NOM ou MATRICULE:
GMC 10309 Fabrication mécanique 27 octobre 2005 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. TRAVAIL DES MÉTAUX EN FEUILLE (25%)
Vous devez fabriquer la pièce de structure intérieure de porte d’auto en aluminium 6061-T6 illustrée ci-dessous.
Pour ce faire on vous demande de concevoir une matrice étagée s’apparentant à celle illustrée à droite. Elle est constituée de plusieurs étages permettant de réaliser de manière étagée des opérations d’emboutissage, de poinçonnage et de découpage des contours. En un seul coup de presse la matrice transformera la feuille de tôle en une pièce finale.
- 2 -
a) Décrivez au moyen de vues en coupe de l’outillage, son fonctionnement.
Illustrez particulièrement les étapes du placement de la tôle et de la fin du pressage.
Au besoin ajoutez les ressorts ou autres mécanismes requis. (12%) Vue en coupe de l’outillage
au placement de tôle à la fin du pressage (position la plus basse)
- 3 -
b) Calculez les forces de pressage en supposant les variables et valeurs suivantes.
N’oubliez pas d’estimer et d’inclure les forces des ressorts s’il y a lieu et s’ils contribuent à augmenter le tonnage requis de la presse. (8%)
• Ptrous = 3800 mm pour le périmètre des 4 trous principaux,
• Pcontour = 4200 mm pour le périmètre du contour extérieur,
• t = 1.3 mm l’épaisseur de la tôle
• σult = 310 MPa et Y = 276 MPa pour la tôle d’aluminium
• Supposez que la force d’emboutissage est au maximum de 85 tonnes de 2000 lbs. (vous n’avez pas à la calculer)
trou
contour extérieur
trous
- 4 -
c) Lors de la mise en route de l’outillage, on utilise une tôle d’essai imprimée de cercles de 8 mm pour déterminer les conditions de déformation de la tôle suite à l’opération d’emboutissage. (5%)
On mesure en deux positions stratégiques les diamètres mineurs et majeurs des cercles déformés:
Position 1 Position 2
Dmineur = 8.1 mm Dmineur = 7.5 mm Dmajeur = 10.8 mm Dmajeur = 8.1 mm Déterminez l’épaisseur de la tôle en ces deux positions.
La tôle serait-elle formée sans gondolage ou fissuration en ces positions? Justifiez.
S’il y a un problème de gondolage ou de fissuration quel changement pourriez-vous apporter sans changer la géométrie de la pièce?
- 5 - 2. EXTRUSION (25%)
Le tube en alliage d’aluminium 6061-T6 illustré ci-contre est fabriqué dans une presse d’extrusion. La presse comporte une chambre cylindrique de 4 pouces de diamètre intérieur et a une capacité de 1000 tonnes de 2000 lbs. L’extrusion est un tube
rectangulaire de 3 pouces x 2 pouces avec une épaisseur de mur de 1/4 pouce. Des longueurs de 40 pieds sont produites. La billette
est chauffée à 550 deg.C puis est placée dans la chambre. Lors de l’extrusion elle est à environ 500 deg.C.
a) Si le coefficient de friction est de 0.5 et l’angle de matrice de 45 degrés, calculez la vitesse maximale d’extrusion à la sortie permettant de ne pas dépasser la capacité de 1000 tonnes de la presse. (15%)
- 6 -
b) Quel serait l’état du matériau à la sortie? Quels seraient les défauts possibles du tube à la sortie? Quel traitement thermique pourrait être appliqué pour réduire les contraintes internes dans le tube? (10%)
- 7 - 3. MOULAGE PAR INJECTION (25%) La structure intérieure de porte
d’auto illustrée à droite doit être moulée par injection d’aluminium A380 à une pression de 8000 psi.
La surface projetée de la pièce est de 260 po2 et l’épaisseur typique de la pièce est de 3 mm.
a) Dessinez le moule et ses différentes composantes (cavité, canalisations et ports d’alimentation, masselottes, évent, tige d’éjection, canalisation de
refroidissement, inserts, et autres). (10%)
Structure de portière coulée sous pression (Mercedes)
- 8 -
b) Décrivez en détail comment serait calculée l’aire des sections des
canalisations et des ports d’entrée ainsi que la taille des masselottes. Les calculs ne sont pas requis. (9%)
c) Quelles seraient les caractéristiques minimales de la presse d’injection (force de fermeture, volume d’injection minimal, …). Calculez ou justifiez. (6%)
- 9 - 4. MÉTALLURGIE DES POUDRES (15%) La pièce ci-contre faite de poudre de fer grossière doit être produite à 88% de densité. (voir figure 7 des notes de cours)
Le diamètre extérieur de la pièce est de 25 mm et le diamètre du trou central est de 10 mm. La hauteur totale de la pièce est de 16 mm. De plus, l’aire projetée verticalement est de 400 mm2.
a) Dessinez le concept d'outillage en position de pressage et en position de remplissage. (10%).
Schéma des outils
en position de pressage en position de remplissage
- 10 -
b) Calculez le tonnage de la presse sur son tablier principal. (5%).
Calculs :
ZONE RESERVEE POUR LE CORRECTEUR
1) /25 3) /25 Propreté/orthographe= /10
2) /25 4) /15 TOTAL = /100
