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Correction de l’épreuve Etude d’un système et/ou d’un processus technique CA / PLP CONCOURS EXTERNE Session 2006

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  • Correction de lpreuve Etude dun systme et/ou dun processus

    technique

    CA / PLP CONCOURS EXTERNE Session 2006

  • PARTIE A ETUDE DUN ASSEMBLAGE 1) ETUDE DES CARACTERISTIQUES DU JOINT:

    -Tracer la courbe conventionnelle de traction dun acier P295 GH. - Positionner les valeurs ReH et Rm du mtal de base sur cette courbe.

    -Justifier le choix du mtal dapport.

    Caractristique mtallurgique: Les analyses chimiques du mtal de base et du mtal dapport sont trs proches. Position : Soudure 1 : PA correspond au mtal dapport retenu. Soudure 2 : PB correspond au mtal dapport retenu. Caractristiques mcaniques : Caractristiques Mtal dapport Comparaisons Mtal de base ReH Mpa 495 > 295 Rm Mpa 570 > 560 A% 26 > 22 Kcv 60 J 30C > 27 J 0C Conclusion : Le mtal dapport convient.

    460

    295

    A %

    22

    R Mpa

  • 2) RECHERCHE DU NOMBRE DE PASSES DES SOUDURES 1 et 2: 2.1 ) ETUDE DE LA SOUDURE 2 (en angle) 2.1.1 ) Recherche de la vitesse de soudage

    - Dfinir lnergie quivalente EK en fonction de lpaisseur de la virole. EK = 1.2 x 12 = 14.4 Kj/cm

    - Dduire lnergie nominale En qui doit tre mise en jeu , en admettant que le rendement thermique du procd 136 est h =0.85.

    En = 14.4/(0.85 x k ) Avec k : a/s = 0.1935 Soit daprs le tableau et en extrapolant : K= 0.977 Et, En = 17.3 Kj/cm Lnergie nominale maximale admissible pour notre type de soudure doit tre infrieure 17.3 Kj/cm.

    - Dterminer la vitesse minimale de soudage Vs mini en cm/mn en vous aidant du D.M.O.S.-p (A-DR1).

    Daprs le DMOS-P : Is=325A ; Us= 30V

    En = (60x325x30)/(1000x Vs) et En < 17.3 Kj/cm do : Vs > 33.8 cm/mn

    On choisira Vs = 35 cm/mn

    2.1.2 ) Recherche du nombre de passes

    Dterminer le volume de fil fourr consomm en une minute.

    V ffc/mn = 0.08 2 x p x 635 = 12.76 cm3/mn

    Dterminer le volume rel de mtal dpos en une minute. V ffr/mn = 12.76 x 0.85 = 10.85 cm3/mn

    Dterminer la masse relle de mtal dpos en une minute. Mrd/mn = 10.85 x 7.85 = 85.19 g/mn

    - Dfinir la section moyenne de cordon dpos en considrant un taux de dpt = 5kg/h. Smoy = 5000/(60 x 7.85 x 35 ) = 0.3 cm2.

    - Dduire le nombre de passes mini. Nb passes= E(aire de soudure / section moyenne) = E(0.7225 / 0.3)= 3 passes

    - Proposer une rpartition des passes sur le DMOS-P : voir & 4

  • 2.2 ) ETUDE DE LA SOUDURE 1

    Dfinir laire de la section du joint de soudure.

    Aire A1 ( aire du trapze ) + Aire A2 ( aire de la calotte ) = Aire A A1 = h x ( B + b)/2 = 1.194 cm2

    A2 = aire du secteur aire du triangle Soit A2 = r2 x p x( a/360) - (b x h)/2 = 1.3837 1.0985 = 0.2852

    Soit A = 1.194 + 0.2852 = 1.4792 cm2

    - Dduire le nombre de passes.

    Nb passes = E(1.492/0.3) = 5 passes.

    - Proposer une rpartition des passes sur le DMOS-P. : voir & 4

    3) RECHERCHE DE LA TEMPERATURE DE PRECHAUFFAGE DE LA BRIDE - Dterminer la temprature de prchauffage Tp

    Cc = [( 360 x 0.126) + 40 x( 1.247 + 0.09 ) + (20 x 0.1 ) + (28 x 0.023 )] / 360 Cc= 0.2819

    Ce = 0.005 x 62 x 0.2819 = 0.087 C= 0.2819 + 0.087 = 0.369 Tp = 350 x ( 0.369 - 0.25 )1/2 Tp= 120,88 C On prendra une Tp = 125C.

  • 4) COMPLETER LE DMOS-P

    DMOSP N 1 Nuance 1 Nuance 2Type de joint: Spcification matriau de base: P295GHMethode de prparation et nettoyage: N de coule 50128MEULAGE DEGRAISSAGE Groupe de matriau: 1

    Epaisseur du matriau de base(mm): 62 et 12Diamtre du matriau de base(mm):

    soudure 1 soudure 2N des passes: 1 5 1 3Procd de soudage: 136 136Position de soudage: PA PBSoudage auto,nb,de ttes auto auto

    balayagefrquence oscillationstemporisation

    Soudeur ou soudeur oprateur: DUPONTProduit d'apport: Fil(F) ou Electrode(E) F F *codification (dsignation normalise) T 42 3 M M2 H5 *Marque et type: Lincoln outershield MC 710-H *Diamtre: 1,6 1,6 *Conservation ou tuvage:Gaz de protection -flux Gaz Gaz*Pulvrulent codification (ds, norm):

    marque et type*Gazeux codification (ds, norm): M21 M21

    marque et type*Envers dbit l/min 18 18*Endroit dbit l/min*Plasmagne:Electrode rfractaire/type et diamtre:Nature du courant: CC CCPolarit de l'lectrode ou du fil: + +Intensit I en Ampres: 325 325Tension U en Volts: 30 30Soudage puls:Vitesse d'excution d'une passe: cm/min, 35 35Vitesse de droulement du fil: cm/min, 635 635

    U x I x 60 16 715 16715V en cm/min

    Tmini, prchauffage en C 125 125Tmaxi entre passes en C 250 250Matriel de soudage machine

    posteSupport envers (nature): NON NONGougeage (nature): NON NONPost chauffage: Non:X Oui: Temprature C.Dure de maintien:T.T.A.S. Non:X Oui: Ref:.Vitesse de monte en temprature en C/HT C maxi et dure du maintien:..Vitesse de refroidissement en C/h:de..AUTRES INFORMATIONS:balayage (largeur maximale) oscillation:Frquence, temporisation: Soudage puls dtail:Angle de torche: Distance de maintien: Dtail du plasma:

    Energie en Joules /cm =

    Descriptif duMODE OPERATOIRE DE SOUDAGE - PrliminaireDU CONSTRUCTEUR OU DU FABRICANT

    Schma de prparation Disposition des passes

    A-DR1

    3 soudure 2 (g=8,5)

    soudure 1 60

    12

    62

  • 5) RECHERCHE DES VITESSES DE ROTATION DES GALETS DU VIREUR :

    - Dterminer la vitesse de rotation de la virole du corps de lchangeur en tr/mn.

    - Dduire la vitesse de rotation des galets entraneurs en tr/mn.

    vitesse de rotation de la virole du corps : Vrv = 35 x (122.5/94.5)= 45.4 Cm/mn Soit : Vrv = 45.4 / (122.5 x 2p) = 0.06 tr/mn vitesse de rotation des galets : Vrg = Vrv x (122.5/12.5) = 0,59 tr/mn

    R ext. Virole : 1225

    R soudure : 945

    R ext. galet : 125

  • B - ETUDE DE LA BOITE A EAU AVANT Donnes : - Le plan 2006-02 de lensemble BOITE A EAU AVANT de lchangeur de chaleur reprsent sur le plan 2006-00. - Le document rponse B-DR1 : Piquage de la virole dentre (Rep 7) sur la virole de la boite eau avant (Rep 1). - Le document rponse B-DR2 : Feuille de saisie logiciel piquage tube sur tube. - Le document rponse B-DR3 : Dveloppement de la virole Repre 1 de la Boite Eau avant. Mise en situation : Lutilisation dune table de dcoupage laser 5 axes permet le dcoupage des chanfreins sur la tle. Outre les habituels dplacements suivant les axes Ox et Oy des tables classiques, la tte de coupe peut se dplacer suivant laxe Oz , tourner autour de ce mme axe et mme pivoter de manire former un angle a diffrent de 180 avec Oz. Cette angle dinclinaison a est techniquement limite 135. De manire limiter le meulage, source de nuisances et perte de temps, on envisage de fournir la machine dcouper la valeur des diffrents angles dinclinaison a de la tte pour raliser la partie pntrante des viroles Repres 7 et 8 dans la virole Repre 1 de la Boite eau avant.

    Langle dinclinaison a est celui form par laxe de la tte de coupe et laxe Oz,

    Normale au plan de la tle

    Axe de la tte de coupe

    Peau interieure

    Peau exterieure

    Peau exterieure

    La dcoupe, sera faite lorsque la tle est plat sous les conditions suivantes : - seule linclinaison a de la tte sera

    programme, elle sera immobilise en rotation pendant le dcoupage.

    - La surface de contact de la tle avec la table de la machine, correspond la future peau intrieure du cylindre,

  • Travail demand : 1 ) TRACAGE GRAPHIQUE Sur le document B-DR1 : - Dvelopper le cylindre tel quil apparatra immdiatement aprs dcoupage

    avec la CN Laser 5 axes sans tenir compte de la limitation de linclinaison. (courbe intrieure en bleu et courbe extrieure en rouge) Pour obtenir le dveloppement du cylindre pntrant, il suffit de ramener le problme la recherche de lintersection de la Peau Intrieure du cylindre pntrant sur la peau Intrieure du cylindre pntr, et de lintersection de la Peau Extrieure du cylindre pntrant sur la peau Intrieure du cylindre pntr. Mais attention, les cylindres tant obtenus partir de tle roule, il faut donc les dvelopper en Fibre moyenne. Les gnratrices intrieures et extrieures seront donc confondues lorsque lobservateur voit le dveloppement en Vraie Grandeur (voir fichier Dessin corrig) - Dvelopper le cylindre tel quil apparatra immdiatement aprs dcoupage

    avec la CN Laser 5 axes en tenant compte de la limitation de linclinaison. (courbe limite en vert)

    - Dfinir graphiquement la valeur de langle a de dcoupage au niveau de la gnratrice 5 du document.

    La recherche de langle doit se faire paisseur en Vraie Grandeur, que nous obtenons en utilisant laxe du cylindre pntrant comme axe de rotation, et en entranant dans cette rotation les points dintersection considrs. Voir corrig du document B-DR1. Afin de mettre en vidence la mthode graphique utilise, les paisseurs ont t exagres

    Lorsque langle dinclinaison de la tte de coupe atteint les 135, la coupe devient impossible, et il reste une partie meuler. Langle de 45 entre la coupe et la peau extrieure fait que le la ligne de coupe peau extrieure pntrant / peau intrieure pntrant et la ligne limite sont distantes dune paisseur, simplement.

  • 2 ) UTILISATION DUN LOGICIEL SPECIFIQUE Le logiciel dont la grille de saisie est donne sur le document rponse B-DR2, est en fait prvu pour les machines de dcoupage deux axes . Les rsultats quil fournit permettent une dcoupe en chanfrein naturel au maximum de matire (voir figure ci-dessous) selon le mode de contact choisi. Loprateur doit alors obligatoirement meuler les excdents de matire. - Expliquez sur feuille de copie comment, en utilisant ce logiciel, vous pourriez

    trouver les valeurs ncessaires la rsolution du problme pos sur le document B-DR1.

    Le cas le plus proche de celui que nous traitons est le cas N4. Dans le texte du sujet, il est dit que le logiciel effectue deux calculs, un calcul Peau extrieure pntrant / peau intrieur pntr, et lautre calcul Peau intrieure pntrant / Peau Intrieure pntr. Le logiciel choisira la plus longue des gnratrices correspondantes (mme numro) et affichera ce rsultat, lautre valeur disparaissant dans les arcanes de la mmoire vive de lordinateur ! Nous ny avons pas accs. Nous devons donc rechercher une mthode qui permette dexploiter ce logiciel nos fins. Il suffit de traiter deux cas, avec la valeur 0 (zro) pour lpaisseur du cylindre pntrant : en effet, pour une paisseur nulle (ou proche de zro), le logiciel trouvera une valeur identique pour la longueur de la gnratrice intrieure et pour la longueur de la gnratrice extrieure considres. - 1er cas : Cylindre pntrant avec son diamtre extrieur et son paisseur

    nulle, - 2ime cas : Cylindre pntrant avec son diamtre intrieur et son paisseur

    nulle. - Le mode de contact slectionner dans chacun de ces cas est le mode

    pntration totale, soit le choix N4. pour le logiciel propos. Langle dinclinaison sera donn par le rapport entre lpaisseur et la diffrence entre la longueur de la gnratrice intrieure et extrieure. Remplir les grilles partir des valeurs relles donnes sur le PLAN 2006-02 de la boite eau.

    Sur une machine dcouper deux axes : une position donne de la dcoupe,le logiciel slectionne, entre la gnratrice intrieure et la gnratrice extrieure, la plus grande des deux. La dcoupe seffectue donc toujours au maximum de matire et en chanfrein naturel. Lexcdent est obligatoirement usin ou meul.

  • 3 ) TRACAGE ANALYTIQUE A partir des formules gnrales donnes sur le document ressources B-RES1 : - Montrer que les coordonnes des points d'intersection (Iext) de la

    gnratrice extrieure et (Iint) de la gnratrice intrieure avec la virole de la boite eau, selon les indications de la figure page suivante, correspondent aux valeurs donnes. Expliquer la dmarche des calculs.

    Document Ressource B-RES1

    Donnes : R : rayon du cylindre pntr r : rayon du cylindre pntrant Decy : dcalage du cylindre pntrant suivant Oy Tta (q) : Paramtre angulaire permettant de balayer le cylindre et ainsi calculer les coordonnes du point I. I : point dintersection de la gnratrice dangle q du cylindre pntrant avec le cylindre pntr. Les coordonnes du point I dans le repre XOYZ, en fonction de q sont donns par les formules ci dessous : Xi = r sin q Yi = Decy r cos q Zi= R Yi

    Il manquait la formule qui donne Zi, ce qui a t pris en compte dans la correction. Il faut simplement remplacer par les valeurs dans les diffrentes formules. Dans deux calculs, lun peau ext pntrant/ peau int pntr et lautre peau int pntrant/peau int pntr.

  • On a : (en mm) Diamtre extrieur cylindre pntrant : 711 Epaisseur cylindre pntrant : 10 Diamtre extrieur cylindre pntr : 1910 Epaisseur cylindre pntr : 10 Dcalage des axes 550 On rappelle aux candidats que la dsignation dun tube se fait toujours par son diamtre extrieur et son paisseur. Lorsque le dtail nexiste pas ou quil est difficile de lire la position de la cote, il faut prendre en compte cette dsignation. 1 - Cas Peau Extrieure cylindre pntrant Peau Intrieure cylindre pntr : Xi ext = r sin q = (711/2) * sin (150) = 355,5 * 0.5 = 177,75 Yi ext = Decy r cos q = 550 355,5 * cos (150) = 857,872 Zi ext = R Yi ext = 945 - 857,872 Zi ext = 395.33 2 - Cas Peau Intrieure cylindre pntrant Peau Intrieure cylindre pntr : Xi int = r sin q = (711/2) * sin (150) = 345,5 * 0.5 = 172,75 Yi int = Decy r cos q = 550 345,5 * cos (150) = 849,21 Zi int = R Yi int = 945 - 849,21 Zi int = 414,56

  • - Calculer partir de ces valeurs langle dinclinaison de la tte de coupe. Rpondre sur feuille de copie

    Pour Teta = 150 : Coordonnes des points dintersection Iint et Iext.

    Xi int 172.750 Yi int 849.212

    Iint

    Zi int -414.565 Xi ext 177.750 Yi ext 857.872

    Iext

    Zi ext -396.334

    Attention, laxe Oz reprsent sur cette figure correspond laxe Oz de la MOCN, et ne correspond pas laxe Oz du repre de calcul tel quil est plac sur le document B-RES1

    Axe OZ du doc

    B-RES1

  • 4 ) PREPARATION DUNE PROGRAMMATION Dveloppement de la virole Repre 1 du plan 2006-02 sur le document B-DR3 En considrant la ligne dassemblage de la virole repre 1 comme origine de cotation, en respectant lchelle donne sur le document, Travail demand : - Tracer les axes et coter la position de chacun des orifices de la virole de la

    boite eau. Il sagit de dterminer la longueur des arcs 1-2 et 1-3 pour situer laxe des piquages sur le dvelopp de la virole. Il faut commencer par calculer langle 2-O-1 qui dpend de langle 2-O-4 : On a sin(2-O-4) = 2-4 / 2-0 = 550 / 950 Donc Angle( 2-0-4) = Arc sin (550 / 950) = 35,3765 Langle 2-O-1 vaut : 90 - 35,3765 = 54,62346 Larc 1-2 vaut donc : Arc (1-2) = p*Rfn* 54,62346/ 180 = 905,69mm L arc 1-3 se calcule de la mme manire en considrant langle 1-0-3 soit : 90+ 35,3765 = 125,3765 La longueur 1-3 vaut : p*Rfn * 125,3765/ 180 = 2078,82mm

  • - Tracer le contour et coter la position des diffrents objets qui vont y tre assembls. (La machine de dcoupage peut aussi effectuer le marquage de la tle. ce qui permet de positionner les pices qui vont y tre assembles). Correction : Il sagit de dterminer la position 1-4 ( laquelle nous ajouterons un quart de dveloppement de virole pour tenir compte de la position relle de la ligne dassemblage) de la fourrure . En effet, la machine va tracer le contour de cette fourrure sur la pice dveloppe, il faut donc tenir compte de lallongement de la peau extrieure de la virole.

    Calcul de Phi On a a2/O2 = sin(Phi) avec a2 = 660+80 = 740 et O2 = 955 + 10 = 965 Donc Phi = Arcsin( a2/ O2) = Arc sin (740 / 965 ) = 50,0709099 Calcul de langle 2-O-3 2-3 = R * angle(2-O-3) (langle en radians) donc angle(2-O-3) = 2-3 / R avec R = 965 et 2-3 = 25 (on assimile la corde larc). angle(2-O-3) = 25 / 965 = 0,02590673575 radians soit 0,02590673575*180/p = 1,4843466 Donc langle 1-O-4 vaut : 50,0709099 + 1,4843466 =51,555256 La longueur de larc 1-4 vaut donc : p*Rfn*51,555256/ 180 = 854.8185mm avec Rfn = 955 5 = 950mm A laquelle il faut ajouter un quart de dvelopp de virole soit p*Rfn/2 = 1492,25651045516 La position de larte 2 sera donc : 1492,25651045516 + 854.8185 = 2347.07mm La longueur 6-5 vaut : : p*Rfn* 33/ 180 = 547,16mm

    La reprsentation des interfaces entre les constituants dun ensemble, en exagrant les paisseurs, mais en maintenant les valeurs angulaires le plus prs possible de leurs valeurs relles, permet daborder les relations gomtriques liant les points, les artes ou les surfaces des pices entre elles.

  • Atte

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    N 4

  • C - MISE EN TOLE DES CHICANES Etudier la mise en tle des chicanes pour la fabrication des deux changeurs,

  • D - DESSIN DE FABRICATION DUN HEB DU FOND Indiquer sur le dessin de fabrication du rep.4 (document rponse D-DR1) la valeur des cotes manquantes.

  • ,00;

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    2006

    -01,

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