unité transmettre 1 ste - partie 2 -

-طنجة- ثانوية موالي يوسف التقنية

Unité Transmettre

Partie 2

Conforme au programme de la 1ère STE

Nom :

Prénom :

Classe :

Un

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T

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20

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-20

12

Sommaire

Chapitre 1 : Tolérances et ajustements 1 Ajustements _______________________________________________________________ 4 2 Application ________________________________________________________________ 5

Chapitre 2 : Cotation fonctionnelle

1. Problème __________________________________________________________________ 7 2. Définition _________________________________________________________________ 7 3. Comment établir une chaine de cote ? __________________________________________ 7 4. Calcul relative à une chaine de cote ____________________________________________ 8 5. Exercices __________________________________________________________________ 9 6. Application ________________________________________________________________ 9

Chapitre 3 : Les liaisons mécaniques

1. Situation _________________________________________________________________ 11 2. Présentation ______________________________________________________________ 11 3. Les liaisons mécaniques _____________________________________________________ 11 4. Liaisons élémentaires _______________________________________________________ 12 5. Schématisation cinématique d’un système _____________________________________ 12 6. Application _______________________________________________________________ 12 7. Tableau des différentes liaisons ______________________________________________ 13

Chapitre 4 : Liaison encastrement

1. Diagramme Pieuvre de la liaison Encastrement _________________________________ 15 2. Actigramme A-0 et schéma __________________________________________________ 15 3. FAST de la liaison complète __________________________________________________ 15 4. Caractères de la liaison _____________________________________________________ 15 5. Classification ______________________________________________________________ 16 6. Solutions technologiques pour réaliser une liaison complète _______________________ 16 8. Solutions technologiques pour réaliser la fonction : Assurer la fiabilité ______________ 19 9. Application _______________________________________________________________ 20

Chapitre 5 : Liaison Pivot

1. Diagramme Pieuvre de la liaison Pivot _________________________________________ 22 2. Actigramme A-0 et schéma __________________________________________________ 22 3. FAST de la liaison Pivot _____________________________________________________ 22 4. Solutions constructives pour réaliser la liaison pivot ______________________________ 22 5. Application _______________________________________________________________ 24

Chapitre 6 : Liaison Glissière

1. Diagramme Pieuvre de la liaison glissière ______________________________________ 26 2. Actigramme A-0 et schéma __________________________________________________ 26 3. Solutions constructives pour réaliser la liaison glissière ___________________________ 26 4. Application _______________________________________________________________ 28

Chapitre 7 : Montage des roulements à billes 1. Cas d’un arbre tournant _____________________________________________________ 30 2. Cas d’un alésage tournant ___________________________________________________ 30

Chapitre 8 : Lubrification

1. Nécessité _________________________________________________________________ 32 2. Fonction __________________________________________________________________ 32 3. Principaux lubrifiants _______________________________________________________ 32 4. Mode de lubrification _______________________________________________________ 32

Chapitre 9 : Etanchéité

1. Fonction __________________________________________________________________ 34 2. Types d’étanchéité : ________________________________________________________ 34 3. Etanchéité statique _________________________________________________________ 34 4. Etanchéité dynamique ______________________________________________________ 35 5. Symbolisation des joints à lèvres : _____________________________________________ 35

Chapitre 10 : Notions générales sur les matériaux

1. Problème _________________________________________________________________ 37 2. Elaboration des matériaux ___________________________________________________ 37 3. Caractéristiques des matériaux _______________________________________________ 39

Chapitre 11 : Mise en œuvre des métaux

1. Problème _________________________________________________________________ 42 2. Le moulage : ______________________________________________________________ 42 3. L’usinage : ________________________________________________________________ 42 4. Le découpage : ____________________________________________________________ 43 5. Formage _________________________________________________________________ 43 6. Application _______________________________________________________________ 44

Chapitre 12 : Désignations des métaux

1. Introduction ______________________________________________________________ 47 2. Alliages ferreux ____________________________________________________________ 47 3. Alliages non ferreux ________________________________________________________ 48 4. Symboles chimiques des éléments d’alliage _____________________________________ 49 5. Application _______________________________________________________________ 49

Les ajustements:

COURS : 1ère STE

Tolérances et ajustements Prof. : Boulette My Hfid

Unité : Transmettre Lycée technique. Moulay Youssef -TANGER- Document : 4 / 50

1 Ajustements

1.1 Définition

Ajuster 2 pièces c'est emboîter parfaitement ces 2 pièces avec du jeu (liaison) ou du serrage (assemblage) suivant le 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

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 tolérances 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 lettre située à droite de h (m ; n ; p ; etc.)

1.3 Ajustements recommandés

COURS : 1ère STE

Tolérances et ajustements Prof. : Boulette My Hfid


2 Application

Contenant (Alésage) Contenu (Arbre) Assemblage

Nature de l’ajustement

IT Dmax Dmin IT dmax dmin Jmax Jmin

20 H7/g6

8 H8/e8

5 H11/d11

16 H6/f6

63 H7/f6

4 H8/f7

Extrait du tableau des tolérances ISO :

Cotation fonctionnelle

COURS : 1ère STE

Cotation fonctionnelle Prof. : Boulette My Hfid


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 ?

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’origine 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.

1

2

COURS : 1ère STE



3.2. Méthode

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.

Jmaxi = J2maxi – J1mini

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.

Jmini = J2mini – J1maxi

1 2

2 1

1 2

2 1

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…

… chercher la cote fonctionnelle associée.

Chercher la 2ème extrémité de la cote fonctionnelle.

Repérer la surface d’appui avec la pièce suivante.

Cette surface d’appui est-elle

l’autre surface terminale de la cote condition ?

Pour la pièce suivante…

Fin

Début

Non

Oui J1 J2

COURS : 1ère STE



4.3. Intervalle de tolérance sur le jeu

ITJ = Jmaxi – Jmini

5. Exercices

Tracer la chaine de cote relative à la condition et à la condition

6. Application Voir TD

2

3

1

4

5

Les liaisons :

Introduction

COURS : 1ère STE La fonction Transmettre

Les Liaisons : Introduction

Prof. : Boulette My Hfid Unité : Transmettre Lycée technique. Moulay Youssef

-TANGER- Document : 11 / 50

1. Situation

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

Alimenter

Convertir

Distribuer

Ordres

Chaîne d’énergie

Energie d’entrée

Agir sur la matière

d’œuvre

M. O. E.

M. O. S.

Transmettre





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 aucun mouvement entre elles : Pièces en liaison complète.

Etape 2 : Identifier les 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 solides qui le constituent. Etape 4 : Etablir le schéma cinématique

6. Application Voir TD.





7. Tableau des différentes liaisons

Les liaisons :

Etude de la liaison encastrement


La liaison encastrement



1. Diagramme Pieuvre de la liaison Encastrement

FP1 : Lier complètement le solide 1 et le solide 2. FC1 : s’adapter au milieu environnant.

2. Actigramme A-0 et schéma Actigramme A-0 Schéma 2D Schéma 3D

3. FAST de la liaison complète

4. Caractères de la liaison Caractère Désignation

Complète Lorsqu’il n’y a aucune possibilité de mouvement entre les pièces liées.

Partiel 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.

Rigide Une liaison est rigide lorsqu’elle comporte un organe de liaison rigide et ne comporte pas de matériau élastique intercalé entre les pièces liées.

Elastique 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.

Par adhérence La liaison est par adhérence si c’est le phénomène de l’adhérence qui s’oppose à la suppression de la liaison.

Par obstacle L’un des degrés de liberté est supprimé par un obstacle.

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)

FT3 : Transmettre la puissance (l’effort)

FT4 : Assurer la fiabilité

FT5 : Assurer l’étanchéité

Vis, Ecrou, Boulon, colle, soudure,…

Par adhérence, par obstacle…

Freinage, verrouillage,…

Joints, …

Liaison Encastrement

Liaison Encastrement

FP1

FC1

Solide 2 Solide 1

Milieu environnant





Caractère Désignation

Démontable Lorsqu’on peut séparer les pièces sans endommager les surfaces ni l’organe de liaison.

Non démontable lorsque la séparation des pièces entraîne la détérioration de leur surface ou de l’organe de liaison.

Directe Lorsque les pièces sont conçues pour tenir ensemble sans l’intervention d’un autre organe.

Indirect Lorsque les pièces ont besoin d’un organe intermédiaire (clou, vis, colle, etc.) pour tenir ensemble.

5. Classification

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

Liaison complète

Démontable

Non démontable

Par adhérence

Par obstacle

Par vis, goujon, boulon, écrou,… Par pincement Par tampon tangent

Clavette Goupille élastique Cannelures Formes spéciales

Soudage rivetage collage Ajustement forcé Goupilles





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





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





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





Par Ecrou HK et goupille V

Par Ecrou à encoches

Par Rondelles frein


Les liaisons :

Etude de la liaison pivot


La liaison pivot



1. Diagramme Pieuvre de la liaison Pivot

FP1 : Guider en rotation autour d’un axe le solide 1 par rapport au solide 2. FP2 : Transmettre les actions mécaniques. FC1 : S’adapter au milieu environnant.


3. FAST de la liaison Pivot

4. Solutions constructives pour réaliser la liaison pivot

4.1. Liaison pivot Direct

Avantages

Inconvénients

FP1 : Guider en rotation autour d’un axe le solide 1 par rapport 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

FT4 : Assurer la fiabilité

Choix des obstacles, formes des obstacles

Durée de vie, nature des obstacles

Liaison Pivot

Liaison Pivot

FP2

FC1

Solide 2 Solide 1

Milieu environnant

FP1


La liaison pivot



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.


La liaison pivot



4.3.3. Type de roulements

Roulements Nom Représentation

normale Représentation conventionnelle

Type de forces supportées

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.

Les liaisons :

Etude de la liaison Glissière


La liaison glissière



1. Diagramme Pieuvre de la liaison glissière

FP1 : Assurer la translation suivant un axe du solide 1 par rapport au solide 2. FP2 : Transmettre les actions mécaniques. FC1 : S’adapter au milieu environnant.


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

Liaison Glissière

Liaison glissière

FP2

FC1

Solide 2 Solide 1

Milieu environnant

FP1





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





3.2. En se basant sur un frottement de roulement

Guidages par cages à éléments roulants

Guidages par douilles à billes

Guidages par patins

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


Patin à billes

Cage

Élément roulant Rails

Plaquette d’arrêt

Les roulements :

Montage des roulements à billes

COURS : 1ère STE Comment réaliser un montage des roulements à billes



1. Cas d’un arbre tournant

Ajustements Les bagues intérieures tournantes sont montées

SERREES Tolérance de l’arbre : k6 Les bagues extérieures fixes sont montées

GLISSANTES : Tolérance de l’alésage : H7 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

2. Cas d’un alésage tournant

Ajustements Les bagues intérieures fixes sont montées

GLISSANTES : Tolérance de l’arbre : g6 Les bagues extérieures tournantes sont montées

SERREES : Tolérance de l’alésage : M7

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

TOURNANT

FIXE

1

3 k

6

4

0 H

7

Ajustement SERRE

Ajustement AVEC JEU

FIXE

TOURNANT

1

3 g

6

4

0 M

7

Ajustement AVEC JEU

Ajustement SERRE

La lubrification

COURS : 1ère STE

La lubrification



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



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

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 contact entre S1 et S2, sans élément d’étanchéité supplémentaire (sans joint). Cette étanchéité peut être réalisée soit :

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.

3.2. 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

Etanchéité

FP2

Solide 2 Solide 1

FP1

COURS : 1ère STE

L’étanchéité



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

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 Joint d’étanchéité à lèvre à frottement radial + lèvre

anti poussière

ou ou

Exemple : Vérin

Joint torique Joint quadrilobes

Notions générales sur les matériaux

COURS : 1ère STE


Prof. : Boulette My Hfid Unité : Transmettre

Lycée technique. Moulay Youssef -TANGER- Document : 37 / 50

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 fonte.

Acier : Fer + Carbone

Fonte : Fer + Carbone

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’enlever la totalité des

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

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 % de Carbone

1,7

Les aciers Les fontes

COURS : 1ère STE




COURS : 1ère STE




2.2.5. 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/m3): Acier : 7 850 Aluminium : 2 700 Fer : 7 860 Fonte : 6 800 - 7 400 Cuivre : 8 920 Plomb : 11350

3.1.2. 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

http://fr.wikipedia.org/wiki/Grandeur_physique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Masse

http://fr.wikipedia.org/wiki/Volume

http://fr.wikipedia.org/wiki/%CE%A1

COURS : 1ère STE




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%) Zinc : 1,0 (100%).

3.2.4. 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.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau

http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9formation_plastique

Mise en œuvre des métaux

COURS : 1ère STE

Mise en œuvre des métaux Prof. : Boulette My Hfid


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

Un arbre

Une clé

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 coûteuse, 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, les 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).

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3.3. 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 la 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. Une pièce emboutie subit des déplacements moléculaires irréversibles. Le volume obtenu ne peut reprendre sa forme initiale. Cette pièce n’est donc pas développable.

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5.2. Le formage a chaud : Le matriçage, l’estampage : C’est un procédé qui consiste à obtenir une pièce métallique en obligeant un lopin 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.

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Fraiseuse à commande numérique Tour à commande numérique

Tour à charioter et à fileter

Fraiseuse universelle

Désignation des métaux

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Désignation des métaux Prof. : Boulette My Hfid


1. Introduction

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

EN-GJL-200 GJL : Fonte à graphite lamellaire 200 : Résistance minimale à la rupture par extension (Rr mini en Mpa; 1Mpa= 1N/mm2)

EN-GJS-600-3 GJS : Fonte à graphite sphéroïdal 600 : Résistance minimale à la rupture par extension (Rr mini en Mpa) 3 : Allongement en % après rupture

EN-GJMW-400-10 GJMW : Fonte malléable à cœur blanc 400:Résistance minimale à la rupture par extension (Rr mini en Mpa) 10: Allongement en % après rupture

EN-GJMB-350-10 GJMB : Fonte malléable à cœur noir 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%.

Métaux

Non ferreux

Ferreux (Fer)

Les Fontes

Les aciers

Non alliés

Alliés

Faiblement

Fortement

Aluminium

D’usage courant

De moulage

A graphite lamellaire

A graphite sphéroïdale

Moulé

Corroyé

Non allié

Cuivre

Allié

EN-GJL-200

Malléable

EN-GJMW-400-10

EN-GJS-600-3

S 185 E 360

C 45

20 Mo Cr 5

35 NiCrMo16

X 10 Ni Cr 18-10

X 6 Cr Ni Ti 18-11

EN AB-2110

EN AW-7049

Cu/a Cu/b

Cu/c

Cu Sn 8 Pb

Cu Al 10 Ni 5 Fe 4

Cu Zn 40

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2.2.1. 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 Re min. S 185 Acier non allié d'usage général de limite d'élasticité minimale Re mini = 185 Mpa. E 360 Acier non allié de construction mécanique de limite d'élasticité minimale Re mini = 360 Mpa.

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. C 45 Acier non allié pour traitement thermique à 0,45% de carbone.

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 FACTEUR

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4

Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr 10

Ce, N, P, S 100

B 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

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

3.1.2. 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)

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4. Symboles chimiques des éléments d’alliage

Elément d’alliage Symbole Elément d’alliage Symbole

Aluminium Al Argent Ag Antimoine Sb Béryllium Be Bismuth Bi Bore B Cadmium Cd Cérium Ce Chrome Cr Cobalt Co Cuivre Cu Etain Sn Fer Fe Gallium Ga Lithium Li Manganèse Mn Magnésium Mg Molybdène Mo Nickel Ni Niobium Nb Plomb Pb Silicium Si Strontium Sr Titane Ti Vanadium V Zinc Zn Zirconium 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

unité transmettre 1 ste - partie 2 -

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