CHEN Shiyuan SM03 - DAUGUET Michel MT03

Projet de MQ05 :
Choix des matériaux pour

Une poêle parfaite

1
15 Juin 2012

Se...
Introduction
• Pourquoi prendre ce sujet ?
o Objet du quotidien qui soulève plusieurs problématiques
o Des notions peu con...
Plan de soutenance
• Le cahier des charges
• 1. Le récipient
• 2. Le revêtement
• 3. Le manche
3
Le cahier des charges
Contraintes  Composants
Grande série : Procédé simple
Contact alimentaire
Tenue aux hautes T°C (≈350...
1. Le récipient
• Minimiser la distorsion thermique :
o Objectif : Le matériau doit conduire la chaleur
o Astreinte : Le m...
1. Le récipient
• Liste des étapes pour choisir le matériau du récipient :
o Étape 1 : Conducteur de chaleur  λ ▲

o Étap...
7
1. Le recipient
Critères  Matériaux
Transmission de
chaleur
Procédé de fabrication
Masse (g)
Prix (euro)
Résistance à la
c...
2. Le revêtement
• Minimiser la tension de surface:
o Objectif : Le matériau doit être le plus antiadhésif possible donc a...
2. Le revêtement
• Liste des étapes pour choisir le matériau du revêtement :
o Étape 1 : Résistance à la corrosion / T °C ...
11
2. Le revêtement
Critères  Matériaux

PTFE

Vitro
céramique
Très bonne

Carbone
vitreux
Excellente

Coef.

Tenue aux haute...
3. Le manche
• Maximiser la résistance à la flexion :
o Objectif : Minimiser la masse
o Astreinte : Le matériau doit résis...
3. Le manche
• Liste des étapes pour choisir le matériau du récipient :
o Étape 1 : Non inflammable / T°C max d’utilisatio...
15
3. Le manche
Critères  Matériaux

PCT

PET

PF

Coef.

Tenue aux hautes T°C
Déformation thermique (10-4m)

Bonne

Mauvaise...
Conclusion
• Ce que l’on retient de notre projet
o De nouvelles notions
o La méthode Ashby

• Points noirs de notre projet...
Conclusion
• Un choix des matériaux cohérent avec la réalité?

• Récipient :
o Inox ferritique
o Alliage aluminium 3000

•...
Merci de votre
attention
19
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

La poêle parfaite

720 vues

Publié le

Choix des matériaux pour une poêle :
- Définition des différentes parties de la poêle à analyser
- Réalisation du cahier des charges (contraintes en fonction des composants)
- Calcul des indices de performance par la méthode Ashby
- Sélection des matériaux avec le logiciel CES Selector
- Comparaison des matériaux trouvés avec les matériaux utilisés dans l'industrie

Publié dans : Technologie
0 commentaire
0 j’aime
Statistiques
Remarques
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Aucun téléchargement
Vues
Nombre de vues
720
Sur SlideShare
0
Issues des intégrations
0
Intégrations
6
Actions
Partages
0
Téléchargements
0
Commentaires
0
J’aime
0
Intégrations 0
Aucune incorporation

Aucune remarque pour cette diapositive

La poêle parfaite

  1. 1. CHEN Shiyuan SM03 - DAUGUET Michel MT03 Projet de MQ05 : Choix des matériaux pour Une poêle parfaite 1 15 Juin 2012 Semestre Printemps 2012
  2. 2. Introduction • Pourquoi prendre ce sujet ? o Objet du quotidien qui soulève plusieurs problématiques o Des notions peu connues • Notre démarche : o o o o Analyse des notions requises Réalisation du cahier des charges Application de la méthode Ashby Comparaison des matériaux trouvés 2
  3. 3. Plan de soutenance • Le cahier des charges • 1. Le récipient • 2. Le revêtement • 3. Le manche 3
  4. 4. Le cahier des charges Contraintes Composants Grande série : Procédé simple Contact alimentaire Tenue aux hautes T°C (≈350°C) Fonction : Conducteur / Isolant Bon marché Praticité : Léger Résistance à un effort mécanique Compression / Flexion Résistance à la corrosion Antiadhésif Anti-abrasion Respect de l’environnement Compatibilité avec l’induction Le récipient 5 Le revêtement 5 Le manche 5 5 5 4 5 4 5 5 4 1 1 0 2 0 4 5 3 4 5 2 0 3 1 1 5 4 5 1 0 0 0 0 1 0 4
  5. 5. 1. Le récipient • Minimiser la distorsion thermique : o Objectif : Le matériau doit conduire la chaleur o Astreinte : Le matériau ne doit pas se déformer sous de hautes températures o On utilise la conduction pour une surface plane et l’équation du coefficient de dilatation thermique linéaire : Densité de flux thermique φ = - λ * (ΔT / e) Déformation thermique α = (1 / e) * (Δe / ΔT) P = εth / ΔT Idp = λ / α = - (φ * e) / εth 5
  6. 6. 1. Le récipient • Liste des étapes pour choisir le matériau du récipient : o Étape 1 : Conducteur de chaleur  λ ▲ o Étape 2 : Distorsion thermique  λ / α ▲ o Étape 3 : Résistance à la corrosion / T°C max d’utilisation (limite sous CES) o Étape 4 : Emmagasiner l’énergie thermique  Cp / Cm ▲ o Étape 5 : Résistance aux chocs thermiques  Re / (α*E) ▲ o Étape 6 : Dur sous hautes températures  (α * E) / HV ▼ o Étape 7 : Empreinte carbone  (CO2 / kg) / Cm ▼ 6
  7. 7. 7
  8. 8. 1. Le recipient Critères Matériaux Transmission de chaleur Procédé de fabrication Masse (g) Prix (euro) Résistance à la corrosion Contact alimentaire Alliage Cu Très bonne Alliage Al Excellente Acier inox Moyenne Coef. 4 Très malléable 798 - 1 833 1,96 - 4,5 Très bonne Très malléable 266 - 2 012 1,47 - 11,16 Bonne Moins malléable 1 036 - 1 682 2,18 - 3,53 Excellente 5 4 5 2 Incertain Des doutes Aucune étude 5 Compatibilité induction Respect de l’environnement Résistance à la rayure Nb de points par couleur Total des points Incompatible Mauvaise Bonne 1 Mauvais Moyen Bon 1 Bon 0 Mauvais 1 Moyen 2 3 x 33 36 31 8
  9. 9. 2. Le revêtement • Minimiser la tension de surface: o Objectif : Le matériau doit être le plus antiadhésif possible donc avoir la plus faible tension de surface o On utilise la notion de robustesse pour estimer l’énergie de surface: Robustesse : Vitesse critique de l’énergie de déformation G > 2 * A * Es Gc ≈ 2 * γs γs = A * Es Énergie de surface Ténacité KIC = (E * Gc) ½ Idp = E / KIC² = 1 / Gc ≈ 1 / (2 * γs) 9
  10. 10. 2. Le revêtement • Liste des étapes pour choisir le matériau du revêtement : o Étape 1 : Résistance à la corrosion / T °C max d’utilisation (limite sous CES) o Étape 2 : Antiadhésive  E / KIC² ▲ o Étape 3 : Anti-abrasif  HV ▲ o Étape 4 : Emmagasiner l’énergie thermique  Cp / Cm ▲ o Étape 5 : Dur sous hautes températures  (α * E) / HV ▼ o Étape 6 : Résistance à la compression  Re’ / E ▲ 10
  11. 11. 11
  12. 12. 2. Le revêtement Critères Matériaux PTFE Vitro céramique Très bonne Carbone vitreux Excellente Coef. Tenue aux hautes T°C Mauvaise Contact alimentaire Résistance à la compression Remis en cause 11,2 - 12,3 Excellente Excellente 5 70 - 200 150 - 300 2 Prix (euro) Résistance à la corrosion Respect de l’environnement 8,42 - 16 15,8 - 47,5 Excellente Excellente Recyclable + impactant 8,56 - 13 Excellente - impactant 1 5 1 Antiadhésif ( γs) Anti-abrasion (dureté HV) Procédé / mise en œuvre Nb de points par couleur 2 556 6,2 Simple 0 17 35,5 Complexe 1 97 67,5 Complexe 2 4 5 5 x Total des points 28 42 51 3 12
  13. 13. 3. Le manche • Maximiser la résistance à la flexion : o Objectif : Minimiser la masse o Astreinte : Le matériau doit résister à la flexion encastrée o On utilise l’expression de la flèche due à une flexion encastrée et celle de la masse : Moment quadratique Flèche δ = (F * L3) / (3 * E * I) I = (b * h * h²) / 12 m=ρ*L*h*b δ = (4 * ρ * L4 * F) / (E * m * h²) Idp = ρ / E = (m * h² * δ) / (4 * F * L4) 13
  14. 14. 3. Le manche • Liste des étapes pour choisir le matériau du récipient : o Étape 1 : Non inflammable / T°C max d’utilisation (limite sous CES) o Étape 2 : Bon marché et léger  Cp / ρ ▲ o Étape 3 : Isolant 1 / λ ▲ o Étape 4 : Distorsion thermique  λ / α ▼ o Étape 5 : Résistance aux chocs thermiques  Re / (α*E) ▲ o Étape 6 : Résistant à la flexion encastrée  Re / ρ ▲ o Étape 7 : Résistant à la flexion encastrée  ρ / E▼ o Étape n°8 : Isolant  (ρ * Cp) / λ ▲ o Étape n°9 : Énergie pour mouler le polymère  (Emoulage) / Cm ▲ 14
  15. 15. 15
  16. 16. 3. Le manche Critères Matériaux PCT PET PF Coef. Tenue aux hautes T°C Déformation thermique (10-4m) Bonne Mauvaise Moyenne 4 1,47 0,94 1,41 4 Déformation mécanique (10-4m) 1,95 1,93 1,14 4 Isolant (A en 10-7m²/s) 2,49 2,50 2,16 5 Masse (g) 155 171 184,5 3 Prix (euro) 0,606 0,445 0,488 4 Ténacité Moyen Mauvais Bon 1 Respect de l’environnement Procédé / Mise en oeuvre Nb de points par couleur Total des points + impactant Simple 0 31 - impactant Simple 1 35 ++ impactant 1 Complexe 5 2 37 16
  17. 17. Conclusion • Ce que l’on retient de notre projet o De nouvelles notions o La méthode Ashby • Points noirs de notre projet : o Cohérence thermique entre le revêtement et le métal o Mauvaises estimations et approximations… o Minimiser la capacité calorifique et non la maximiser ! 17
  18. 18. Conclusion • Un choix des matériaux cohérent avec la réalité? • Récipient : o Inox ferritique o Alliage aluminium 3000 • Revêtement : o Carbone amorphe o Beaucoup de polymères 18
  19. 19. Merci de votre attention 19

×