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Documents à rendre avec la copie :

- Annexe 2

- Annexe 4

page 9/10 Dès que le sujet vous est remis

assurez-vous qu il soit complet

Le sujet comporte 10 pages

Sous-épreuve commune aux deux options U4

PRESENTATION DE L'ETUDE Une fabricant de bouteilles de plongée sous marine (figure n 1) utilise deux matériaux : acier de construction ou alliage d'aluminium

L'étude porte sur l'acier 34CrMo4

Les bouteilles sont disponibles dans une gamme de volume de 4 à 18 litres et pour une pression de service de 232 bars

Elles sont fabriquées en conformité aux exigences de la réglementation européenne (directive 1997/23 /CE)

La fabrication des bouteilles par la société choisie est garantie par un système d'assurance qualité

certification ISO Elle utilise la norme BS pour les bouteilles en acier

Pour la mise en forme des bouteilles et du col

plusieurs techniques sont possibles (voir cidessous)

Elaboration des bouteilles en acier Sous-épreuve commune aux deux options U4

L'entreprise utilise le procédé de fabrication par emboutissage

Le processus simplifié de fabrication des bouteilles est le suivant : Gamme de fabrication 10 Découpage des plaques d'acier 20 Traitement thermique 30 Emboutissage profond à froid 40 Fluotournage du col 50 Usinage d'ébauche 60 Trempe et revenu 70 Usinage de finition 80 Contrôle de dureté 90 Epreuve hydraulique 100 Grenaillage interne et externe 110 Métallisation + peinture ou zingage REMARQUE Figure n 1

le fluotournage est l'étape de mise en forme du col de la bouteille

elle est utilisée sans soudage ni apport de métal

La pièce est chauffée à une température comprise entre 1000 et 1200 C

Le fabricant utilise la norme British standard BS comme règle de calcul sur les bouteilles transportant les gaz

Le cahier des charges stipule pour les aciers au chrome molybdène : Barème 890 < R m (MPa) 1030 Rp 0

3 Points 0

3 Points

Partie I : étude de l'acier I

Partie II : réception de l'acier II

Donner la signification de chaque terme (lettre et nombre) de cette expression

quelle est la structure micrographique de l'acier sachant qu il a subi un refroidissement à partir de l'état austénitique homogène? II

Est-ce que cette consigne a été respectée? Justifier votre réponse

Partie III : traitements thermiques Les pièces doivent subir un traitement thermique avant l'emboutissage

tracer le cycle complet de trempe et de revenu

Préciser les températures

les temps et les modes de refroidissement

Tracer ce cycle sur la courbe jointe

Justifier la température d'austénitisation

la température et le temps de maintien isotherme à appliquer et le mode de refroidissement final

une éprouvette de traction cylindrique de 10 mm de diamètre est placée dans la charge

Elle subit le même traitement de trempe et revenu que les bouteilles

Après essai

la courbe est donnée en annexe 4

Définir cette caractéristique et expliquer son utilité

R m ainsi que A% à l'aide de la courbe en annexe 4

Calculer le rapport entre R p0

2 et R m

Sous-épreuve commune aux deux options U4

Partie V : traitements de surface Après grenaillage

les cylindres reçoivent à l'extérieur une projection thermique durant 2 minutes d'un alliage de zinc et d'aluminium en fusion

Les bouteilles sont peintes ensuite par poudrage électrostatique (temps de poudrage : 2 min

temps de cuisson à 180 C : 20 min)

Une autre possibilité est l'utilisation d'un zingage électrolytique

Le bain de zinc acide usuel fonctionne dans les conditions suivantes : densité de courant : 3 A dm

4 g mol

Application de la loi de Faraday : Le tableau ci-après indique les recommandations pour une bonne protection contre la corrosion

Procédé Zinc électrolytique e : épaisseur du dépôt ρ : masse volumique du métal déposé J : densité de courant cathodique t : temps M : masse molaire du métal déposé n : valence du métal déposé : rendement cathodique Projection thermique d'alliage Zn-Al avec peinture Epaisseur préconisée 25 µm 80 à 120 µm V

calculer le temps d'électrolyse en minutes pour obtenir l'épaisseur exigée

quel est le procédé qui s'impose? Sous-épreuve commune aux deux options U4

ANNEXE 1 COURBE TRC DE L'ACIER 34CrMo4 Sous-épreuve commune aux deux options U4

ANNEXE 2 (à rendre avec la copie) COURBE TTT ACIER 34CrMo4 Sous-épreuve commune aux deux options U4

ANNEXE 3 Extrait de la fiche technique de l'acier utilisé Sous-épreuve commune aux deux options U4

10

ANNEXE 4 (à rendre avec la copie) Courbe de traction L'L 0 (mm) Eprouvette de traction proportionnelle Diamètre =10 mm avec k = 5

11

ANNEXE 5 Correspondances duretés résistance maximale HV30 HBS HBW HRB HRC Rm MPa HV30 HBS HBW HRB HRC Rm MPa HV Non Valable dans ce domaine Non Valable dans ce domaine HRC Sous-épreuve commune aux deux options U4