NOM ou MATRICULE:

GMC 10309 Fabrication mécanique 25 février 2009

EXAMEN #1

INSTRUCTIONS:

• L'examen est à livres ouverts. • La durée de l'examen est de 1 heure 50 minutes. • Vous inscrivez vos réponses directement sur le questionnaire. Si nécessaire, utilisez

des feuillets supplémentaires en prenant soin d'indiquer votre nom sur chacun d'eux. • 10% sont accordés pour la propreté, la clarté, les unités et l'orthographe.

1. MÉTAUX EN FEUILLE – Travail d’atelier et matriçage progressif (30%) a) Le bac illustré ci-dessous doit être fabriqué avec les équipements et outillages que vous avez utilisés au laboratoire. La même tôle d’aluminium de 1.57mm d’épaisseur est employée. (15%)

- 2 -

La vue ci-dessous illustre la pièce dépliée. Indiquez sur le dessin la séquence de pliage comme vous l’avez fait au laboratoire et en vous assurant qu’elle est réalisable. Vous n’avez pas à calculer les distances de pliage exactes.

A

- 3 -

Calculez la longueur de la cote A illustrée sur le dessin de la tôle dépliée. Indiquez votre solution ci-dessous. A= ________________ mm Calculez la force de pliage maximale pour le bac. Supposez une limite élastique de 276 MPa et une limite ultime de 310 MPa. Ne calculez que le pli qui demandera la plus grande force. Fmax= ________________ tonnes (2000 lbs)

- 4 -

b) La pièce ci-contre doit être produite par matriçage progressif dans des quantités de 50000 unités. La tôle d’une épaisseur de 2.67 mm est faite en acier 1010 laminée à chaud avec une limite ultime de 390 MPa et une limite élastique de 300 MPa. Illustrez ci-dessous la bande de tôle en vues de dessus et frontale et définissez la séquence d’opérations de perçage, découpage, pliage, … dans la matrice. Chaque station doit être illustrée ci-dessous ainsi que les poinçons, les matrices et autres composantes de l’outillage. Dans vos concepts, n’oubliez pas de tenir compte du guidage de la bande de tôle, du mouvement de la tôle et de la pièce semi-transformée jusqu’à la station finale, de l’évacuation de la pièce à sa sortie ainsi que de l’évacuation des rebuts de découpage. (15%)

25.4

63.5

25.4

142.9 47.6

41.3

9.5

1.2

- 5 -

2. FORMAGE – Forgeage à chaud et extrusion (25%) a) La pièce en aluminium 6061 illustrée ci-dessous est forgée à 500 degrés C. La pièce est nervurée de manière similaire en dessous. L’aire de la pièce en vue du dessus est de 2840 cm2. Les nervures et le fond ont 5 mm d’épaisseur. La profondeur des cavités est de 23 mm. La cavité la plus large est de 200 mm et la plus étroite est de 30 mm. (13%) Révisez ci-dessous le design de la pièce pour en faciliter le forgeage. Validez votre design en fonction de l’épaisseur de mur, de la hauteur des nervures (profondeur des cavités), des angles de démoulage, rayons des congés et arrondis, … Définissez également le plan de séparation (parting line).

200

30

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Estimez la force de forgeage à la station finale en supposant un taux de déformation en fin de course de la presse de 2 s-1. Utilisez les constantes des alliages d’aluminium fournies dans les notes de cours. Des bavures sont présentes à la station finale.

Force de forgeage = ________________________ b) On veut extruder le profilé d’aluminium 6061 illustré à droite. Pour ce faire, on utilise une presse permettant l’extrusion directe avec une chambre de 152mm de diamètre. Le profilé est d’environ 100 x 100mm avec une épaisseur de paroi de 5mm, une section de 1800 mm2 et un périmètre d’environ 700mm. Il doit être extrudé à chaud à 500 degrés C. (12%) Décrivez ci-dessous au moyen de croquis les composantes d’outillage qui devront être utilisées.

100 mm

100 mm

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Estimez la force requise pour l’extrusion en supposant un angle d’écoulement α d’environ 45 degrés, un coefficient de friction de 0.2 et une vitesse de vérin dans la chambre d’extrusion de 14 mm/s. Ensuite choisissez une capacité de presse acceptable parmi les modèles fournis aux pages 9 et 10 dans le module supplémentaire sur l’extrusion d’aluminium.

Force d’extrusion = ________________________

Presse = ________________________________

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3. MOULAGE DES MÉTAUX – Moulage au sable et par injection (25%) a) Le collecteur d’échappement en aluminium illustré ci-contre doit être moulé dans un moule en sable. L’intérieur est creux pour permettre le passage des gaz d’échappement du véhicule. Donc on utilisera des noyaux également en sable placé dans le moule pour générer ces formes creuses. Illustrez dans des croquis séparés le moule, les patrons et les noyaux qui seront requis. Au besoin, ajustez légèrement le design de la pièce en fonction du procédé. Les dimensions indiquées ci-contre sont en pouces (1 pouce = 25.4 mm). N’oubliez pas de définir le plan de séparation, les angles de démoulage, ainsi que les autres composants du moule. (15%)

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b) Le boîtier en magnésium illustré à droite avec une vue en coupe partielle doit être produit au moyen du moulage par injection dans une machine à chambre froide. La pièce est faite d’un alliage de magnésium AZ91A et doit être produite en 30000 unités. Les principales dimensions sont indiquées dans le dessin en mm. À partir du dessin de la pièce, dessinez et décrivez le moule (composantes, canalisations, évent, plan de démoulage, matériau du moule, injection, mécanismes d’éjection de la pièce, … (10%)

3.175

52.4

- 10 -

4. TRAITEMENTS THERMIQUES – traitement des aciers (10%) On utilise l’acier 4340 pour fabriquer des pièces cylindriques de 25 mm de diamètre par 100 mm de long. Pour améliorer les propriétés on effectue des traitements thermiques. a) Quelle est la composition du cet alliage? b) Quelle est la méthode et les conditions opératoires précises pour tremper et faire revenir cet alliage? Quelles seront les limites élastique et ultime de l’alliage après l’opération? c) Si à la place de la trempe on préfère utiliser une normalisation, quel sera la méthode et les conditions opératoires précises? Quelles seront les limites élastique et ultime de l’alliage après l’opération? Y aurait-il un avantage à utiliser la normalisation plutôt qu’une trempe suivie d’un revenu? Justifiez. ZONE RESERVEE POUR LE CORRECTEUR

1) /30 3) /25 Propreté/orthographe= /10

2) /25 4) /10 TOTAL = /100