Épreuve E4 - BTS Forge - juin 2021

Mise en situation

La demande du client

La société "EQUILIBRE" souhaite développer un levier intermédiaire de direction pour un véhicule 4x4 hybride - électrique (voir exemple d’un produit similaire monté sur des véhicules ci-dessous Figure N°1 et Figure N°2).

Le bureau de développement de la société "EQUILIBRE" a effectué une étude de ce nouveau produit.

Pour la phase de présérie la société demande une étude de faisabilité en forge.

Le futur véhicule sera un 4x4 hybride – électrique. Sa direction sera fortement sollicitée par des chocs lors de l’utilisation en tout terrain. La pièce est considérée comme pièce de sécurité. Le procédé de forge a été retenu au regard de l’expérience client et de l’entreprise chargée de l’étude de réalisation.

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

Le client fournit une construction DAO du levier intermédiaire en acier qui correspond à une nouvelle conception ainsi qu’un plan sur lequel sont uniquement cotés les éléments qui lui sont importants. Les surfaces fonctionnelles sont repérées sur la Figure N°3 ci-dessous et sur le fichier de la pièce en DAO par la couleur rouge.

Les autres formes et dimensions, associées au matériau, ont été conçues par le client pour respecter le cahier des charges mécanique permettant l’homologation par le constructeur automobile de ce composant.

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

Le client demande une étude de faisabilité pour la fabrication par forgeage de 1 000 000 leviers intermédiaires de direction par an et cela pour 15 ans (durée de vie commerciale estimée de ce nouveau véhicule et après-vente).

Pour réaliser le devis, le service commercial a besoin d'une étude de faisabilité de cette pièce sur un îlot de production de l'atelier d’estampage ayant un temps d’ouverture d’un poste par jour, et cela pour des raisons de nuisances sonores et vibratoires du voisinage.

Données générales :

• Quantité annuelle : 1 000 000 pièces brutes par an pendant 15 ans ;
• Matière : acier S355JRG2.

Les matériels de forgeage de l’entreprise :

• L'atelier de forge est équipé de 6 marteaux pilons. Ces moyens de production permettent de réaliser des pièces forgées simples ou complexes en acier, inox ou aluminium dans une gamme de masse comprise entre 500 g et 10 kg ;
• 2 presses à vis de 600 tonnes d’effort nominales qui permettent la fabrication de pièces d'environ 1,5 kg en moyenne et grandes séries ;
• 1 presse horizontale à forger de 80 tonnes dont le diamètre maximal de barre engagée est de 13 mm;
• 3 laminoirs à retour pouvant être disposés à proximité immédiate des marteauxpilons ou des presses à vis ;
• 1 auto-compresseur Dieudonné-Montbard de 250kg pouvant être disposé à proximité immédiate des marteaux-pilons ou presses à vis;
• 8 presses mécaniques à ébavurer associées aux marteaux-pilons et presses à vis ;
• 8 fours à induction associés aux différentes machines de forgeage pour chauffer les aciers entre 1100°C et 1300°C suivant le besoin ;
• 2 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 sur marteau pilon ;
• l’établissement d’une gamme d’estampage prévisionnelle ;
• la détermination de la machine d’estampage.

Travail demandé

Le sujet comporte 3 parties :

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