Épreuve E4 - BTS Forge - juin 2018

Mise en situation

La demande du client

La société TECHAP souhaite réaliser une bride de fixation trilobée pour un élément de sa ligne d’échappement destinée à la voiture XB4.

Les brides de fixation trilobées sont des pièces essentielles de ce système.

La société TECHAP, consulte une entreprise de forge et d’estampage et attend en réponse un devis pour cette pièce.

Le client fournit une construction DAO de ces brides de fixation trilobées en acier inoxydable qui correspond à une nouvelle conception ainsi qu’un plan sur lequel sont cotés les éléments qui lui ont semblé importants. Les surfaces fonctionnelles sont repérées sur l’image ci-dessus et sur la pièce en DAO par la couleur rouge.

Les autres formes et dimensions, associées au matériau, ont été conçues par le client pour respecter les encombrements et le cahier des charges mécaniques de la ligne d'échappement.

Le client peut accepter néanmoins des modifications mineures de formes pour que la pièce soit réalisable par estampage.

Le client demande d’établir le chiffrage pour la fabrication par estampage de 20 000 brides de fixation trilobées par an et cela pour 5 ans (durée de vie estimée de cette ligne d’échappement). Les livraisons devront être mensuelles, mais pas de livraison en août.

Données générales :

• quantité annuelle : 20000 pièces brutes pendant 5 ans ;
• livraison : mensuelle (pas de livraison au mois d’août) ;
• emballage en vrac dans caisse plastique navette avec couvercle, cadence emballage 1000 pièces par heure, taux horaire 50€/heure ;
• matière souhaitée : X5CrNi18-09 (1.4301) ou S355J0 ;
• prix matière suivant indice Insee (DT5), suppléments extra-alliage inox (DT4); et la liste des écarts des produits laminés « source TATA STEEL » dans le dossier numérique: « BTS-FORGE-E4-2018 ».
• rachat ferraille 100 €/tonne ;
• rachat inox 150 €/tonne ;
• forgeage sur la machine au choix ;
• grenaillage impératif ;
• traitement thermique (TTH) impératif ;
• assurance qualité produit (AQP) 50€/série livrée ;
• chauffage induction ;
• débit matière par cisaillage ;
• coûts outillages à amortir dans le prix de la pièce :

o ensemble matrices supérieure et inférieure 8000€
o ébavurage 2000€ ;

Les matériels de forgeage de l’entreprise :

• l'atelier de forge est équipé de 3 marteaux pilons dont l’énergie de frappe est comprise entre 1000 à 7000 kg.m (voir DT1). Ces moyens de production permettent de réaliser des pièces forgées simples ou complexes en acier, inox ou aluminium dans une gamme de poids comprise entre 30 g et 5 kg ;
• deux « maxipresses » (ou presses à vilebrequin) de 700 t et 1300 t qui permettent la fabrication de pièces de 1,5 kg en moyenne et grandes séries ;
• dimensions surfaciques des matrices 510 x 400 (mm) ;
• 5 presses à ébavurer associées aux marteaux-pilons et « maxipresses » ;
• 5 fours à induction associés aux marteaux-pilons pour chauffer les aciers entre 1100°C et 1300°C suivant le besoin ;
• deux lignes de traitement thermique à fours électriques pour le recuit et la trempe aux polymères ;
• une installation de grenaillage.

Objet de l’étude

L’épreuve porte sur :

- la définition géométrique de la pièce adaptée à l’estampage ;
- le choix du type de machine le mieux adapté à cette fabrication parmi les machines de l‘atelier ;
- l’établissement d’une gamme de forgeage prévisionnelle pour le forgeage de 3 pièces à la fois ;
- le devis de réalisation de la pièce.

Travail demandé

Le sujet comporte 4 parties :

Partie 1 : Adaptation de la pièce à l’estampage
Partie 2 : Choix du type de machine pour l’estampage
Partie 3 : Rédaction de la gamme prévisionnelle de forgeage
Partie 4 : Devis de la pièce