Dans le cadre du BTS Productique Mécanique, un projet est à réaliser au cours de la seconde année de formation. Ce projet est à réaliser en groupe d’étudiants et avec l’aide des professeurs d’atelier.
Au début de la seconde année de BTS Productique, trois projets ont été proposé aux étudiants de ma classe par nos professeurs d’atelier. J’ai opté pour le troisième projet qui est la réalisation d’un galet équipant des solex modifiés pour la compétition.
Je devais réaliser ce projet avec deux autres étudiants de ma classe.
Ce projet a été proposé à la section productique par M. Marc P qui est un ancien élève de cette filière du lycée René Cassin de Noisiel.
Marc est président de l’association PAAC Solex Ile de France et participe à des compétitions de solex.
Dans la suite du dossier sera présenté le projet plus en détail. J’ai consacré une première partie à la présentation du projet pour ensuite expliquer en détails tout ce que j’ai réalisé cette année sur ce dernier.


I. Présentation générale du projet

  1. Contexte initial
  2. Présentation du projet
  3. La répartition des tâches au sein du projet
  4. Présentation des tâches
    a- Le T.I.G
    b- La planification générale prévisionnelle et réelle
    c- La planification personnelle prévisionnelle et réelle
  5. La répartition machine prévisionnelle

II. Etude du projet

  1. Réalisation du dessin de définition
  2. Renseignements matières et traitements associés
  3. Choix des matières et des traitements associés pour la présérie
  4. Achats des matières

III. Industrialisation présérie

  1. Le processus de fabrication
  2. Les A.P.E.F.
  3. Les contrats de phases
  4. Programmations

IV. Production pré-série

  1. Réglage de la machine
  2. Essai du programme
  3. Usinage de la première pièce
  4. Mise au point du programme et corrections dynamiques
  5. Rapport de pré-série

V. Contrôle pré-série

  1. Les moyens de contrôle
  2. Relevé des cotes

VI. Analyse des traitements thermiques et thermochimiques des galets

  1. Relevé des cotes avant traitements
  2. Envoi des galets en traitements
  3. Retour des galets et contrôle
  4. Bilan

VII. Lancement de la série

  1. Choix de la matière et du traitement associé
  2. Choix du processus de fabrication retenu
  3. Programmations
  4. Usinage de la première pièce
  5. Mise au point du programme et corrections dynamiques
  6. Contrôle
  7. Rapport de production
  8. Envoi des pièces en carbonitruration
  9. Rodage

VIII. Calcul des coûts de production

  • Conclusion
  • Annexe 1 :Explication sur les traitements thermiques et thermochimiques


I. Présentation générale du projet
  1. Contexte initial


En deuxième année de BTS Productique Mécanique, les étudiants doivent former des groupes afin de réaliser un projet tout au long de l’année scolaire.
Dans mon établissement, ces projets sont réalisés les vendredi de 8h à 17h. Nous avons à notre disposition l’atelier de production ainsi que le bureau d’étude pour mener à bien les projets dans les meilleures conditions.



2. Présentation du projet

A partir d’un croquis fourni par l’industriel Marc président de l’association PAAC Solex, je devais réaliser avec les deux autres étudiants de mon groupe (Romaric Julien et Bruno) le galet pour des solex de compétition. Nos avions pour tâches :

• La vérification de la cotation
• D’informatiser le dossier BE sous CATIA
• D’industrialiser et de produire les galets.

Les différentes consignes à respecter étaient les suivantes :

• Le galet de compétition doit avoir une dureté de 63HRC et doit être fabriqué dans trois diamètre différents qui sont de 42mm, 44mm et 46mm.
• Nous devions fabriquer 10 galets dans chaque dimension.
• L’industrialisation et le chiffrage des coûts étaient basés sur un plan de production de 30 pièces par mois pendant 5 ans.

Les données de départ étaient :

• Un croquis pour le dossier BE.
• Aucuns fichiers CATIA
• Aucunes données pour le processus
• Aucunes données pour la conception et la réalisation des outillages spécifiques.

Le galet est la pièce permettant la transmission de la motricité à la roue avant. Cet motricité est seulement possible s’il y a un phénomène d’adhérence entre le galet et le pneumatique. C’est pourquoi le galet est composé de rainures.

Schéma :


L’ensemble piston-bielle ( 1 ) entraîne l’arbre de transmission ( 3 ) en rotation sur son axe X qui par la même occasion entraîne le galet ( 2 ) sur cette même rotation qui au contacte du pneu transmet la puissance au sol ce qui fait avancer le solex.


Dessin en 3 D du galet de compétition sur le vilebrequin


Le galet est une pièce importante dans le solex. Il doit résister aux petits cailloux qui se trouvent sur les pistes ainsi qu’à la corrosion. C’est en partie pour ces raisons que la pièce doit subir un traitement thermique ou thermochimique.


Solex d'origine restauré récemment.


Solex de compétition.

En regardant les deux photos, on constate le changement entre un solex d‘origine et un solex de compétition, c’est pour ce dernier que nous avons réalisé des galets.. Le solex de compétition garde le principe de transmission de la puissance sur la roue avant mais avec un galet modifié qui est la pièce que nous avions à fabriquer. Presque toutes les autres pièces peuvent différer d’un solex d’origine.

3. La répartition des tâches au sein du projet

Une fois le projet choisi, il a fallu répartir les tâches au sein du projet. Il a fallu définir un responsable du bureau d’étude, un responsable des achats matières et de la sous-traitance ainsi qu’un responsable métrologie. Avec mon équipe et les professeurs nous avons réparti ces tâches.

Le responsable bureau d’étude est Bruno.
Le responsable métrologie est Romaric.
J’avais pour responsabilité les achats matières ainsi que la sous-traitance.

Nous avons fait une première gamme d’usinage et nous avons déterminé les phases d’usinage de chacun. Les professeurs ont alors établi un cahier des charges pour chacun d’entre nous.

4. Présentation des tâches

a. Le TIG

Mon TIG ( tâches d’intérêts générales ) était le suivant
• Responsable des achats matières.
• Responsable de la sous-traitance des traitements thermiques.
• Responsable du coût global de production.

Marc voulait que l’on réalise les galets en acier Z 160 CDV 12. J’ai alors contacté la société Aciérie de la Seine afin de poser des questions sur ce matériau. Ce matériau est un très bon compromis pour l’utilisation qu’il va avoir mais il est difficilement usinable dans l’atelier de notre lycée. Je me suis ensuite renseigné avec M.BARDOT auprès de la société SALVAT située à Champigny-sur-Marne.
Je me suis alors renseigné auprès de sociétés spécialisées dans les traitements thermiques et thermochimiques afin de trouver une matière qui une fois traitée aurait des caractéristiques proches de la première matière demandée par l’industriel Marc.

Ceci est un aperçu du travail que j’ai réalisé dans le cadre du TIG. J’expliquerai dans la suite du dossier les différentes étapes qui ont été nécessaires aux choix des matières, des traitements associés à celles-ci ainsi qu’aux choix des sociétés qui nous ont vendu les matériaux et celles qui ont réalisé les traitements thermiques sur les galets de solex destinés à la compétition.

b. La planification générale prévisionnelle et réelle

La planification générale a été faite par le groupe du projet.
J’ai discuté avec mes deux collègues sur le temps que prendrait chaque étape pour mener à bien la réalisation du projet. A la fin du mois d’octobre nous avons rédigé ensemble un planning général prévisionnel. Sur le même document nous avons réalisé le planning général réel car tout ne s’est pas passé comme nous l’avions prévu, ce qui est normal. Il y a toujours des petits incidents de commandes et des retards dus à des absences de personnes du groupe ou de professeurs. Le sujet au départ paraissait simple mais en fait il nous a posé quelques difficultés.
Sur ce planning apparaissent les semaines de l’année scolaire et les différentes étapes aboutissant à un galet finit comme le souhaite l’industriel qui nous a confié ce projet.
Ces grandes étapes sont les suivantes :

  • L’étude DAO
  • Achat approvisionnement
  • Pré-industrialisation
  • Fabrication prototype plus traitement
  • Bilan prototype
  • Industrialisation
  • Fabrication outillage
  • Production sérielle
  • Traitement des pièces
  • Rectification et rodage

    Une fois le planning réactualisé on se rend compte qu’il y a un décalage entre les prévisions et le réel. Nous avons mis beaucoup de temps à réaliser la pré-série. Cette pré-série consistait à réaliser des galets dans un seul diamètre mais dans trois matériaux différents avec des traitements thermiques ou thermochimiques propres à chaque matière. Bruno a également mis beaucoup plus de temps que prévu pour achever un montage d’usinage afin de réaliser la phase 40 qui est la réalisation des rainures et de deux perçages M6.
    Même si il y a une différence entre le planning prévisionnelle et le planning réel le projet a pu être terminé fin mai début juin.

    Après avoir conçu le planning générale avec les deux autres étudiants de mon groupe, j’ai réalisé un planning personnel tout comme les deux autres personnes de mon groupe.

    c. La planification personnelle prévisionnelle et réelle

    J’ai réalisé la planification personnelle après la planification générale. J’ai estimé le temps dont j’avais besoin pour réaliser chaque grande étape de mon projet et j’ai reporté ces valeurs dans un tableau. Ce dernier fait appel à l’outil Gantt. Les différences entre le prévisionnel et le réel trouvées sur le planning général se retrouvent également dans la planification personnelle.
    Le tableau s’organise comme celui vu précédemment mais les grandes étapes ne sont pas tout à fait identiques.
    Ces grandes étapes sont les suivantes :

  • L’étude DAO
  • Achat approvisionnement
  • Pré-industrialisation
  • Fabrication prototype plus traitement
  • Bilan prototype
  • Industrialisation
  • Production sérielle
  • Traitement des pièces
  • Rodage

    5. La répartition machines prévisionnelle

    Les professeurs ont discuté avec chaque étudiant pour déterminer l’attribution des machines. Ensuite ils ont procédé à une répartition machines de telle sorte que chacun puisse réaliser ses pièces dans les meilleures conditions possibles. Sur cette répartition machine apparaissent six machines à commandes numériques. Les machines conventionnelles n’ont pas été soumises à une répartition machine. Les étudiants de la classe s’arrangeaient entre eux pour les utiliser. Des arrangements ont également eu lieu pour les machines à commandes numériques.

    Nous avons eu du mal à respecter la répartition machines, il y a eu des retards tout au long de l’année dans les trois groupes. Nous avons cependant fait l’acquisition d’une nouvelle machine dans l’atelier, ce qui nous a permis de réduire le nombre d’étudiants sur le CUV Hamai et de rattraper certains retards.




    II. Etude du projet

    1. Réalisation du dessin de définition

    Après avoir choisi le projet au début du mois de septembre, les professeurs nous ont remis quelques consignes concernant le projet galet de compétition. Ils nous ont remis un dessin de définition de la pièce réalisé par l’industriel Marc. Sur ce dessin figurait les côtes à respecter après traitement de la pièce.
    Parmi ces côtes deux sont assez serrées :
  • Un alésage de 17 H7 soit une tolérance qui va de 17 à 17 + 18 microns.
  • Une longueur de 50 ? 0.03

    Conformément à mon cahier des charges j’ai redessiné, avec les membres de mon groupe, le galet de compétition avec le logiciel Catia V5. Ce logiciel venait d’être installé au lycée et les professeurs n’étaient pas encore formés dessus. J’avais auparavant utilisé le logiciel solidworks qui offrait une utilisation plus simple. Les professeurs nous ont aidés à utiliser Catia V5 après avoir reçu une formation au tout début de l’année scolaire.
    Avec les deux autres étudiants de mon groupe, j’ai dessiné la pièce sur ce nouveau logiciel, inséré les côtes pour enfin faire une mise en plan avec deux tableaux sur celle-ci. L’un renseigne les différentes matières associées au traitement et l’autre récapitule les trois diamètres différents de la pièce associés au nombre de rainures et aux angles entre celles-ci.

    En parallèle à ce dessin de définition nous avons dessiné la pièce avec les repérages de surfaces, ce qui permet d’être cohérent avec les A.P.E.F. et les contrats de phase.
    Nous avons nommé la pièce : « Galet Racing ».

    Sur les pages suivantes deux dessins sont présents. Le premier est le dessin a été réalisé en commun par les trois personnes de mon groupe. Enfin, le deuxième est le dessin de repérage des surfaces.


    Plan du galet


    Repérage des surfaces

    2. Renseignements matières et traitements associés


    Lors de la présentation du projet, la matière demandée pour le galet de compétition était de l’acier Z 160 CDV 12. Vers le 15 octobre j’ai contacté la société Aciérie de la Seine pour savoir si cette matière était facilement usinable et la réponse n’a pas été encourageante. Cette matière est difficile à usiner avec les machines que nous possédons au lycée et, de plus, elle est très coûteuse.
    M.BARDOT m’a mis en contact avec la société Salvat pour que je leur pose des questions à propos des matières. Cette société m’a conseillé trois matières susceptibles de remplacer celle demandée par Marc P tout en conservant une dureté de 60 HRC minimum à la suite d’un traitement sur les pièces. Les matières qui nous ont été conseillées sont :
  • 16 Ni Cr 6
  • 35 NCD16
  • 90 Mn Cr V8

    Début novembre, j’ai contacté une société spécialisée dans les traitements de pièces appelée Bodicot Hit. Sur les trois matières conseillées, une ne peut pas respecter le cahier des charges.
    En effet le 35 NCD 16, même après trempe, offre une résistance HRC de 53 maxi.

    Début novembre Marc m’a contacté et m’a conseillé une matière qu’il avait déjà utilisée auparavant : de l’acier 42 Cr Ni 12 suivit d’une carbonitruration. Il nous a également apporté une pièce finie dans cette matière. Avec les deux étudiants de mon groupe nous avons testé la dureté de cette pièce avec une machine présente dans l’atelier. La machine exerce une pression de 150daN sur la pièce avec un cône muni d’un diamant. Ce test laisse une emprunte sur la pièce. La dureté lue sur la machine a été de 63 HRC.
    Ce test nous a permis de voir que la matière proposée par Marc respectait les conditions du cahier des charges lorsqu’elle était suivie d’une carbonitruration.
    J’ai à nouveau contacté la société Salvat pour savoir quels traitements il fallait effectuer sur les trois matières qui nous avaient été conseillées. D’après cette société, le 16 Ni Cr 6 devait être suivi d’une cémentation, le 42 Cr Ni 12 suivi d’une carbonitruration et le 90 Mn Cr V8 suivi d’une trempe.

    Mi novembre, j’ai pris des renseignements auprès de deux autres sociétés spécialisées dans les traitements thermiques et thermochimiques. Celles-ci ont confirmé ce que la société Salvat nous avait dit.
    J’ai tout d’abord contacté la société Thermi Lyon à laquelle j’ai demandé un devis pour réaliser des traitements sur des galets dans les trois matières conseillées. Il y avait peu de pièces à usiner car c’était la pré-série. Le prix s’est avéré exorbitant : environ 300 euros pour traiter trois pièces dans trois matières différentes.

    J’ai décidé d’approfondir mes recherches sur internet. Parmi le nombre important de société spécialisées dans ce domaine j’ai appelé une société prise au hasard dans la liste : TTM ( Traitements Thermique Marquet ). Une personne m’a renseigné et m’a confirmé ce que la Salvat m’avait dit. Cette personne m’a proposé de faire des essais gratuitement sur les prototypes et ensuite de me facturer 40 euros pour un lot de 20 pièces. J’ai alors décidé de travailler avec cette société qui me paraissait sérieuse et se proposait de faire gratuitement nos prototypes.

    3. Choix des matières et des traitements associés pour la pré-série

    Avec tous les renseignements que j’avais reçu des différentes entreprises que j’avais contactées, j’ai décidé avec les deux autres personnes de mon groupe, des matières que nous allions choisir ainsi que des traitements associés à celles-ci afin de respecter le cahier des charges.
    Nous avons décidé de faire des prototypes dans trois matériaux différents avant de lancer la série de galets dans une seule matière. Le but de la pré-série était de voir quelle matière réagissait le mieux au traitement qu’on lui infligerait. Les trois matières choisies avec leurs traitements associés sont les suivantes :

  • 42 Cr Ni 12 suivi d’une carbonitruration.
    Avant une carbonitruration, cette matière a une bonne résistance à la fatigue et à l’usure ainsi qu’une limite de rupture élevée.

  • 16 Ni Cr 6 suivi d’une cémentation.
    Avant une cémentation, cette matière offre une combinaison d’une bonne limite élastique et d’un bon allongement avant rupture.

  • 90 Mn Cr V 8 suivi d’une trempe et d’un revenu.
    Cette matière est souvent utilisée pour les outils de coupe.

    Ces trois matières suivies des traitements m’ont été conseillées afin de se rapprocher des caractéristiques offertes par la première matière demandée par Marc. Elles devaient en théorie respecter le cahier des charges.

    Voir annexe 1 pour les explications sur les traitements thermiques et thermochimiques.

    4. Achats des matières


    D’après mon TIG, j’était responsable des achats matières et de la sous-traitance. Après avoir déterminé les matières dont j’avais besoin, j’ai établi la quantité de matière qu’il fallait pour réaliser la quantité de galets demandée.
    Les diamètres des galets à réaliser étaient compris entre 42mm et 46mm. Avec les deux étudiants de mon groupe, nous avons établi une longueur du brut de 70mm ? 1mm. D’après le nombre de pièces que nous avions à réaliser et ne sachant pas exactement combien de pièces nous allions réaliser pour la pré-série, j’ai fait une demande de prix à la société les Aciéries de la Seine pour des barres de 2 mètres de longueur en diamètre 50mm dans les trois matières que nous avions choisies. Après avoir reçu les tarifs, j’ai passé une commande début novembre pour recevoir deux matières. Nos professeurs ont demandé à Marc de nous livré une barre de 2 mètres en diamètre 50 en 42 Cr Ni 12 car le budget du lycée était juste. Le prix variait d’une matière à l’autre.
    L’acier 90 Mn Cr V8 était le plus cher des trois : 194,7 Euros HT pour une barre de 2 mètres diamètre 50mm. L’acier 16 Ni Cr 6 coûtait quant à lui 125,4 Euros HT pour les même dimensions. L’acier 42 Cr Ni 12 était le moins cher des trois. La barre de 2 mètres en diamètre 50mm a coûté 115,5 Euros HT.


    III. Industrialisation pré-série

    1. Le processus de fabrication

    Le processus de fabrication est la réalisation de documents permettant de décrire les différentes étapes qui aboutissent à la production d’une pièce. C’est ce qui s’appelle l’industrialisation. L’industrialisation débute par la rédaction d’A.P.E.F. ( avant projet d’étude et de fabrication ) . L’A.P.E.F. conduit à la rédaction d’un contrat de phase et sur le choix des outils de coupe ainsi que les paramètres de coupe. Une fois ces documents réalisés, il faut écrire le programme d’usinage pour réaliser la pièce sur une machine, ici à commande numérique.
    Conformément aux cahier des charges, nous avons réalisé des prototypes de galets. Cette pré-série nous a contraint à réaliser trois processus de fabrication. Un processus de fabrication a été déterminé pour chacune des matières soit trois au total.

    2. Les A.P.E.F.

    L’A.P.E.F. est le document qui permet d’écrire le processus de fabrication d’une pièce. Il décompose les étapes d’usinage d’une pièce. On part d’une pièce brute pour arriver à une pièce finie. Ces étapes sont appelées des phases d’usinage. Chaque phase est décomposée au niveau de l’usinage. La mise en position de la pièce est indiquée en vert. La machine utilisée est inscrite. Les surfaces usinées sont repérées en rouge tandis que le repérage des surfaces est en noir.

    Avec les membres de mon groupe, j’ai écrit des A.P.E.F. relatifs à chaque matière. Nous avions des suppositions sur les réactions des pièces face aux traitements qu’elles allaient subir mais rien de parfaitement sûr. Nos A.P.E.F. comportaient deux phases avec un point d’interrogation. Les A.P.E.F. que nous avons rédigés comportaient huit phases au total.

    La première phase d’usinage était le sciage des barres d’acier pour obtenir des bruts à une longueur de 70 mm ? 1 mm. C’est la phase 00. Je l’ai réalisée avec Romaric Pinaud sur une scie à débit située dans l’atelier de productique.

    La seconde phase ( phase 10 ), était réalisée par Romaric Pinaud sur un tour à commande numérique ROSILIO. Dans cette phase la pièce était prise en mors durs sur la surface C3. Les opérations de cette phase étaient une mise au diamètre 48 mm sur une longueur de 10 mm et une mise à une longueur de 64 mm + 1 mm et le perçage d’un trou de diamètre 13,8 H11 pour que l’alésage 17H7 soit réalisé dans la phase suivante.

    La troisième phase ( phase 20 ) était réalisée par moi-même, sur un tour à commande numérique SONIM. La mise au diamètre réalisée dans la phase précédente me permettait de serrer la pièce avec des mors doux sur une faible longueur ( 7 mm ). Dans cette phase étaient effectués la mise au diamètre 44 et l’alésage 17H7 pour la matière 90 Mn Cr V 8. Pour les deux autres matières, l’alésage était réalisé à un diamètre 16.8 pour permettre de roder ce dernier au retour du traitement thermochimique. Une des deux faces ( F1 ) était également dressée ainsi que des chanfreins extérieurs de 2 mm à 45°. Un chanfrein intérieur de 1 mm à 45° était également réalisé.

    La quatrième phase ( phase 30 ) était réalisée par Romaric Pinaud sur un tour à commande numérique Rosilio. La pièce était serrée en mors doux du côté de la face usinée précédemment. Romaric dressait la face F2 de façon à obtenir la côte de 50 ? 0.3 mm et faisait un arrondi au bord de l’alésage. Il faisait également un chanfrein extérieur.

    La cinquième phase ( phase 40 ) était réalisée sur un centre d’usinage Leadwell avec un plateau indexé, par Bruno Julien. Dans cette phase étaient réalisées les rainures ainsi que les deux perçages M6. Cette phase n’a pas été réalisée pour la pré-série car le montage d’usinage n’était pas fini et nous ne pouvions pas attendre. ( voir planning général page 14 )

    La sixième phase ( phase 50 ) était les traitements thermiques et thermochimiques. Il y trois types de traitements. Un traitement thermique et deux traitements thermochimiques ( voir annexe 1 ).
    Ils étaient sous-traités car le lycée ne dispose pas de l’équipement nécessaire à leurs réalisations. L’opération a été confiée à la société TTM située à Cluses en Haute-Savoie.

    Les septième et huitième phases ( phases 60 et 70 ) étaient sous forme d’hypothèses pour les matières 16 Ni Cr 6 et 42 Cr Ni 12. La phase 60 était une opération de rectification plane et la phase 70 était une opération de rodage. Pour la matière 90 Mn Cr V8 aucune de ces phases n’étaient envisagées. La phase 60 pouvait être réalisée au lycée tandis que la phase 70 devait être sous-traitée auprès de la société Salvat.

    3. Les contrats de phases

    Le contrat de phase est un document qui décrit une phase d’usinage. Il récapitule la machine et les outils utilisés. Les différentes opérations d’usinage de la phase sont indiquées avec les côtes CF à respecter. Les paramètres de coupe sont également présents sur ce document ainsi qu’un croquis de la pièce finie avec les surfaces usinées en rouge. L’isostatisme de la pièce est quant à lui en vert.

    J’ai également calculé les paramètres de coupe pour les trois matières. Ils étaient identiques pour les aciers 42 Cr Ni 12 et 16 Ni Cr 6. Ces deux aciers sont faiblement alliés tandis que l’acier 90 Mn Cr V8 est non allié. Pour calculer ces paramètres de coupe j’ai utilisé les tableaux qui récapitulent les paramètres à prendre en compte ainsi que les valeurs usuelles relatives à chaque type de matières.
    J’ai utilisé les formules étudiées en cours pour trouver les résultats.
    Ces valeurs sont à parfaire lors de l’usinage de la première pièce car ce ne sont que des valeurs théoriques.

    4. Programmations

    La programmation consiste à écrire un programme d’usinage avec un langage codé pour qu’une machine à commande numérique puisse le comprendre et réaliser les opérations d’usinage définies dans le contrat de phase.

    Tout comme les contrats de phase, j’ai réalisé trois programmes d’usinage. Leurs formes étaient identiques, seules les conditions de coupes changeaient d’un programme à l’autre et le numéro de programme. J’ai appelé % 4634 le programme dédié au matériau 90 Mn Cr V8, % 4635 pour le 16 Ni Cr 6 et 4636 pour le 42 Cr Ni 12. A chaque début de programme était rappelé le type de matière usinée (en vert sur les documents).


    IV. Production pré-série

    1. Réglage de la machine

    La production de la pré-série consiste à réaliser des galets racing sur une machine. Dans mon cas j’ai utilisé un tour à commande numérique SONIM pour réaliser la phase 20. ( voir photo ci-dessous )



    Le réglage de la machine se fait suivant des étapes bien précises :

  • Mettre sous tension la machine.
  • Déverrouiller le bouton d’arrêt d’urgence et mettre la machine en marche ainsi que la puissance.
  • Déplacer la tourelle dans le sens négatif sur les axes X et Z de 50 mm environ.
  • Réaliser les P.O.M
  • Charger le programme.
    J’ai réalisé trois fois cette étape car il y a trois programmes différents. Les programmes ont été transférés de l’ordinateur vers la machine.
  • Introduire des jauges outils.
    Une fois les outils montés sur des portes outils, il fallait les mesurer avec un banc de réglage qui permet de relever avec une grande précision les jauges en X et en Z.
  • Monter les outils sur la tourelle.

    Pour les outils à aléser, il y avait deux contraintes. Il ne fallait pas faire sortir l’outil de la pince sur une trop grande longueur afin de limiter la flexion de celui-ci lors de l’usinage. J’ai laissé une marge de 2 mm entre le bout de la pince et la surface de la pièce usinée soit 56 mm. L’autre contrainte était l’orientation de l’outil à aléser. Il fallait que celui-ci soit parallèle à l’axe d’avance de la tourelle pour éviter qu’il siffle et qu’il s’use plus rapidement.

    Une fois le réglage de la machine terminé, on peut procéder à l’essai du programme.

    2. Rapport de pré-série

    J’ai usiné quatre pièces dans chaque diamètre. J’ai contrôlé entièrement les pièces à chaque fin d’usinage et j’ai effectué à plusieurs reprises des corrections dynamiques. Toutes les pièces que j’ai réalisées pour la pré-série ont été validé. De plus je devais réaliser des valeurs différentes pour les alésages afin de comparer les variations de ces derniers lors de traitements thermiques et thermochimiques.
    La pré-série pour ma phase s’est achevée en semaine 11. L’usinage des pièces s’est bien passé, et j’attendais avec impatience d’envoyer les galets en traitement afin de pouvoir lancer la série dans les trois dimensions demandées.


    V. Contrôle pré-série

    1. Les moyens de contrôle

    Pour vérifier les galets, j’ai utilisé un calibre à coulisse, une jauge de profondeur, un réglet ainsi qu’un micromètre intérieur. J’avais cinq côtes à contrôler. Avec la jauge de profondeur j’ai contrôlé la CF 21. J’ai contrôlé les CF 20 et 25 avec le calibre à coulisse. Pour contrôler l’alésage j’ai utilisé un micromètre intérieur avec une précision de 0.005 mm. J’ai contrôlé les chanfreins à l’aide de mon réglet pour leurs longueurs.

    Micromètre intérieur

    Calibre à coulisse



    2. Relevé des côtes

    J’ai relevé toutes les côtes après chaque usinage de pièces car c’était une petite série. J’ai réalisé quatre pièces dans chaque matière avec des valeurs d’alésage différentes pour étudier les variations après les traitements. J’ai numéroté chaque pièce afin qu’il y ai un suivi cohérent de celles-ci. Toutes les valeurs ont été notées sur des tableaux que j’ai créé avec la logiciel Excel. Toutes les pièces que j’ai réalisées sont sorties bonnes.
    J’ai fait un tableau par matière usinée.

    Les tableaux avec les valeurs sont sur la page qui suit

    Ci-dessous les trois fiches de contrôles de la pré-série

    FICHE DE CONTRÖLE PHASE 20 GALET RACING
    Matière:
    90 Mn Cr V8    		 CÔTES CF VALIDATION
    Pièces CF 20 CF 21 CF 22 CF 23 CF 24 CF 25  
      60.25 + ou - 0.45 52 + ou - 0.2 2 X 45° 1 X 45° 17 + 18 microns 44 + ou - 0.2  
    1 60.14 50.91 2 1 17.005 43.91 OK
    2 60.16 51.98 2 1 17.01 43.90 OK
    3 59.8 51.85 2 1 17.005 43.90 OK
    4              

    FICHE DE CONTRÖLE PHASE 20 GALET RACING
    Matière:
    Matière:
    42 Ni Cr 12    		 CÔTES CF VALIDATION
    Pièces CF 20 CF 21 CF 22 CF 23 CF 24 CF 25  
      60.25 + ou - 0.45 52 + ou - 0.2 2 X 45° 1 X 45° 16.8 +0.05 -0.1 44 + ou - 0.2  
    1 60.29 51.88 2 1 17.005 43.95 OK
    2 60.35 51.82 2 1 16.81 43.90 OK
    3 60.35 51.83 2 1 16.80 43.95 OK
    4 60.36 51.87 2 1 16.79 43.92 OK

    FICHE DE CONTRÖLE PHASE 20 GALET RACING
    Matière:
    Matière:
    42 Ni Cr 12    		 CÔTES CF VALIDATION
    Pièces CF 20 CF 21 CF 22 CF 23 CF 24 CF 25  
      60.25 + ou - 0.45 52 + ou - 0.2 2 X 45° 1 X 45° 16.8 +0.05 -0.1 44 + ou - 0.2  
    1 60.29 52 2 1 17.005 43.95 OK
    2 60.40 51.82 2 1 16.83 43.94 OK
    3 60.35 51.90 2 1 16.825 43.94 OK
    4 60.30 51.82 2 1 16.825 43.94 OK


    VI. Analyse des traitements thermiques et thermochimiques des galets

    1. Relevé des côtes avant traitement

    Avant d’envoyer les galets en traitement thermique et thermochimique je les ai mesurées précisément avec Romaric. Nous les avons également marquées avec une lettre suivie d’un chiffre pour pouvoir étudier les variations des côtes. A chaque matière correspondait une lettre. Le numéro qui suivait correspondait à l’ordre d’usinage des galets.
    La lettre A correspondait au 90 Mn Cr V8, la lettre B au 42 Cr Ni 12 et la lettre C au 16 Ni Cr 6.
    Avec tous les renseignements que j’avais eu à propos des traitements thermiques et thermochimiques je savais à peu près comment allaient réagir les galets.
    Les pièces en 90 Mn Cr V8 devait subir une trempe suivie d’un revenu. C’est un traitement thermique. Les pièces devaient gonfler.
    Les deux autres matières subissaient des traitements thermochimiques.
    Celles en 42 Cr Ni 12 étaient carbonitrurer. L’alésage devait se resserrer et les côtes extérieures devaient augmenter de 1% à 2% environ.
    Les pièces en 16 Ni Cr 6 étaient cémentées et devaient réagir comme celles carbonitrurer.
    La dureté HRC obtenue avec ces trois traitements devaient correspondre à notre cahier des charges, c’est à dire supérieure à 60 HRC.
    C’est pour vérifier ces hypothèses que nous avons contrôlé avec précision chaque galet avant qu’il parte en traitement, afin de comparer les résultats à leurs retour pour enfin choisir la matière qui convenait le mieux pour la réalisation des galets. Nous avons contrôlé trois côtes que nous avons insérées dans un tableau qui sont l’alésage, la longueur et le diamètre.
    Ce tableau était ensuite comparé au tableau avec les côtes au retour des traitements.

    Pour contrôler les galets, nous avons utilisé des moyens de contrôle très précis. Nous avons utilisé un calibre à coulisse avec affichage numérique au centième pour mesure la longueur de 50 ? 0.03. Pour contrôler l’alésage, nous avons utilisé un micromètre intérieur avec une précision de 5 microns. Pour le diamètre extérieur, nous avons utilisé un micromètre extérieur.

    Calibre à coulisse numérique

    Micromètre extérieur

    Micromètre intérieur



    2. Envoi des galets en traitement

    Pour réaliser les traitements thermiques et thermochimiques sur les galets de pré-série, j’ai choisi la société TTM ( Traitements Thermiques Marquet ) située à Cluses en Haute Savoie. La personne qui s’est occupée de notre projet est M. Perrillat. J’ai confié la sous-traitance à cette personne car elle a pris le temps de me renseigner et de me conseiller sur l’usinage des pièces avant de les envoyer en traitement. De plus, cette personne m’a proposé de réaliser les traitements gratuitement.
    L’usinage de la pré-série s’est achevé fin mars. J’ai alors envoyé les galets après les avoir contrôlés, fin mars. Une semaine plus tard, j’ai reçu les galets ayant subis des traitements thermiques et thermochimiques.


    3. Retour des galets et contrôle

    J’ai reçu les galets début avril. Il fallait les contrôler avec les même moyens de contrôle qu’avant l’envoie en traitement pour ne pas fausser les mesures. Les températures élevées auxquelles sont exposés les galets lors des traitements ont noircies les pièces.
    Nous avons contrôlé les galets de la même façon que nous l’avions fait avant de les envoyer en traitement. Nous avons ensuite mis les mesures dans un tableau puis nous avons comparer les deux tableaux afin de voir les variations des côtes dû aux traitements thermiques et thermochimiques.


    Les pièces ont noirci mais le marquage est encore visible.
    Marquage des pièces. Ici pièce C4.


    FICHE DE CONTRÔLE GALET PRE-SERIE AVANT TRAITEMENT
    MATIERES PIECES CÔTES
    90 Mn Cr V8   17 + 18 microns 50 + ou - 0.03 44 + ou - 0.2
      A 1 17.005 50 43.98
      A 2 17.01 49.98 43.98
      A3 17 49.93 43.88
             
    42 Cr Ni 12   16.8 +0.05 -0.1 50 + ou - 0.03 44 + ou - 0.2
      B 1 17 49.92 43.955
      B 2 16.81 49.98 43.955
      B 3 16.805 49.99 43.955
      B 4 16.8 49.99 43.955
             
    90 Mn Cr V8   16.8 +0.05 -0.1 50 + ou - 0.03 44 + ou - 0.2
      C 1 17.05 49.98 43.94
      C 2 16.825 49.99 43.955
      C 3 16.83 49.98 43.955
      C 4 16.82 49.96 43.955

    FICHE DE CONTRÔLE GALET PRE-SERIE APRES TRAITEMENT
    MATIERES PIECES CÔTES
    90 Mn Cr V8   17 + 18 microns 50 + ou - 0.03 44 + ou - 0.2
      A 1 17.04 49.96 44.03
      A 2 17.045 49.92 44.03
      A 3 17.05 49.86 43.93
             
    42 Cr Ni 12   16.8 +0.05 -0.1 50 + ou - 0.03 44 + ou - 0.2
      B 1 16.955 49.99 43.99
      B 2 16.77 50.04 44
      B 3 16.77 50.06 43.99
      B 4 16.755 50.06 44
             
    90 Mn Cr V8   16.8 +0.05 -0.1 50 + ou - 0.03 44 + ou - 0.2
      C 1 16.95 50 43.95
      C 2 16.775 50.01 43.96
      C 3 16.77 50.01 43.97
      C 4 16.775 50.01 43.96


    4. Bilan

    J’ai analysé les deux tableaux afin de voir les variations sur les différentes côtes. J’ai étudié les variations des pièces dans chaque matière pour ensuite les comparer.

    Galet en acier 90 Mn Cr V8 :

    L’analyse a été effectuée sur trois pièces. Les valeurs indiquées sont des valeurs moyennes.

  • L’alésage a gonflé de 4 à 5 centièmes.
  • La longueur a diminué de 7 centièmes.
  • Le diamètre a gonflé de 5 centièmes.
  • La dureté HRC en surface est de : 60/61 HRC.

    Les pièces n’ont pas réagit comme la société TTM nous l’avait indiqué. De plus les pièces ont présenté des défauts de forme. A la suite de ce traitement, nous ne voulions pas rectifier la pièce ou la roder. Or après le traitement thermique les alésages sont trop grands et la longueur est en dessous de la côte minimum.

    Galet en acier 42 Cr Ni 12 :

    L’analyse a été effectuée sur quatre pièces.

  • L’alésage s’est resserré de 3 à 5 centièmes.
  • La longueur a gonflée de 6 à 7 centièmes.
  • Le diamètre a gonflé de 4 à 5 centièmes.
  • La dureté HRC en surface est de : 62/63 HRC.

    Les pièces ont réagit comme nous l’avions prévu. Nous pouvons roder et rectifier les pièces. La dureté en surface respecte le cahier des charges.

    Galet en acier 16 Ni Cr 6:

    L’analyse a été effectuée sur quatre pièces.

  • L’alésage s’est resserré de 5 à 6 centièmes.
  • La longueur a gonflée de 2 à 3 centièmes.
  • Le diamètre a gonflé de 2 centièmes.
  • La dureté HRC en surface est de : 61/62 HRC.

    Les pièces ont réagit comme nous l’avions prévu. Nous pouvons roder et rectifier les pièces. La dureté en surface respecte le cahier des charges.

    Sur les trois matières, une n’a pas réagit comme je l’avais espéré et comme on me l’avait dit. C’est l’acier 90 Mn Cr V8. Avec ces résultats et d’autres paramètres à prendre en compte il a fallu que je fasse mon choix afin de débuter la production sérielle.


    VII. Lancement de la série

    1. Choix de la matière et du traitement associé

    Il fallait que je choisisse entre le procédé de cémentation et celui de la carbonitruration puisque l’acier 90 Mn Cr V8 ne correspondait pas à mes attentes. Dans les deux procédés les pièces ont gonflé de façons similaires. Le premier critère de choix était la dureté en surface. Les pièces carbonitrurées avaient la dureté en surface la plus élevée. Il restait une question à résoudre : les trous taraudés M6. Les filetages des trous se fragilisent plus lors d’une cémentation que lors d’une carbonitruration. De plus, les galets seront utilisés sur des pistes où se trouvent de petits cailloux. Les pièces cémentées sont moins résistantes à ce genre d’utilisation que les pièces carbonitrurées.
    J’ai fait part de mes constatations au deux autres membres de mon groupe et à mes professeurs. Puis je leur ai fait part de mon choix. J’ai décidé d’opter pour le matériau 42 Cr Ni 12 associé à une carbonitruration. Les membres de mon groupe ainsi que les professeurs ont été d’accord avec moi.

    Le lancement de la série a pu débuter mi-avril.

    2. Choix du processus de fabrication

    Après avoir choisi la matière avec le traitement thermochimique associé, j’ai fait le choix du processus de fabrication avec les autres membres de mon groupe en ce qui concerne les A.P.E.F.
    L’A.P.E.F. retenu est celui rédigé pour la pré-série pour la matière 42 Cr Ni 12.

    Le contrat de phase retenu a été celui rédigé avec la matière 42 Cr Ni 12 mais avec quelques modifications. L’alésage n’était plus usiné à 17H7 mais à 17 +0.1 –0.1. Sachant que l’alésage se resserre après une carbonitruration de 3 à 5 centièmes et qu’il faut laisser une surépaisseur de 5 centièmes minimum pour pouvoir roder l’alésage après traitement, c’est pour cette raison que l’alésage n’était plus usiné à 17 H7 en phase 20.

    3. Programmations

    Les programmes n’avaient pas été modifiés après la réalisation de la pré-série. J’ai donc repris le programme rédigé pour la matière 42 Cr Ni 12. Pour la série, j’avais trois diamètres différents à usiner. Je voulais paramétrer le programme afin d’usiner n’importe quel diamètre de pièce mais cette opération n’était pas réalisable sur le SONIM. J’ai donc écrit un programme par diamètre ou seules 2 lignes étaient modifiées dans la description du profil extérieur. Ces trois programmes ont les mêmes conditions de coupe car la pièce est toujours serrée sur le même diamètre. Les deux derniers chiffres des noms des programmes correspondent aux diamètres des pièces. Par exemple le nom % 4642 correspond au diamètre 42. Les valeurs qui changent d’un programme à l’autre sont repérées en rouge.

    4. Usinage de la première pièce

    Pour lancer la série de galet, j’ai sauté des étapes par rapport à la pré-série pour gagner du temps. J’ai transféré le programme diamètre 42 de l’ordinateur vers la machine mais je n’ai pas fait le test du programme à vide car les programmes n’avaient pas été modifié.
    Après avoir usiné la première pièce en diamètre 42 je l’ai contrôlée afin d’effectuer des corrections dynamiques.

    5. Mise au point du programme et corrections dynamiques

    J’ai commencé par usiner les pièces en diamètre 42 puis en diamètre 44 pour finir avec les diamètres 46. J’ai eu des mises au point à faire pour les deux premières pièces en diamètre 42 mais pour les diamètres 44 et 46 je n’ai pas fait de corrections dynamiques. J’ai procédé de la même façon que pour la pré-série.

    En ce qui concerne les programmes, je n’ai pas effectué de mises au point. Elles avaient été effectuées lors de la réalisation de la pré-série.

    6. Contrôle

    Les moyens de contrôle pour les pièces de la série étaient identiques à ceux utilisés pour la pré-série car il y avait peu de pièces à contrôler. Marc Pena avait revu à la baisse le nombre de galets à lui livrer. Quatre galets dans chaque dimension lui suffisait au lieu des dix demandés dans chaque dimension au départ. Cette décision nous a permis de ne pas racheter de matière et par conséquent de faire des économies. Si j’avais eu à contrôler une série de pièces plus importante, je n’aurais pas utilisé les mêmes moyens de contrôle. Pour l’alésage, j’aurais utilisé un tampon lisse double. C’est un tampon avec d’un côté la côte mini et de l’autre la côte maxi. Cet outil permet de voir plus rapidement si la pièce est dans la tolérance.
    J’ai contrôlé les mêmes côtes fabriquées pour la pré-série mais une d’elles était différentes. En effet, je devais laisser une surépaisseur dans l’alésage afin de le roder après la carbonitruration. La variation de l’alésage après traitement était comprise entre 3 et 5 centièmes. J’ai donc réalisé des galets avec des alésage compris entre 17,01 et 16.9.

    J’ai fait un tableau avec les relevés des côtes comme pour la pré-série.

    FICHE DE CONTRÖLE PHASE 20 GALET RACING
    Matière:
    42 Ni Cr 12    		 CÔTES CF VALIDATION
    Pièces CF 20 CF 21 CF 22 CF 23 CF 24 CF 25  
      60.25 + ou - 0.45 52 + ou - 0.2 2 X 45° 1 X 45° 17 +0.05 -0.1 44 + ou - 0.2  
    1 60.1 51.9 2 1 17.02 41.97 OK
    2 60.12 51 2 1 17.005 41.93 OK
    3 60.11 51.92 2 1 17.01 41.93 OK
    4 60.1 51.91 2 1 16.97 41.93 OK
                44 + ou - 0.2  
    1 60.12 51.93 2 1 16.95 34.94 OK
    2 60.13 51.93 2 1 17.01 43.94 OK
    3 60.1 51.92 2 1 16.96 43.95 OK
    4 60.11 51.94 2 1 16.98 43.95 OK
                46 + ou - 0.2  
    1 60.11 51.91 2 1 16.98 45.95 OK
    2 60.11 51.91 2 1 16.985 45.95 OK
    3 60.12 51.92 2 1 16.985 45.95 OK
    4 60.13 51.9 2 1 16.985 45.95 OK
    5 60.1 51.93 2 1 16.98 45.95 OK
    6 60.11 51.93 2 1 16.99 45.95 OK
    7 60.12 51.91 2 1 16.99 45.96 OK
    8 60.1 51.92 2 1 16.985 45.96 OK
    9 60.13 51.90 2 1 16.985 45.95 OK
    10 60.13 51.93 2 1 16.985 45.95 OK


    7. Rapport de production

    J’ai usiné les trois dimensions de galet dans la même journée. Une fois que la machine est réglée et que les corrections éventuelles sont réalisées, l’usinage se fait rapidement. A la fin de la semaine 16, la phase 20 était entièrement finie. Je n’ai pas eu de problème pour usiner mes pièces. Avec Romaric on a réalisé les phases et 10 et 20 dans la même journée.
    Tous les galets ont été validé après avoir été contrôlé par mes soins. J’avais encore pour charge l’envoie de la série de galets en traitement thermochimiques et de roder les alésages à leurs retour sauf pour ceux qui étaient dans la tolérance mais c’était peu probable.

    8. Envoi des pièces en carbonitruration

    L’envoie des galets en traitement thermochimiques se fera de la même façon que pour la pré-série. La société ne nous a pas facturé le traitement car il y avait trop peu de pièces. Nous remercions M.Perrillat personne qui s’est occupé de nous à la société TTM .

    Suite à la carbonitruration nous avons prévu de rectifier les galets pour obtenir la longueur demandée dans le cahier des charges et également de roder les alésages pour obtenir la côte de 17 H7.

    9. Rodage


    J’avais en charge le rodage car c’est dans ma phase qu’est réalisé l’alésage. Le rodage s’effectué à la société SALVAT car elle est équipée pour faire ce genre d’opération.
    Pour roder des pièces, il faut un outillage assez complexe, équipé de pierres abrasives, qu’il faut réglé car il est conçut pour réaliser différentes côtes. Cet outillage ce monte sur une machine similaire à une perceuse horizontale.

    Après une carbonitruration sur une pièce comportant un alésage avec une côte serrée comme 17 H7, il est nécessaire de roder ce dernier.


    VIII. Calcul des coûts de production

    Conformément à mon cahier des charges, j’ai calculé le coût global de production.
    Le plan de production est de 30 pièces par mois pendant cinq ans. J’ai calculé l’amortissement sur trois ans afin de ne pas perdre d’argent si les galets ne se vendent plus au delà de trois ans.

    J’ai commencé par calculer le coût d’étude du projet. Pour ramener le prix à une pièce j’ai calculé sur un amortissement en trois ans. Le tarif BE et BM à l’heure est de 46 euros HT.

  • Temps passé BE : 8 heures soit 8 X 46 = 368 euros HT.
  • Temps passé BM : 24 heures soit 24 X 46 = 1104 euros HT.
  • Temps total montage d’usinage phase 40 : 35 heures soit 35 X 46 = 1610 euros HT.
  • Tarif outillage pour rodage : 450 euros HT.
  • Nombre de pièces sur 3 ans : 30 X 12 X 3 = 1080 pièces en trois ans.

    Coût total à amortir sur trois ans : 368 + 1104 + 1610 + 350 = 3432 euros HT.
    Coût par pièce : 3432 / 1080 = 3.178 euros HT / pièces.

    Ensuite j’ai calculé le coût matière par pièce.

  • Prix barre de 2 mètre 42 Cr Ni 12 : 115.5 euros HT.
  • Longueur pièce : 70 mm soit 0.07 m.

    Coût matière par pièce : 115.5 / ( 2 / 0.07 ) = 4.0425 euros HT / pièce.

    J’ai alors calculé le coût par pièce dans chaque phase d’usinage des galets.

    Phase 00 :

  • Tarif horaire scie à débit : 16 euros HT / H.
  • Temps d’usinage : 5 min / pièce.

    Coût d’usinage par pièce : 16 / ( 60 / 5 ) = 1.333 euros HT / pièce.

    Phase 10 :

  • Tarif horaire ROSILIO : 46 euros HT / H.
  • Temps de réglage : 4 heures.
  • Temps d’usinage : 2 min et 30 secondes soit 150 secondes / pièce.

    Coût d’usinage par pièce : ( 4 X 46 ) / 30 + { 46 / ( 3600 / 150 ) } = 8.05 euros HT / pièce.

    Phase 20 :

  • Tarif horaire SONIM : 38 euros HT / H
  • Temps de réglage : 4 heures.
  • Temps d’usinage : 6 minutes / pièce

    Coût d’usinage par pièce : ( 4 X 38 ) / 30 + { 46 / ( 60 / 6 ) } = 8.867 euros HT / pièce.

    Phase 30 :

  • Tarif horaire ROSILIO : 46 euros HT / H.
  • Temps de réglage : 4 heures.
  • Temps d’usinage : 4 min / pièce.

    Coût d’usinage par pièce : ( 4 X 46 ) / 30 + { 46 / ( 60 /4 ) } = 9.20 euros HT / pièce.

    Phase 40 :

  • Tarif horaire LEADWELL : 54 euros HT / H.
  • Temps de réglage : 4 heures.
  • Temps d’usinage : 15 min / pièce.

    Coût d’usinage par pièce : ( 4 X 54 ) / 30 + { 54 / ( 60 / 15 ) } = 20.7 euros HT / pièce.

    Phase 50 :

    La société que j’ai trouvé nous a fait gratuitement les traitements thermiques car nous avions peu de pièces. Mais pour un lot de trente pièces elle voulait nous facturer 60 euros HT.

  • Tarif d’un lot pour carbonitruration : 60 euros HT.

    Coût par pièce : 60 / 30 = 2 euros HT / pièce.

    Phase 60 :

  • Tarif horaire RECTIFIEUSE PLANE : 38 euros HT / H.
  • Temps d’usinage par lot de 6 pièces : 14 min.
  • Temps de réglage pour lot : 1 heures.

    Coût d’usinage par pièce : 38 / 30 + { 38 / ( 60 / 14 ) X 5 } = 3.04 euros HT / pièce.

    Phase 70 :

  • Tarif horaire sous traitance : 50 euros HT / H
  • Temps de réglage : 1 heure.
  • Temps d’usinage : 1 H 30 min.

    Coût d’usinage par pièce : 50 / 30 + { 50 X 1.5 / ( 30 ) } = 4.167 euros HT / pièce.

    Coût total de la pièce HT :

    3.178 + 4.0425 + 1.333 + 8.05 + 8.867 + 9.20 + 20.7 + 2 + 3.04 + 4.167 = 64.58 EURO HT

    Le coût global de production du galet de solex de compétition est de 64.58 euros HT.
    Une société spécialisée arriverait certainement à un coût de production plus faible.

    Malgré les retards le bilan annuel du projet est positif dans son ensemble.


    Conclusion


    Au début de l’année ce projet m’avait attiré pour son thème et les personnes qui souhaitaient le réaliser. L’attrait pour ce projet s’est renforcé au fur et à mesure de sa réalisation.

    Le projet m’a permis de découvrir le travail en groupe et les désaccords qu’il peut engendrer. Nous avons tout de même réussi à mener à bien notre projet d’équipe.

    La recherche sur les matériaux associés aux traitements thermiques et thermochimiques a rendu mon T.I.G. très intéressant. Il m’a apporté de nombreuses connaissances nouvelles.

    L’année prochaine, j’espère pouvoir poursuivre mes études dans ce domaine en intégrant une licence professionnelle sciences expérimentales des matériaux pour mécaniciens.

    Annexe 1 :

    Explication sur les traitements thermiques et thermochimiques

    Etant responsable de la sous-traitance, je me suis renseigné sur les différents procédés de traitements que les pièces allaient subir.

    Qu'est ce que le traitement thermique ?
    Les opérations de traitement thermiques sont destinées à modifier les caractéristiques des
    matériaux métalliques.

    Elles agissent principalement sur :

  • la dureté.
  • la résistance à la rupture.
  • la résilience ou la ductilité.

    Elles ont aussi un effet sur :

  • Le frottement.
  • la résistance à la corrosion.
  • le magnétisme.
  • la stabilité dimensionnelle.

    Une opération de traitement thermique consiste à faire subir au matériau un cycle thermique comprenant un chauffage selon une allure imposée, un maintien à une ou plusieurs températures, un refroidissement à une vitesse déterminée.

    Les traitements thermiques se répartissent en deux grandes catégories :

  • Les traitements de durcissement.
  • Les traitements d’adoucissement.

    Ils se classent également selon qu’ils ont :

  • Pour effet de modifier en profondeur les propriétés du matériau dans toute la section ou toute la masse du produit traité : traitement dans la masse.
  • Pour effet de modifier superficiellement les propriétés du matériau sur une profondeur limitée : traitements superficiels ou traitements thermique de surface.

    La science des traitements thermiques repose sur l’existence et sur la possibilité de provoquer des transformations métallurgiques dans la structure cristalline des matériaux par application de cycles thermiques.

    Le traitement thermique est un moyen de fabriquer des caractéristiques mécaniques. Il optimise l’emploi d’un matériau et est une solution de renforcement des pièces mécaniques. Il est la valeur ajoutée à la mécanique.
    Voici les explications sur les trois traitements thermiques que les galets ont subit.
    La cémentation :

    C’est un traitement de surface de type thermochimique.
    Le but de la cémentation est d’augmenter la dureté des couches superficielles des aciers faiblement chargés en carbone ( 0,1 à 0,2 % de C ) travaillant à l’usure, tout e préservant la résilience à cœur.

    Ce traitement de surface consiste en une carburation constituée de 2 étapes :

  • Un enrichissement en carbone par diffusion ( 0,7 à 1,2 % de C ) à température élevée ( 950°C ) suivit d’un refroidissement lent.
  • Une trempe + un revenu. La pièce est trempée à une température de 770°C puis refroidit rapidement. Elle est ensuite revenu à une température de 200°C.
    NB : Entre la cémentation et la trempe, il est possible d’usiner la pièce.

    L’apport de carbone par le cément peut sous trois forme :

  • Solide : à base de charbon de bois et de carbonate de baryum.
  • Liquide : sel fondu cédant du carbone-présence d’azote comme catalyseur.
  • Gazeuse : monoxyde de carbone + méthane CH4 ( ou propane C3H8 )

    Les matériaux de cémentation sont des aciers à faible teneur en carbone ( < 0,2 % ) :

  • Les aciers non alliés pour traitement thermique : C10 à C18.
  • Les aciers faiblement alliés au nickel, chrome, molybdène : 18 Ni Cr Mo 6, 18 Cr Mo 4, 16 Mn Cr 5.

    Les pièces cémentées ont les caractéristiques suivantes :

  • Epaisseurs traitées : de 0,5 à 1 mm.
  • Teneur en carbone de la zone traitée comprise entre 0,7 et 1,2 %.
  • Dureté comprise entre 64 et 68 HRC.
  • Amélioration de la résistance à la fatigue.
  • Déformation des surfaces à traiter ( dimensionnelle et forme ).
  • Possibilité de protéger les surfaces à ne pas traiter par surépaisseur ou cuivrage.

    Ce procédé s’applique sur des petits axes, la pignonnerie aéronautique, les gros roulements etc.

    La carbonitruration :

    La carbonitruration est une méthode gazeuse de cémentation dans laquelle on introduit de l'azote ainsi que du carbone dans la surface de l'acier. C’est une combinaison de la cémentation et de la nitruration. Ce procédé est largement utilisé et il présente l'avantage d'une mise en œuvre à relativement basse température, habituellement entre 815 et 875°C. De même qu'avec la cémentation gazeuse, on peut utiliser un gazogène endothermique. En fait, on peut utiliser le même gaz porteur dans les deux procédés. La seule différence est qu'on ajoute, en carbonitruration, un troisième gaz: de l'ammoniac anhydre qui pyrolyse pour produire de l'azote et de l'hydrogène naissant. Suite à l’opération de diffusion ( apport en carbone et en azote ) on réalise une trempe comme dans le cas d’une cémentation.
    La présence d’azote accentue la différence de comportement entre le cœur et la couche cémentée qui est équivalente à celle d’un acier plus fortement allié.

    On obtient :

  • Une couche externe de 0,2 mm riche en azote
  • Une couche de 0,2 mm enrichie en carbone seulement à structure bainitique.

    Propriété des pièces carbonitrurés :

  • Bonne résistance à l’usure et à la corrosion.
  • Bonne tenue à la fatigue.
  • Grande dureté sur couche.

    Ce procédé s’applique sur les engrenages, les articulations, les arbres, etc.

    Trempe + revenu :

    La trempe est une opération qui consiste à chauffer uniformément un acier à une température puis à le refroidir de façon rapide et continue. Le maintien en température doit être suffisamment prolongé pour que tous les carbures passent en solution, sans produire d'accroissement du grain de l'austénite.
    La vitesse de refroidissement doit être supérieure à un seuil appelé vitesse critique de trempe, marquant une discontinuité dans la loi d'abaissement du point de transformation au refroidissement, et au-delà de laquelle on obtient la suppression des structures d'équilibre de ferrite et de cémentite à basse température. Cette vitesse étant dépassée, on assiste à un rejet de ces deux constituants vers 350°C et à l'apparition de la martensite, avec un accroissement très important de la dureté.
    Pour provoquer ce refroidissement rapide on utilise des fluides, dits fluides de trempe qui sont : les saumures, l'eau, les émulsions d'huiles solubles, les gaz, l'air, les sels fondus.
    En général, pendant le refroidissement, le fluide de trempe est agité pour obtenir un effet de refroidissement uniforme. Mais, pour la plupart des utilisations, la martensite est trop dure, trop fragile, et soumise à des tensions internes.
    Par conséquent. les aciers utilisés directement après trempe peuvent faire apparaitre des déformations et comporter des tapures.
    Pour éliminer ces tensions, on procède à l'opération de revenu, qui permet de contrôler exactement les propriétés mécaniques de l'acier en réduisant dans une certaine mesure sa dureté et sa résistance à la traction, mais en augmentant sa ductilité, c'est-à-dire son coefficient d'allongement et sa résilience.

    Le revenu consiste à réchauffer une pièce trempée, à une température inférieure pendant un temps déterminé. La martensite se dissocie en un complexe de cémentite dispersée dans du fer alpha, pour former des globules microscopiques agglomérés. On obtient une structure sorbitique ou troostitique suivant les températures choisies. Si l'on prolonge le chauffage jusqu'à une température suffisante, on obtiendra finalement l'équilibre perlitique semblable à celui obtenu après le recuit d'adoucissement.

    Les facteurs influençant les résultats du revenu sont la température et le temps. Au-delà d'une heure, les transformations sont très lentes. La vitesse de refroidissement n'a, en principe, pas d'importance, à l'exception d'un refroidissement trop brutal qui pourrait provoquer des tensions internes.
    Ce sont les fours à recyclage d'air qui permettent d'obtenir le chauffage le plus rationnel pour les opérations de revenu, mais on utilise également les bains d'huile et de sels.

    Les divers procédés de trempe permettent d' obtenir des résultats différents, en faisant varier la vitesse de refroidissement et la rapidité de la transition au point de transformation.

    La trempe normale:

    C'est le procédé le plus couramment employé pour la trempe des aciers et de leurs alliages. Les pièces sont immergées complètement dans le fluide de trempe et sont retirées après refroidissement, à une température voisine de celle du bain. Le fluide est soumis à une agitation permanente pour assurer une trempe uniforme dans toutes les parties des pièces. Les pièces peuvent également être agitées, selon la disposition de l'installation,

    Les différents procédés de revenu :

    Dans la plupart des procédés de revenu, on place la pièce froide dans un four, ou on
    l'immerge dans un bain qui est déjà porté à la température requise. Pour certains aciers, le changement brusque peut créer des contraintes internes, d'une part à cause du gradient de température de la surface au noyau, d'autre part par suite de la contraction de la martensite chauffée. Le changement peut être brutal, aussi les techniques de chauffage varient suivant les cas.
    Dans certains cas délicats, le bain et l'acier sont froids au départ et on les chauffe ensemble; on peut utiliser un four à air chaud à circulation forcée, dans lequel la chaleur émise par les résistances électriques est absorbée lentement et progressivement par l'acier, même si la température de revenu est très élevée.
    Si l'on choisit le procédé d'immersion dans un bain. le choix du fluide est dicté par la température de revenu. Pour des températures inférieures à 280 °C environ, on utilise les huiles minérales. Pour des températures supérieures à 280 °C et s'échelonnant jusqu'à 6500 C. on utilise les sels fondus, le plomb fondu, ou un four électrique à circulation d'air. Les bains de sels doivent toujours être employés à une température un peu supérieure à celle de leur point de fusion, car, lors de l'immersion de la pièce dans le liquide, il se produit un abaissement de température qui provoque un dépôt de sel cristallin sur la pièce, ce dépôt disparaissant dès que la pièce a pris la température du bain.


    Journée porte ouverte organisée par le lycée technique à mi chemin du projet.

    Vous pouvez acheter dès maintenant les galets fabriqués par les élèves,  en trois diamètres 42/44/46 , il se montent aussi sur les moteurs d'origines.

    • "SOLEX" et "VELOSOLEX" sont des marques déposées par la société SINBAR groupe CIBLE.
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