Épreuve E4 - BTS Forge - juin 2019

Mise en situation

La demande du client

La société "Lev'tou" souhaite réaliser une attache (nommer attache chaîne dans le dossier) pour la fixation des chaînes qui permettent le mouvement vertical des fourches d’un chariot élévateur (2 attaches chaîne par chariot élévateur).

Un prototype usiné a été testé et validé. Pour la phase de présérie, la société a besoin d’une étude de faisabilité en forge.

Le procédé de forge a été sélectionné, car cette pièce est considérée comme pièce de sécurité, puisque les fourches soutiendront la charge lors de la levée et du maintien en hauteur.

La société "Lev'tou", consulte une entreprise de forge et d’estampage et attend en réponse une étude faisabilité qui se traduira à terme par un devis pour cette pièce.

Le client fournit une construction DAO de l’attache chaîne en acier qui correspond à une nouvelle conception ainsi qu’un plan sur lequel apparaissent les spécifications dimensionnelles nécessaires. Les surfaces fonctionnelles sont repérées sur la figure 4 ainsi que 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 du sous-ensemble de mouvement des fourches.

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

Le client demande une étude de faisabilité pour la fabrication par forgeage de 40 000 attaches chaînes par an et cela pour 5 ans (durée de vie estimée de ce nouveau chariot élévateur).

Pour réaliser le devis le service commercial a besoin d'une étude de faisabilité de cette pièce sur un type de machines de production de l'atelier.

3 machines ont été retenues, car leurs disponibilités permettent réaliser le forgeage de cet attache chaîne.

Données générales :

• Quantité annuelle : 40 000 pièces brutes par an pendant 5 ans ;
• Matière : acier allié 34CrMo4.

Les matériels de forgeage de l’entreprise :

- l'atelier de forge est équipé de 3 marteaux-pilons à planche dont l’énergie de frappe est de 1000 kg.m (soit environ 9810 J). 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 ;
- 2 presses à vis de 600 tonnes « nominal » qui permettent la fabrication de pièces d'environ 1,5 kg en moyennes et grandes séries ;
- 1 presse horizontale à forger de 80 tonnes, dont le diamètre maximal de barre engagée est de 30 mm ;
- 1 laminoir à retour pouvant être disposé à proximité immédiate des marteaux-pilons ou presse à vis pour réaliser les ébauches laminées si nécessaire ;
- 5 presses à ébavurer associées aux marteaux-pilons et presses à vis ;
- 5 fours à induction associés aux différentes machines de forgeage pour chauffer les aciers entre 900°C et 1300°C suivant le besoin ;
- deux lignes de traitement thermique comportant des fours électriques pour le recuit et la trempe aux polymères ;
- une installation de grenaillage.

Objet de l’étude

L’épreuve porte sur :

- le choix du type de machine le mieux adapté à cette fabrication parmi les machines de l‘atelier ;
- la définition géométrique de la pièce adaptée à l’estampage sur presse horizontale à forger ;
- l’établissement d’une gamme de forgeage prévisionnelle ;
- l’estimation de l’effort de forgeage confirmant le choix de la machine d’estampage

Travail demandé

Le sujet comporte 4 parties :

Partie 1 : Vérification de la capacité des machines pour le forgeage
Partie 2 : Adaptation de la pièce à l’estampage
Partie 3 : Rédaction de la gamme prévisionnelle de forgeage
Partie 4 : Devis de la pièce