concours general des metiers - Eduscol

CONCOURS GENERAL DES METIERS SESSION 2015 FONDERIE Sujet écrit comprenant : - Mise en situation et cahier des charges : pages 2/22 à 5/22
- Questionnaire : pages 6/22 à
22/22 - Dossier documents : Doc 1/4 à Doc 4/4 - Dossier documents annexes : Annexes 1/6 à 6/6 Documents à rendre : l'ensemble du questionnaire, pages 2/22 à 22/22
et les documents Doc 1/4 , Doc 2/4 et Doc 4/4.
NOTE : / 100 NOTE : / 20
Mise en situation
et
cahier des charges Questionnaire Mise en situation Poignée [pic]Semelle Fusées Votre entreprise de fonderie assure la production de pièces moulées en
alliage d'aluminium. Elle dispose d'un atelier de moulage silico-argileux,
d'un atelier de moulage à prise chimique pour les petites séries, d'un
atelier de moulage en coquille par gravité et d'un atelier de coulée sous
pression. La société MC développement, spécialisée dans les trottinettes veut
commercialiser un nouveau modèle appelé la « trottine ». Elle a donc passé
commande de trois pièces faisant partie de cette trottinette : la semelle,
les fusées et la poignée. 3000 ensembles seront commandés.
Votre entreprise de fonderie dispose : - D'une sablerie pour la préparation du sable silico-argileux. - D'une machine à mouler « impact pression ». - D'un malaxeur continu pour la préparation du sable alphaset . - D'un atelier de moulage en coquille par gravité. - D'une machine de moulage sous pression « chambre froide ». - D'une machine de moulage sous pression « chambre chaude ». - D'un four à gaz à creuset graphite de 300kg. - D'un four de maintien électrique de 300kg. - D'un laboratoire de contrôle des sables. Déroulement de l'étude du dossier Afin de répondre à la commande tout en assurant une charge homogène de vos
moyens de production, il a été décidé de réaliser les pièces selon 3
procédés différents. Moulage non permanent Etude de la semelle Dans un premier temps, la semelle fera l'objet d'une pré-série afin
d'obtenir des pièces prototypes, cette pré-série sera réalisée en sable à
prise chimique par le procédé « alphaset ». Dans un deuxième temps, les pièces prototypes étant conformes au cahier des
charges, il a été décidé de faire la série des semelles avec le procédé
silico-argileux sur la machine à mouler « impact pression ». Elles seront
coulées en Al Si 7 Mg. Cahier des charges de la semelle - Alliage EN AC-AlSi 7 Mg. - Très bon état de surface des pièces. - Pas de défaut visible dans les parties massives. - 10 pièces prototypes en sable à prise chimique alphaset . - Série de 3000 pièces, renouvelable selon besoin. - Production de quatre pièces par moule sur plaque modèle double - Contrôle visuel.
Moulage permanent gravité Etude des fusées Il a été décidé d'obtenir cette pièce par moulage en coquille par gravité. Cahier des charges des fusées - Alliage EN AC - Al Si 7 Mg - Insert - Très bon état de surface - Pas de défaut visible - Production de deux pièces par moules Moulage permanent sous pression Etude de la poignée Elle sera coulée en sous-pression sur machine à injecter chambre froide. Cahier des charges de la poignée - Alliage EN AC - Al Si 7 Mg - Très bon état de surface - Pas de défaut visible
Fabrication de la semelle, pièces prototypes A) Etude de moulage 1ère situation : Coulée en source sans masselotte, chenal simple avec une attaque. 1) Sur le plan document Doc 1/4 tracer le plan de joint dans toutes
les vues où il est visible. Indiquer dans les cadres « dessus »,
« dessous ».
2) Etude du dispositif de remplissage L'échelonnement des sections est 1 - 2 - 1. Indiquer Sa, Sd et Sc
dans le tableau ci-dessous.
| | | |
|1 |2 |1 |
| | | |
|Sd |Sa |Sc | 3) Sd = 254 mm², en fonction de Sd, calculer Sc et Sa, détailler les
calculs et arrondir au mm. Sa = 2 x 254 = 508 mm² Sc = Sd = 254 mm² A partir des sections obtenues à la question précédente, calculer
les dimensions du système de remplissage, en sachant qu'il y aura
une attaque de coulée d'épaisseur 5mm. Rappel de quelques formules :
r = ? - Sd = ? r² r = 8,9 arrondie à 9 mm - Sa = Largeur x épaisseur L= 101,6 arrondie à 102 mm
L = ?
- Sc = C² (simplification du calcul) C= 15,9 arrondie à 16 mm c = ? Résultats avec calculs : 4) Sur le document DOC 1/4, la descente de coulée étant déjà positionnée,
tracer le chenal et l'attaque à l'échelle, uniquement en vue face.
2ème situation : Les premières pièces prototypes ne correspondent pas aux cahiers des
charges, en effet aux deux extrémités de la semelle se trouvent des parties
massives dans lesquelles ont a repéré un défaut de retassure. 5) Définir ce qu'est une retassure.
Défaut qui se constate dans les parties massives des pièces
coulées quand la solidification du métal et sa contraction entraînent
la formation d'une cavité.
6) Proposer une solution technique pour éviter d'avoir la retassure dans
la pièce.
Masselottes ou refroidisseurs 7) Sur le document DOC 1/4 Indiquer par une flèche rouge l'emplacement ou
les emplacements de la solution proposée à la question « 8 ».
B) Etude du sable à prise chimique alphaset
8) Donner la composition d'un sable alphaset avec les pourcentages.
Résine alphaset = 1 à 1,2% de la masse de silice Durcisseur = 25 à 30% de la masse de résine
9) Citer deux paramètres qui influencent le temps de prise de votre
sable.
La température ambiante Le % de résine 10) Citer deux autres procédés de sable à prise chimique pour réaliser des
moules.
Le pentex, le furanique, pep set.
11) Le réglage demandé pour 30 secondes sur le malaxeur continu est le
suivant :
Température ambiante : 20°c Poids de silice: 50kg Résine : TPA 36 : 1,2% Durcisseur : ACE 535 : 21% (par rapport à la masse de résine)
Calculer ci-dessous la masse de résine et de durcisseur.
Résine = 50 x 1,2% = 0,6 kg = 600 gr
Durcisseur = 600 x 21% = 126 gr
En fonction des résultats trouvés à la question précédente et en vous
aidant des annexes page 1/6, 2/6 et 3/6 indiquer le réglage (repère
malaxeur) pour les débits de résine et de catalyseur.
Réglage résine : 42
Réglage durcisseur : 36
12) Donner le temps de prise pour le déboîtage.
20 minutes 13) On souhaite obtenir un temps de prise de 10 minutes. Citer le produit
sur lequel il faut agir et désigner la qualité du produit qu'il faut
utiliser.
Durcisseur : qualité ACE 520 ou 620
14) Quelles sont les précautions à prendre pour l'utilisation de ces
produits et pour la réalisation des moules ? Gants, lunettes .
Fabrication de la semelle en série La réalisation de la pré-série de pièces prototypes avec les masselottes
(une à chaque extrémité) ayant été concluante, l'entreprise décide de
lancer la fabrication en série. Le procédé retenu est le sable silico argileux sur machine « impact -
pression ». C) Etude du sable silico-argileux
15) Le moulage par impact - pression nécessite un approvisionnement en
sable silico-argileux spécifique dont la teneur en eau fluctue entre
1,8% et 2,2%. Proposer et expliquer une méthode qui permet de
contrôler cette teneur en eau.
Par différence de pesée Bombe speedy 16) Citer quatre propriétés d'un sable silico argileux.
Perméabilité Réfractairité Plasticité Cohésion
17) Quels sont les facteurs qui peuvent influencer la perméabilité ?
Intensité de serrage Qualité et quantité d'argile Teneur en eau Granulométrie 18) Avec quel appareil contrôlez-vous la perméabilité ?
Perméamètre
19) Contrôle de la granulométrie : après l'essai de granulométrie, on a
obtenu les valeurs relevées dans le tableau ci-dessous :
|Références des |Ouverture des |Refus en grammes|
|Tamis |mailles | |
|12 |1,4 |0 |
|20 |1 |0