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LES MATERIAUX
LES MATERIAUX

• Objectifs
• Introduction
• Manipulations
LES MATERIAUX


         Objectifs:
A partir de la partie opératoire d'un système et /ou de
son dossier technique, l'étudiant doit être capable de :
    Reconnaître les matériaux usuels ( aciers, fontes,
 alliages de cuivre, alliages d’aluminium ).
  Interpréter la désignation normalisée d’un matériau.
LES MATERIAUX



INTRODUCTION
Etat de la matière


         Etat liquide                               Etat solide                    Poudre
          Moulage                                   Façonnage                     Frittage


    Moule         Moule non
   Permanent      Permanent
* En coquille   *A modèle permanent *A Moule fusible
sous pression   -En sable           -Cire perdue
* En coquille   -En céramique
par gravité     -En carapace
* Centrifuge


  Sans enlèvement de matière           Avec enlèvement de matière      Par liaisons permanentes
              Formage                Découpage               Usinage          Assemblage

                                                                                * Soudage
                                    * Cisaillage
                                                                                * Collage
                                    * Oxycoupage
    Métaux                                                                      * Rivetage
                        Métaux en   * Poinçonnage
    massifs              feuilles
                   * Pliage
  * Laminage
                   * Emboutissage
  * Estampage
  * Forgeage       * Fluotournage
Non conventionnel         Abrasion
Par coupe à l’outil
                                                                     * Meulage
     tranchant                                                       * Rectification
                                                                     * polissage

 * Tournage
                      Energie mécanique       Energie chimique    Thermochimique
 * Fraisage
                                              * Chimique          * Laser
 * Perçage            * Jet d’eau
                                              * Electrochimique   * Electroérosion
                      * Jet d’eau + abrasif
LES FONTES                       LES ACIERS




               LES PRINCIPAUX
                   MATERIAUX
                   UTILISES EN
                   MECANIQUE
 LES ALLIAGES A                    LES CUIVRES ET
                                 ALLIAGES DE CUIVRE
BASE D’ALUMINIUM
Procédé d’obtention

            Minerai de fer


                             Charbon
  Fondant       Haut          à coke


 Fonte       Fourneau           Laitier
 C%>2

                 Addition              Acier
Affinage                               C%<2
             éléments d’alliage
LES FONTES
- Composition : FER + CARBONE (% compris entre 2.5 et 6)
- Caractéristiques : T° de fusion entre 1100°C et 1300°C
                         Masse volumique 7800 Kg / m3
- Hachures utilisés dans un dessin d’ensemble :



                             Fontes malléables

     Fontes à graphite                           Fontes à graphite
        lamellaire                                 sphéroïdale
LES FONTES A GRAPHITE LAMELLAIRE


                Désignation normalisée


Exemple :           EN-GJL 400

 Fonte à graphite
    lamellaire                    Résistance minimale à la
                                   rupture Rr en N/mm2
LES FONTES A GRAPHITE SPHEROIDALE


                   Désignation normalisée


 Exemple :           EN-GJS 400 - 15

Fonte à graphite
  sphéroïdale                                 % de l’allongement
                                                après rupture


                       Résistance minimale à la
                               rupture
LES FONTES MALLEABLES
1- LES FONTES MALLEABLES A CŒUR BLANC :
  Exemple :         EN-GJMW 450 7
Fontes malléables                                 % de l’allongement
  à cœur blanc                                      après rupture

                    Résistance minimale à la rupture en N/mm2
2- LES FONTES MALLEABLES A CŒUR NOIR :
 Exemple :            EN-GJMB 350 10
Fontes malléables                                  % de l’allongement
  à cœur noir                                        après rupture

                    Résistance minimale à la rupture en N/mm2
LES ACIERS
- Composition : FER + CARBONE (% compris entre 0.1 et 2)
- Caractéristiques : T° de fusion entre 1300°C et 1500C°
                         Masse volumique 7800 Kg / m3
- Hachures utilisés dans un dessin d’ensemble :




        Classification                        Classification
         par emploi                     par composition chimique
Les aciers
                       faiblement alliés
   Les aciers                              Les aciers
fortement alliés                           non alliés




                   CLASSIFICATION
             PAR COMPOSITION
                     CHIMIQUE
LES ACIERS NON ALLIES

                 Désignation normalisée


Exemple :               C 40

    Aciers non allié
                                % de carbone
LES ACIERS FAIBLEMENT ALLIES
  Pour ces aciers aucun élément n’a une teneur supérieure à 5%
  Leur teneur en manganèse est égale ou supérieure à 1%
                     Désignation normalisée

   Exemple :            35 Ni Cr Mo 16 - 4

 % de carbone                         % des éléments d’addition
                                      multiplié par un facteur
  Symbole des éléments          Éléments d’addition                    Facteurs
 d’addition dans l’ordre        Cr, Co, Mn, Ni, Si, W                     4

des teneurs décroissantes       Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti,V, Zr      10
                                Ce, N, P, S                              100
                                B                                        1000
LES ACIERS FORTEMENT ALLIES
Pour ces aciers un élément au moins a une teneur supérieure
ou égale à 5%
                    Désignation normalisée

 Exemple :             X 6 Cr Mo 24 - 11

   Acier
 fortement                              % des éléments d’addition
    allié

                                   Symbole des éléments
 % de carbone                     d’addition dans l’ordre
multiplié par 100                des teneurs décroissantes
Les aciers            Les aciers de
d’usage général     construction mécanique




      CLASSIFICATION
            PAR EMPLOI
LES ACIERS D’USAGE GENERAL



                 Désignation normalisée

  Exemple :            S 235
Aciers d’usage
   générale                       Limite élastique Re
                                      en N/mm2
LES ACIERS DE CONSTRUCTION MECANIQUE



                 Désignation normalisée


    Exemple :          E 295
 Aciers construction
                                Limite élastique Re en
     mécanique
                                        N/mm2
LES CUIVRES ET LES ALLIAGES DE CUIVRE


- Caractéristiques : T° de fusion entre 1000°C et 1200°C
                         Masse volumique 8900 Kg / m3

- Hachures utilisés dans un dessin d’ensemble :




        Classification                        Classification
          du cuivre                       des alliages de cuivre
LES CUIVRES


             Usage électrique               Usage mécanique




Non soudable            Soudable    Non soudable      Soudable




 Exemple :              Exemple :     Exemple :        Exemple:
  Cu/a1                  Cu/c1         Cu/c3            Cu/b
LES ALLIEGES DE CUIVRE

                      ETAIN


                      CUIVRE


                      CUIVRE


                      ZINC
Désignations
LES LAITONS

Exemple :    Cu Zn 39 Pb 2

   Cuivre                          % des éléments d’addition

             Éléments d’addition


             LES BRONZES
Exemple :      Cu Sn 8 Pb
    Cuivre
                                    % des éléments d’addition

              Éléments d’addition
L’ALUMUNIUM ET SES ALLIAGES

- Caractéristiques : T° de fusion entre 600°C et 700°C
                    Masse volumique 2700 Kg / m3

- Hachures utilisés dans un dessin d’ensemble :




                          Aluminium
                          de fonderie
ALUMINIUM DE FONDERIE


             Désignation normalisée

Exemple :
                    A Ŕ S 13


                                % des éléments
                                 d’addition
    Lettre «A»
    représente
   l’aluminium             Éléments d’addition
LES MATERIAUX


MANIPULATIONS
  • M1 : Meule à main.
  • M2 : Poupée mobile.
  • M3 : Etau d’établi.
M1: Meule à main
M1 : MEULE A MAIN
  - Dans ce système existe il des pièces en fonte?
    Oui.
  - Si oui, indiquez leurs repères et écrivez leurs
désignations. Corps rep (7). EN GJL 200
  - A l’aide du support de cours, interprétez la
désignation suivante.
                      EN GJL 200

Fonte à graphite lamellaire        Rr=200 N/mm2
M1 : MEULE A MAIN
- Quels sont les autres types de fonte ?

   Fonte malléable à cœur noir.

  Fonte malléable à cœur blanc.

  Fonte à graphite sphéroïdal.
M1 : MEULE A MAIN
  - Sur le dessin d’ensemble coloriez en rouge les
pièces en acier d’usage général.
    Ecrou rep (6) et Rondelle rep (9).
  - A l’aide du support de cours, interprétez la
désignation suivante: S 185

Acier d’usage général       Re=185 N/mm2
  - Il existe aussi des aciers dont la désignation
commence par E. Expliquez cette désignation.
  Ce sont des aciers de construction.
M1 : MEULE A MAIN
  - Sur le dessin d’ensemble coloriez en bleu les
pièces en acier non allié.
    Roues dentées rep (2) et rep (5).
  - A l’aide du support de cours, interprétez la
désignation suivante: C 35

  0,35 % de carbone           Teneur en carbone
  - Pourquoi cet acier est dit non allié ?
  Car il ne contient pas d’éléments
  d’addition .
M1 : MEULE A MAIN
  - Sur le dessin d’ensemble coloriez en vert les
pièces en acier faiblement allié.
    Pièces rep(3) et rep(4). 30 Cr Ni Mo 8
  - A l’aide du support de cours, interpréter cette
désignation.
                30 Cr Ni Mo 8
0.3% de carbone
  2% de chrome                   Teneur en chrome

           Nickel                Molybdène
M1 : MEULE A MAIN
  - A l’aide du support de cours, interpréter cette
désignation.
                  X 5 Cr Ni 18 10
Acier fortement
     allié                       Teneur en nickel

0.05% de carbone               Teneur en chrome

   18% de chrome             10% de nickel
M1 : MEULE A MAIN
  - A partir du dessin d’ensemble et de sa
nomenclature, indiquer les pièces en cuivre.
    Coussinet rep (1) et bague rep (8).
  - Ecriver et expliquer leurs désignation.
                    Cu Sn 35
    Métal de base              % d’étain
      (cuivre)
                         35% d’étain
M1 : MEULE A MAIN
                  Cu Sn 8 Pb
  Métal de base
    (cuivre)                  Traces de plomb

        8% d’étain            % d’étain

- Quel est le rôle de ces pièces?
  Diminuer le frottement et subir l’usure.
M2: Poupée mobile
M2 : POUPEE MOBILE
  1- Les pièces rep (4-14) sont en fonte.
  Choisissez parmi ces désignations celle qui est
convenable.

 S 185     EN-GJL 250-7         EN AW-Al Si 13

  2- Expliquez la désignation choisie.
Fonte à graphite lamellaire avec Rr = 250 N/mm2
et A% = 7% .
M2 : POUPEE MOBILE
  3- La pièce rep (11) est en alliage de cuivre.
   - Choisissez parmi ces désignation celle qui
est convenable.
   Cu Sn 14 Pb 9              EN AW-Al Si 13
              EN-GJMB 600-4
  4- Indiquez si cet alliage de cuivre est du laiton
ou bien du bronze et pourquoi.
C’est du bronze car c’est du cuivre à lequel on a
ajouté de l’étain .
M2 : POUPEE MOBILE
 5- Compléter le tableau suivant.
Rep    Composition chimique           Désignation
      Acier fortement allié avec
3     0.06% de carbone, 18% de      X 6 Cr Ni 18-9
      chrome et 9% de nickel.

      Fonte à graphite lamellaire
      ayant une résistance mini à
4     la rupture Rr=250 N/mm2 et    EN GJL 250 -7
      un allongement après la
      rupture de 7%.
M2 : POUPEE MOBILE
Rep     Composition chimique          Désignation
      Acier non allié avec 0.38%
7     de carbone.
                                       C 38
      Acier d’usage général avec
9     Re= 185 N/mm2 .
                                       S 185
      Cuivre avec 14% d’étain et
11    9% de plomb.                  Cu Sn 14 Pb 9
      Acier faiblement allié avec
      0.38% de carbone et 1% de
18    chrome et quelques traces
                                     38 Cr Pb 4
      de plomb.
M3: Etau d’établi

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  • 2. LES MATERIAUX • Objectifs • Introduction • Manipulations
  • 3. LES MATERIAUX Objectifs: A partir de la partie opératoire d'un système et /ou de son dossier technique, l'étudiant doit être capable de :  Reconnaître les matériaux usuels ( aciers, fontes, alliages de cuivre, alliages d’aluminium ).  Interpréter la désignation normalisée d’un matériau.
  • 5. Etat de la matière Etat liquide Etat solide Poudre Moulage Façonnage Frittage Moule Moule non Permanent Permanent * En coquille *A modèle permanent *A Moule fusible sous pression -En sable -Cire perdue * En coquille -En céramique par gravité -En carapace * Centrifuge Sans enlèvement de matière Avec enlèvement de matière Par liaisons permanentes Formage Découpage Usinage Assemblage * Soudage * Cisaillage * Collage * Oxycoupage Métaux * Rivetage Métaux en * Poinçonnage massifs feuilles * Pliage * Laminage * Emboutissage * Estampage * Forgeage * Fluotournage
  • 6. Non conventionnel Abrasion Par coupe à l’outil * Meulage tranchant * Rectification * polissage * Tournage Energie mécanique Energie chimique Thermochimique * Fraisage * Chimique * Laser * Perçage * Jet d’eau * Electrochimique * Electroérosion * Jet d’eau + abrasif
  • 7. LES FONTES LES ACIERS LES PRINCIPAUX MATERIAUX UTILISES EN MECANIQUE LES ALLIAGES A LES CUIVRES ET ALLIAGES DE CUIVRE BASE D’ALUMINIUM
  • 8. Procédé d’obtention Minerai de fer Charbon Fondant Haut à coke Fonte Fourneau Laitier C%>2 Addition Acier Affinage C%<2 éléments d’alliage
  • 9.
  • 10. LES FONTES - Composition : FER + CARBONE (% compris entre 2.5 et 6) - Caractéristiques : T° de fusion entre 1100°C et 1300°C Masse volumique 7800 Kg / m3 - Hachures utilisés dans un dessin d’ensemble : Fontes malléables Fontes à graphite Fontes à graphite lamellaire sphéroïdale
  • 11. LES FONTES A GRAPHITE LAMELLAIRE Désignation normalisée Exemple : EN-GJL 400 Fonte à graphite lamellaire Résistance minimale à la rupture Rr en N/mm2
  • 12. LES FONTES A GRAPHITE SPHEROIDALE Désignation normalisée Exemple : EN-GJS 400 - 15 Fonte à graphite sphéroïdale % de l’allongement après rupture Résistance minimale à la rupture
  • 13. LES FONTES MALLEABLES 1- LES FONTES MALLEABLES A CŒUR BLANC : Exemple : EN-GJMW 450 7 Fontes malléables % de l’allongement à cœur blanc après rupture Résistance minimale à la rupture en N/mm2 2- LES FONTES MALLEABLES A CŒUR NOIR : Exemple : EN-GJMB 350 10 Fontes malléables % de l’allongement à cœur noir après rupture Résistance minimale à la rupture en N/mm2
  • 14. LES ACIERS - Composition : FER + CARBONE (% compris entre 0.1 et 2) - Caractéristiques : T° de fusion entre 1300°C et 1500C° Masse volumique 7800 Kg / m3 - Hachures utilisés dans un dessin d’ensemble : Classification Classification par emploi par composition chimique
  • 15. Les aciers faiblement alliés Les aciers Les aciers fortement alliés non alliés CLASSIFICATION PAR COMPOSITION CHIMIQUE
  • 16. LES ACIERS NON ALLIES Désignation normalisée Exemple : C 40 Aciers non allié % de carbone
  • 17. LES ACIERS FAIBLEMENT ALLIES Pour ces aciers aucun élément n’a une teneur supérieure à 5% Leur teneur en manganèse est égale ou supérieure à 1% Désignation normalisée Exemple : 35 Ni Cr Mo 16 - 4 % de carbone % des éléments d’addition multiplié par un facteur Symbole des éléments Éléments d’addition Facteurs d’addition dans l’ordre Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4 des teneurs décroissantes Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti,V, Zr 10 Ce, N, P, S 100 B 1000
  • 18. LES ACIERS FORTEMENT ALLIES Pour ces aciers un élément au moins a une teneur supérieure ou égale à 5% Désignation normalisée Exemple : X 6 Cr Mo 24 - 11 Acier fortement % des éléments d’addition allié Symbole des éléments % de carbone d’addition dans l’ordre multiplié par 100 des teneurs décroissantes
  • 19. Les aciers Les aciers de d’usage général construction mécanique CLASSIFICATION PAR EMPLOI
  • 20. LES ACIERS D’USAGE GENERAL Désignation normalisée Exemple : S 235 Aciers d’usage générale Limite élastique Re en N/mm2
  • 21. LES ACIERS DE CONSTRUCTION MECANIQUE Désignation normalisée Exemple : E 295 Aciers construction Limite élastique Re en mécanique N/mm2
  • 22. LES CUIVRES ET LES ALLIAGES DE CUIVRE - Caractéristiques : T° de fusion entre 1000°C et 1200°C Masse volumique 8900 Kg / m3 - Hachures utilisés dans un dessin d’ensemble : Classification Classification du cuivre des alliages de cuivre
  • 23. LES CUIVRES Usage électrique Usage mécanique Non soudable Soudable Non soudable Soudable Exemple : Exemple : Exemple : Exemple: Cu/a1 Cu/c1 Cu/c3 Cu/b
  • 24. LES ALLIEGES DE CUIVRE ETAIN CUIVRE CUIVRE ZINC Désignations
  • 25. LES LAITONS Exemple : Cu Zn 39 Pb 2 Cuivre % des éléments d’addition Éléments d’addition LES BRONZES Exemple : Cu Sn 8 Pb Cuivre % des éléments d’addition Éléments d’addition
  • 26. L’ALUMUNIUM ET SES ALLIAGES - Caractéristiques : T° de fusion entre 600°C et 700°C Masse volumique 2700 Kg / m3 - Hachures utilisés dans un dessin d’ensemble : Aluminium de fonderie
  • 27. ALUMINIUM DE FONDERIE Désignation normalisée Exemple : A Ŕ S 13 % des éléments d’addition Lettre «A» représente l’aluminium Éléments d’addition
  • 28. LES MATERIAUX MANIPULATIONS • M1 : Meule à main. • M2 : Poupée mobile. • M3 : Etau d’établi.
  • 29. M1: Meule à main
  • 30. M1 : MEULE A MAIN - Dans ce système existe il des pièces en fonte? Oui. - Si oui, indiquez leurs repères et écrivez leurs désignations. Corps rep (7). EN GJL 200 - A l’aide du support de cours, interprétez la désignation suivante. EN GJL 200 Fonte à graphite lamellaire Rr=200 N/mm2
  • 31. M1 : MEULE A MAIN - Quels sont les autres types de fonte ? Fonte malléable à cœur noir. Fonte malléable à cœur blanc. Fonte à graphite sphéroïdal.
  • 32. M1 : MEULE A MAIN - Sur le dessin d’ensemble coloriez en rouge les pièces en acier d’usage général. Ecrou rep (6) et Rondelle rep (9). - A l’aide du support de cours, interprétez la désignation suivante: S 185 Acier d’usage général Re=185 N/mm2 - Il existe aussi des aciers dont la désignation commence par E. Expliquez cette désignation. Ce sont des aciers de construction.
  • 33. M1 : MEULE A MAIN - Sur le dessin d’ensemble coloriez en bleu les pièces en acier non allié. Roues dentées rep (2) et rep (5). - A l’aide du support de cours, interprétez la désignation suivante: C 35 0,35 % de carbone Teneur en carbone - Pourquoi cet acier est dit non allié ? Car il ne contient pas d’éléments d’addition .
  • 34. M1 : MEULE A MAIN - Sur le dessin d’ensemble coloriez en vert les pièces en acier faiblement allié. Pièces rep(3) et rep(4). 30 Cr Ni Mo 8 - A l’aide du support de cours, interpréter cette désignation. 30 Cr Ni Mo 8 0.3% de carbone 2% de chrome Teneur en chrome Nickel Molybdène
  • 35. M1 : MEULE A MAIN - A l’aide du support de cours, interpréter cette désignation. X 5 Cr Ni 18 10 Acier fortement allié Teneur en nickel 0.05% de carbone Teneur en chrome 18% de chrome 10% de nickel
  • 36. M1 : MEULE A MAIN - A partir du dessin d’ensemble et de sa nomenclature, indiquer les pièces en cuivre. Coussinet rep (1) et bague rep (8). - Ecriver et expliquer leurs désignation. Cu Sn 35 Métal de base % d’étain (cuivre) 35% d’étain
  • 37. M1 : MEULE A MAIN Cu Sn 8 Pb Métal de base (cuivre) Traces de plomb 8% d’étain % d’étain - Quel est le rôle de ces pièces? Diminuer le frottement et subir l’usure.
  • 39. M2 : POUPEE MOBILE 1- Les pièces rep (4-14) sont en fonte. Choisissez parmi ces désignations celle qui est convenable. S 185 EN-GJL 250-7 EN AW-Al Si 13 2- Expliquez la désignation choisie. Fonte à graphite lamellaire avec Rr = 250 N/mm2 et A% = 7% .
  • 40. M2 : POUPEE MOBILE 3- La pièce rep (11) est en alliage de cuivre. - Choisissez parmi ces désignation celle qui est convenable. Cu Sn 14 Pb 9 EN AW-Al Si 13 EN-GJMB 600-4 4- Indiquez si cet alliage de cuivre est du laiton ou bien du bronze et pourquoi. C’est du bronze car c’est du cuivre à lequel on a ajouté de l’étain .
  • 41. M2 : POUPEE MOBILE 5- Compléter le tableau suivant. Rep Composition chimique Désignation Acier fortement allié avec 3 0.06% de carbone, 18% de X 6 Cr Ni 18-9 chrome et 9% de nickel. Fonte à graphite lamellaire ayant une résistance mini à 4 la rupture Rr=250 N/mm2 et EN GJL 250 -7 un allongement après la rupture de 7%.
  • 42. M2 : POUPEE MOBILE Rep Composition chimique Désignation Acier non allié avec 0.38% 7 de carbone. C 38 Acier d’usage général avec 9 Re= 185 N/mm2 . S 185 Cuivre avec 14% d’étain et 11 9% de plomb. Cu Sn 14 Pb 9 Acier faiblement allié avec 0.38% de carbone et 1% de 18 chrome et quelques traces 38 Cr Pb 4 de plomb.