Optimisation de la Fabrication d'une Pale de Concasseur

Contexte et objectif

Dans le cadre d'une mission technique au sein d'une fonderie industrielle, j'ai été chargé d'optimiser la fabrication d'une pale de concasseur, une pièce critique soumise à de fortes sollicitations mécaniques, à des chocs répétés et à des températures élevées. La pièce est fabriquée en fonte grise à graphite lamellaire (FGL 250), un matériau couramment utilisé dans des applications telles que les pièces de fonderie soumises à des sollicitations mécaniques élevées, notamment dans l'automobile, la mécanique de précision et les équipements industriels. C’est un matériau reconnu pour sa bonne résistance à l’usure, sa dureté et son aptitude à l’usinage, grâce à la présence de graphite sous forme lamellaire. Ce type de fonte est bien adapté aux environnements sévères, tout en conservant une certaine ténacité. Le problème initial était la présence fréquente de défauts métallurgiques (porosités, retassures, fissures à chaud…) qui compromettaient la qualité des pièces et leur tenue en service. Objectif principal : Éliminer ces défauts et stabiliser la production grâce à une démarche complète d'ingénierie inversée, de simulation de fonderie, de contrôle métallurgique et d'outils qualité.

Spécifications du Matériau

Nuance du modèle (FGL 250)
MatériauFonte grise à graphite lamellaire
DésignationFGL 250
ApplicationPièces soumises à des sollicitations mécaniques élevées
Caractéristiques mécaniques du modèle
QualitéEN-GJL-250 (FGL 250)
Résistance à la traction840 MPa
Résistance elastique450 MPa
Dureté150-300 HB
Constituant Prédominant de La structureFerrite-perlite

Phases

La rétro-ingénierie
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Réalisation d'une analyse dimensionnelle de la pièce existante à l'aide d'outils de métrologie tels qu’un pied à coulisse et un micromètre à tambour, permettant un relevé précis des côtes. Reconstruction 3D sous SolidWorks, en respectant scrupuleusement les dimensions fonctionnelles, les jeux de montage et les tolérances, afin de générer un modèle CAO exploitable pour les simulations de fonderie et l’optimisation du procédé de fabrication.

Résultats obtenus

- Élimination des principaux défauts métallurgiques observés auparavant - Amélioration notable de la qualité et de la reproductibilité des pièces produites - Réduction significative du taux de rebut et des coûts de retouche - Conformité aux exigences mécaniques et thermiques de l'application finale

Précisions techniques :

Cp / Cpk : Ces indices mesurent la capacité d’un procédé à produire des pièces conformes. Le Cp évalue la capacité du procédé sans tenir compte de sa centration, tandis que le Cpk tient compte de la centration et de la variabilité du procédé.

AMDEC : La Méthode d'Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité est une démarche structurée pour identifier et prévenir les défaillances.

5S : Une méthodologie d'organisation qui permet de rationaliser l'atelier en cinq étapes (Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu, Shitsuke).

Compétences techniques
CAO/DAO : SolidWorksSimulation de fonderie : ProCASTContrôles : CND, métallographieQualité et procédés : MSP/SPC, AMDEC, 5SMétallurgie des fontes