité C’est le procédé de moulage en coquille le plus simple. On coule directement le métal liquide à l’aide d’une louche ou d’une petite poche de coulée 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. Figure 6 : Moulage en coquille b. 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. Le moule est placé directement sur le four de coulée. L’alliage liquide contenu dans un uploads/Industriel/ 53849202585d06cbf-pdf.pdf