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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L"ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE BATNA 2 FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE Polycopié de cours Spécialité : MECANIQUE- Master 1 Option : Construction Mécanique Matière _______________________________________________________________________ Techniques de Fabrication Conventionnelles et Avancées ______________________________________________________________________ Réalisé par : Dr : El hachemi BAHLOUL Année universitaire 2017/2018 Table de matières Introduction Générale . 1 I. Fonderie I.

1) I. 2) I.2. 1) I.2. 2) I.2. 3) I. 3) I.3. 1) I.3. 2) I.3. 3) I.3. 4) I. 4) I.4. 1) I.4. 2) Généralités Types de moules Moule non permanent Moule permanent . Propriétés souhaitées pour un moule .

Procédés de moulage Moulage en sable Moulage en carapace Moulage à la cire perdue Moulage en coquille Modes de moulage Moulage en coquille sous pression .

Moulage par centrifugation 2 2 2 3 3 3 3 4 4 5 6 6 6 II. Mise en forme par déformation plastique II. 1) II. 2) II.3 II.3. 1) II.3. 2) II.3. 3) II.3. 4) II.3.

5) Définition de la déformation plastique Mise en forme Techniques de mise en forme par déformation plastique .

Laminage . Forgeage Emboutissage Extrusion, filage Tréfilage 7 7 8 8 9 11 12 13 III. Formage des produits plats III. 1) III. 2) III.3 III.4 III.

5) Généralités Pliage . Cintrage Profilage à froid Formage incrémental 14 14 15 15 16 IV.

Usinage IV. 1) IV. 2) IV.2.1 IV.2.2 IV.2. 3) IV.2. 4) IV.2. 5) IV. 3) IV.3. 1) IV.3. 2) IV.3. 3) IV.3. 4) IV.3. 5) IV.3. 6) IV. 4) IV.4.

1) Généralités Tournage Machines outils de tournage Opérations de tournage Conditions de coupe Montage de la pièce Outil de coupe Fraisage Fraiseuses . Modes de travail en fraisage Types de fraisage .

Angles d'outil Opérations de fraisage Conditions de coupe en fraisage Perçage Types de perceuses 17 17 18 19 21 21 22 25 25 26 27 28 29 30 33 33 IV.4.

2) IV.4. 3) IV.4. 4) IV. 5) IV.5. 1) IV.5. 2) IV.5. 3) IV.5. 4) IV.5. 5) IV.5. 6) IV. 6) IV.6. 1) IV.6. 2) IV.6. 3) IV.6. 4) IV.6. 5) IV.6. 6) IV.6. 7) Conditions de coupe Foret hélicoïdal . Détermination du temps de coupe Brochage .

Définition Brochage intérieur Conditions de coupe Types de machines à brocher Lubrification Utilisation Rectification Définition Structure de la rectifieuse .

Rectification plane Rectification de surfaces cylindriques Conditions de coupe Différents types de meules Avantages de la rectification 34 34 35 36 36 36 38 38 38 39 39 39 39 39 40 42 42 42 V Usinage à grande vitesse V.

1) V. 2 V.2. 1) V.2. 2) V.2.3 V.3 V.4 V.4. 1) V.4. 2) V.4. 3) V.4.4 V.

5) Adaptation de l"usinage à grande vitesse Avantages de l"UGV Haute performance Simplicité du processus Précision et qualité Processus d"usinage CNC Machines a commande numériques Sélection d'une machine-outil Différents axes d"une MOCN Transmission de mouvement Matériaux des outils . Conditions de coupe 43 43 43 43 43 44 45 47 47 49 49 50 VI Usinage par Electroérosion VI.

1) VI.2 VI. 3) VI. 4) VI. 5) VI. 6) VI. 7) VI. 8) VI. 9 VI.10 VI.10. 1) VI.10. 2) VI. 10.

3) VI. 11 Principe physique de l"usinage par électroérosion Usinage par étincelage Vitesse d"usinage et état de surface Caractéristiques électriques des étincelles . Opération d"électroérosion Caractéristiques de l"électroérosion Conditions d"usinage Electrodes outils .

Diélectriques .

Machines EDM fil et EDM enfonçage . Caractéristiques communes aux machines EDM EDM enfonçage .

EDM Fil Avantages de l"usinage EDM vis-à-vis a l"usinage traditionnel 51 52 52 52 52 53 53 53 54 54 54 54 55 56 VII Frittage VII.1 VII.

2) VII. 3) VII.3.

1) Généralités Caractérisation des poudres Procédé de frittage Réactions physico-chimiques au sein du matériau . 57 57 57 58 VII.3.

2) VII.3. 3) VII.3. 4) VII.3. 5) VII.3. 6) VII.3.

7) Différents stades de la densification Types de frittages Modes de frittage Frittage laser Avantages et inconvénients du frittage .

Exemples d'applications 58 59 60 61 62 62 VIII Usinage photochimique VIII. 1) VIII. 2) VIII. 3) VIII. 4) VIII.

5) VIII.6 Définition Procédé photochimique Evolution de la découpe Procédure .

Déroulement de l"opération Acquis et produits 64 64 64 65 66 66 IX Usinage par laser IX. 1) IX. 2) IX. 3) IX. 4) IX. 5) IX. 6) IX. 7) IX. 8) IX.8. 1) IX.8. 2) IX.

9) IX.10 Généralités Comparaison de la lumière ordinaire et laser Inversion de population Oscillateur laser .

Principe de production d"un fuseau laser Amplificateurs laser . Puissance d"un laser .

Applications principales Lasers pour le soudage et la découpe Marquage laser Principales utilisations des lasers en fonction de leur puissance Avantages et inconvénients de l"usinage par laser . 68 68 69 69 69 70 70 71 71 71 72 72 X Formage Electro-Hydraulique X. 1 X. 2 X. 3 X. 4 X. 5 X. 6 Généralités Principe de l"hydroformage Commutation de puissance Machines Electro- hydrauliques Produits du réalisés Avantages 73 73 74 74 74 74 XI Formage Electro- Magnétique XI.

1) XI. 2) XI. 3 XI. 3. 1) XI. 3. 2) XI. 3. 3) XI. 4 XI. 4. 1) XI. 4. 2) XI. 4.

3) XI. 4.4 XI. 5 Introduction Principe formage électromagnétique Eléments constitutifs du magnétoformage Générateur Bobine Matrice Applications Soudage .

Sertissage . Formage .

Découpage Avantages et Inconvénients 75 75 76 76 76 76 76 76 77 77 78 78 Techniques de Fabrication Conventionnelles et Avancées E- BAHLOUL 1 UNIVERSITE BATNA-2 Introduction générale Les procédés de fabrication mécanique désignent les moyens mécaniques imaginés et mis en oeuvre par l'utilisateur pour transformer, par le travail, la matière en produits utiles à la société.

On peut concevoir que l'homme exploita d'abord des moyens manuels pour désigner le fait de fabriquer des biens avec des moyens mécaniques. Dans le domaine de la fabrication mécanique, les industriels doivent faire face à de nombreux facteurs défavorables au sein du marché actuel.

Le prix de revient, les délais de livraison demandés sont de plus en plus courts tandis que le prix des matières premières augmente et la qualité doit être d'un niveau bien élevé.

Cependant, l'évolution actuelle des marchés impose le choix pertinent des techniques de fabrication pour en réduire les coûts et chercher la qualité. Les exigences actuelles obligent les fabricants a investir dans les techniques de fabrications avancées pour améliorer la productivité et assurer une qualité bien élevée afin de pouvoir se détacher des processus de fabrication traditionnels, de faire face aux défis et modérer les processus de fabrications pour en réduire les couts. Pour répondre aux exigences; sécurité, efficacité, qualité et productivité, des innovations ont été réalisés afin de mettre en place des machines et des équipements ainsi que des techniques afin de produire des pièces de qualité aussi rapidement et efficacement que possible pour faire face a la concurrence et les innovations impliqués par les progrès technologiques dans tous les domaines. Par conséquent, l'évolutivité rapide des produits et de la concurrence mondiale ont poussé les industrielles à faire des pas supplémentaires et aller chercher de nouvelles techniques de fabrication pour assurer simultanément une haute productivité et une haute qualité de produit. L'évolution dans le domaine de la fabrication, tout comme dans les autres activités humaines, fut lente et hésitante.

Ce n'est qu'au cours de nos jours, que la révolution industrielle a prit place par l'automatisation des procédés de fabrication, et la création d'autres techniques a fin de faire face aux imprévues et contraintes technologiques. L'objectif de cet enseignement est de faire apprendre a l'étudiant les différentes techniques de fabrication de pièces soient conventionnelles ou avancées, afin de comprendre les phénomènes et les sources d'obtention des produits finies. Techniques de Fabrication Conventionnelles et Avancées E- BAHLOUL 2 UNIVERSITE BATNA-2 I.

Fonderie I. 1 Généralités Les pièces et organes constituants les machines proviennent de sources diverses de fabrication tels que forgeage, usinage, fonderie etc.

La technique de fonderie est la plus souvent utilisée car elle est non seulement économique mais : - Elle permet de produire des pièces de formes complexes difficilement réalisables par usinage ou par d'autres procédés. - La série des pièces est identique. - Obtention de pièces massives telles que bâtis, volants etc Fig.

1 Fig. 1 Procédé de Fonderie Le procédé de moulage ou fonderie permet de réaliser des pièces métalliques brutes.

Il consiste à réaliser des pièces par coulée du métal en fusion dans un moule qui comporte l'empreinte de la pièce à obtenir, le métal en se solidifiant, reproduit les contours et dimensions de l'empreinte du moule.

I. 2 Types de moules I. 2.

1) Moule non permanent Dans ce type, on utilise un moule qui doit être détruit à la fin pour extraire la pièce.

Le matériau constituant le moule peut être du sable, plâtre et matériaux semblables avec l'addition d'un liant.

Techniques de Fabrication Conventionnelles et Avancées E- BAHLOUL 3 UNIVERSITE BATNA-2 Avec ce type de moule, il est possible d'avoir des géométries plus complexes car on peut casser le moule pour extraire la pièce I. 2.

2) Moule permanent Le moule permanent peut être utilisé plusieurs fois pour produire plusieurs pièces, il est généralement fabriqué en métal ou plus rarement en céramique réfractaire.

Dans ce type, les formes sont limitées car il est nécessaire de pouvoir ouvrir le moule pour extraire la pièce.

D'autre part, les procédés à moule permanant sont plus économiques en grande série. I. 2.

3) Propriétés souhaitées pour un moule • Rigidité: pour conserver la forme de l'empreinte et pour résister à l'érosion. • Stabilité thermique: pour éviter la formation de fissure au contact du métal chaud. • Perméabilité: pour permettre à l'air chaud et aux gaz de filtrer au travers du sable. • Réutilisabilité du moule I.

3) Procédés de moulage En général, le choix des procédés de moulage dépend du métal à couler, la température de fusion du métal coulé doit être inférieure à la température de fusion du matériau constituant le moule.

I.3. 1 Moulage en sable Le moulage en sable est le procédé le plus ancien et convient presque pour tous les métaux et alliages de moulage.

Il s'adapte bien aux petites séries de production et surtout pour les pièces de grandes dimensions.

Le moulage en sable consiste à couler le métal en fusion dans l'empreinte du moule en sable réalisée d'après un modèle ayant la forme de la pièce à obtenir.

Un moule simple est constitué de deux parties Fig. 2: Fig. 2 Procédé de moulage en sable Le moulage en sable est caractérisé par les opérations suivantes: a.

Confection du modèle : mise en place du modèle dans le châssis remplit de sable. b. Extraction du modèle et confection des attaches de coulée.

Techniques de Fabrication Conventionnelles et Avancées E- BAHLOUL 4 UNIVERSITE BATNA-2 c.

Coulée dans le moule jusqu'à remplissage de l'empreinte. Après refroidissement, la pièce est sortie pour subir les différentes opérations de finition. I.3.1.

1) Sable du moulage Le sable utilisé dans le moulage doit résister à la température de coulée du métal et ne s'oppose pas au passage des gaz produits au moment de la coulée, il se compose en général de: (86-96%) Sable quartzeux: infusible en contact avec le métal liquide. (3-10%) Argile bentonite: lie les grains de sable entre eux et empêche le moule de se détériorer après enlèvement du modèle. Le noir de fonderie (charbon de bois pulvérisé 2-6%): qui brûle en contact du métal en fusion et donne ainsi au moule la perméabilité nécessaire à l'évacuation des gaz.

I.3.

2) Moulage en carapace Ce procédé de moulage a été développé en Allemagne vers 1940, il consiste à fabriquer un moule par le billet d'une fine couche de sable aggloméré au moyen d'une résine thermodurcissable.

Le moule est constitué généralement de deux coquilles appelées carapaces ou masques. Fig. 3 Fig. 3 Procédé de Moulage en carapace I.3.

3) Moulage à la cire perdue L'expérience à montrer qu'un tel moule, même si les différentes parties sont assemblées avec beaucoup de soins, ne nous permet pas d'atteindre une grande précision dimensionnelle.

De ce fait est parvenue l'idée de faire un moule en une seule pièce pour obtenir un moulage très précis.

Le moulage à la cire perdue est un moulage de précision dont le but est d'éviter l'usinage partiellement ou totalement après moulage.

Il s'est conservé au départ pour la fonderie artistique et s'est perfectionné de nos jours pour la coulée de bijouterie et la fabrication de prothèses dentaires en or ou en acier inoxydable exigeant une grande précision.

Il s'est enfin étendu à la production de petites pièces mécaniques à partir de tous les alliages.

Techniques de Fabrication Conventionnelles et Avancées E- BAHLOUL 5 UNIVERSITE BATNA-2 Pour fabriquer le moule on utilise un modèle en cire qui est ensuite recouvert de matériau réfractaire.

La cire est ensuite fondue et évacuée par gravité du moule. On coule ensuite le métal dans l' empreinte.

Fig. 4 C'est un procédé de précision qui permet de réaliser des pièces d' une grande précision.

Il est à noter que la cire est recyclable.

D' autre part c' est un procédé qui comporte de nombreuses étapes et couteux. Fig. 4 Procédé du moulage à la cire perdue I.3.

4) Moulage en coquille Le moulage en coquille est un procédé qui permet de couler par gravité le métal en fusion directement dans un moule métallique en fonte ou en acier appelé coquille.

Ce type de moulage est destiné pour la réalisation de pièces compliquées en métaux et alliages ferreux (fonte grise et acier) et alliages non ferreux à point de fusion relativement bas.

Le moule est constitué de deux ou plusieurs parties appelées chapes, formant l'empreinte, de trou de coulée, les chapes sont solidement assemblées pendant la coulée du métal afin d'éviter leur séparation. Fig. 5 Procédé du moulage en coquilles Techniques de Fabrication Conventionnelles et Avancées E- BAHLOUL 6 UNIVERSITE BATNA-2 I.

4) Modes de moulage En plus des différentes catégories de moules, l'injection de la coulée se fait selon plusieurs modes.

I.4.

1) Moulage en coquille sous pression Le métal liquide est injecté sous haute pression dans le moule, la pression est maintenue pendant la solidification, ensuite le moule est ouvert et la pièce injectée Fig.6. Fig. 6 Procédé du moulage en coquilles sous pression.

I.4.

2) Moulage par centrifugation Ce procédé utilise un mécanisme qui entraîne une rotation à grande vitesse.

Les forces d'inertie distribuent le métal liquide dans l'empreinte Fig. 7.

Le métal liquide est coulé dans un moule rotatif pour produire des tubes. Fig. 7 Procédé du moulage par centrifugation Techniques de Fabrication Conventionnelles et Avancées E- BAHLOUL 7 UNIVERSITE BATNA-2 II Mise en forme par déformation plastique II.

1) Définition de la déformation plastique Lorsqu'on tire ou on soumet un matériau a des sollicitations, la structure interne du matériau va se comporter selon l'intensité de ces efforts.

Alors les pressions internes dans le matériau représentent l'intensité de la contrainte (F/S).

Au départ la structure a un comportement dit élastique qui présente une déformation non permanente.

Au delà de la limite élastique (les contraintes augmentent), les déformations plastiques interviennent, ce qui autorise la mise en forme.

II.

2) Mise en forme Le procédé de mise en forme a pour but de produire des pièces mécaniques ébauchées ou finies.

Cette mise en forme s'effectue a froid ou a chaud par le billet d'efforts supérieurs à la limite élastique.

La mise en forme d'un matériau s'effectue à l'état solide par déformation plastique, selon deux configurations ; la première regroupe les techniques de déformation a froid opérant à température ambiante.

On distingue deux genres de pièces, minces et massives.

La deuxième catégorie, regroupe les techniques qui s'effectuent à chaud, c'est-à-dire a une température inferieure à la température de fusion du matériau.

Le chauffage du matériau a pour objectif d'abaisser la limite élastique pour que le matériau devient plus malléable avec des efforts moins intenses.

Ce qui autorise des amplitudes de déformation plus importantes sans risque de rupture. Ces techniques s'appliquent principalement à la mise en forme des pièces robustes. On distingue plusieurs techniques de mise en forme de pièces Fig.

1 Fig. 1 Techniques de mise en forme par déformation plastique Techniques de Fabrication Conventionnelles et Avancées E- BAHLOUL 8 UNIVERSITE BATNA-2 II.

3) Techniques de mise en forme par déformation plastique Les techniques de mise en forme par déformation plastique ont pour but de produire des pièces de différentes formes à savoir ; les pièces de formes quelconques ou complexes Fig. 2.a ou bien les tubes et les barres étirées ou laminées Fig.2.b.

Ces techniques sont citées et expliquées comme suit: a b Fig.

2) Représentation des produits réalisés par déformation plastique: a. par matriçage, estompage et