La re-conception d’un nouveau fourreau de la dragline 8400M 

La re-conception d’un nouveau fourreau de la dragline 8400M 

Description de la machine dragline 8400M

 Etude critique des machines du service dragline et sondeuse

Description de la dragline 8400M

Les draglines sont des machines qui permettent la découverte des couches phosphatées pour qu’elles soient disponibles au transport. Elles jouent un rôle primordial dans l’exploitation minière, en particulier dans l’extraction des phosphates et constituent ainsi le support de la production. La machine M8400 est la plus importante parmi ce type de machine dans la découverte de KHOURIBGA grâce à ses capacités de travail énormes, Elle assure 43% du décapage entier du
secteur SIDI CHENNANE. Cette Machine assure sa fonction par le biais d’un godet qui est entraîné par deux paires de câbles pour assurer les mouvements de Levage et de Drague. Aussi la machine tourne autour de sa base pour assurer l’Orientation de son godet supporté par une flèche et elle se déplace en Translation par l’intermédiaire de deux sabots pour les charges explosives, et leur profondeur dépend de celle du niveau phosphaté.

 Structure de la machine

La dragline 8400M est constituée de deux parties essentielles :
Une partie fixe formée du camembert.
Une partie mobile pouvant pivoter autour de son axe est constituée principalement de :
✓ Deux cabines du conducteur (une à gauche et l’autre à droite)
✓ Une salle des machines
✓ Des sabots (pour la translation)
✓ Une flèche (pour supporter le levage)
✓ Un godet

Résolution de problème « MRP »

Méthodologie de résolution des problèmes

La méthode de résolution des problèmes ou bien la MRP est un processus qui permet de résoudre un problème complexe d’une façon bien structurée et organisée en mettant les causes racines du phénomène avec le moins de ressources et du temps possible afin d’adopter la bonne solution du problème.

Etape 1 : Identification de problème
a) Analyse des risques
Avant d’aborder l’analyse de problème il est très exigeant d’identifier et analyser les risques
liés á ce problème, notamment :
✓ Sécurité :
• La chute du pad-lock au cas où le fourreau rompe, provoquerait des dégâts matériels et
humains estimés très dangereux
✓ Humains :
• A cette éventualité la machine perd sa stabilité et pourrait mettre en danger la vie de toutes les personnes existant sur un rayon de 50 m.
• Les interventions que se soient de réparation ou d’inspection par les mécaniciens présentent un grand risque de chute en hauteur de 60 m.
✓ Matériels :
• la chute brusque engendrerait une déformation subite de la flèche qui pourrait touchée la salle machine, dite même une rupture frontale du treillis. La perte de stabilité peut éventuellement faire glisser la machine au bas du talus.
✓ Production :
• Arrêt prolongé de la machine.

▪ Etape 2 : décrire la situation existante
1)Investigation :
✓ Historique :
Depuis sa mise en service de la 8400M, la machine n’a connu que quelques arrêts pour la réparation du fourreau inférieur du PAD-LOCK, à raison d’une fois par an jusqu’à l’an 2005, où la redondance des opérations de soudage a excédé la moyenne de 4 fois par an. Vu la criticité du problème, côté sécurité et répétitivité des actions correctives, le service de maintenance du secteur
SIDI DAOUI, a lancé, en mai 2012, la conception d’un nouveau fourreau en se basant sur le plan MARION d’origine. Mais, à cause du non disponibilité du matériau de base recommandé par MARION 50CRMO4, le choix de la nuance d’acier a été dérogé.
L’opération de descente, réparation et remontée de la flèche a pris un mois et demi. Mais dès la première journée du travail de ce fourreau, une fissure longitudinale a apparu à travers le fourreau et après deux mois de fonctionnement, tous les goussets de renforts ont été également fissurés.
L’action corrective prise en considération était de :
• Raccourcir la longueur des goussets à l’interface du corps du fourreau.
• Ajouter deux goussets supérieurs symétriques par rapport au plan médian de la flèche.
✓ Matériau :
Le fourreau MARION d’origine est un acier faiblement allié 50CRMO4 dont ces caractéristiques mécaniques selon les normes NFA32-103, NFA32-201, NFA32-NFA32-701, NFA32-702 sont :
-Allongement ?% = 18%
-Dureté : ?? = 180
-Limite minimale apparente d’élasticité : ????? = 624???,
-Résistance minimale à la rupture par extension : ?? ??? = 800???,
-Limite d’endurance = 960MPa : Résistance à la fatigue est faible
✓ Montage :
– Difficulté d’alignement Pad-Lock sur les deux paliers : Système hyperstatique.
-Opération soudage gousset / fourreau :
-Positionnement des goussets radialement par rapport à l’axe du fourreau : Défaut d’excentricité.
-Métal d’apport non adéquat.
-Condition de préchauffage non respectée.
-Procédure de succession coins de cordon et préparation des surfaces non respectée.
-Condition de post chauffage (refroidissement progressif) non adapté.
-Mise et maintien en position des goussets non régulière.
-Adaptation des bagues d’usure : coussinet à rainure axiale non approprié aux conditions de chargement.
-Mode d’élaboration du fourreau : pièce usinée (non forgée ni moulée).
✓ Lubrification :
• Graissage des coussinets : fluide ou pâteux.
• Pression et débit de graissage conforme ou non à la spécification : MARION
✓ Conduite :
▪ Mauvaise manipulation : giration et dragage en même temps.
✓ Charges et intempéries :
– Surcharge godet : poids à vide du godet.
– Accélération, décélération au moment levage et giration.
– Vent.
– Poussière.
– Terrain irrégulier : choc entre godet / sol.
– Vibration machine : système orientation.
– Température (saisons)
– Câbles de suspension non tendus : conforme aux spécifications MARION.
– Surcharge godet : poids à vide du godet.
✓ Maintenance
Ajout des deux goussets de suspension non justifié.
Répartition non uniforme des contraintes sur le fourreau.
Soudage répétitif donc augmentation de la zone attaquée thermiquement, ce qui implique que les lignes de soudure perdent leurs caractéristiques mécaniques par fatigue.
✓ Géométrie et dimensionnement
Afin de vérifier la conformité de la géométrie et le dimensionnement nous avons modélisé le fourreau actuel (définir le modèle sur un logiciel de dessin DAO « SolidWorks 2016 ») et par la suite nous avons déterminé les efforts appliqués au modèle (objet de paragraphe ci-dessous) défini par les conditions aux limites à savoir les zones encastrées et le type de sollicitations appliquées, le type de maillage, le matériau sur le modèle conçu pour visualiser et simuler l’état des contraintes et des déformations.

Actions et contre-mesures

 La re-conception d’un nouveau fourreau de la dragline 8400M

 définition et analyse fonctionnelle

Après la localisation des zones les plus sollicitées on a abordé l’étape de la solution. On a focalisé l’étude sur deux côtés :
✓ Le choix d’un mécanisme convenable qui minimise les concentrations de contraintes,
✓ Le choix d’un matériau qui répond aux conditions d’environnement (la température,humidité…) et d’usinage (soudabilité).
• Cahier de charge
On veut concevoir un fourreau avec ses goussets destinés à être installé dans le Pad-lock dans la tête de flèche de la dragline. Pouvant supporter des forces statiques appliquées. Lors de cette étude nous avons le feu vert de jouer sur la géométrie.
• Analyse fonctionnelle
L’analyse fonctionnelle est une méthode permettant d’aider un concepteur à analyser le besoin à satisfaire en le séparant des diverses solutions susceptibles d’y répondre pour tendre à l’optimisation du couple besoin-solution.

Elaboration du mode opératoire du soudage

Le soudage est l’opération qui consiste à assembler deux ou plusieurs pièces rigides de manière à assurer une certaine continuité entre elles. On obtient ainsi, après assemblage, un joint homogène aux caractéristiques plus au moins proches de celles du métal de base, ou un joint hétérogène dans le cas de métaux différents. Cette opération peut être assimilée à une opération locale d’élaboration métallurgique et à une opération locale de traitement thermique donnant une structure cristalline dépendant à la fois de la composition chimique élaborée et du traitement thermique.Cet assemblage se fait de diverses manières, on utilise parfois la pression, la chaleur ou les deux combinés en même temps. Il existe un très grand nombre de procédés de soudage, dont les principes sont très différents. Pour certains, l’assemblage est obtenu par fusion locale des éléments à assembler ; pour d’autres, la continuité métallique est obtenue à froid par effet purement mécanique.Entre ces deux modes extrêmes de soudage, par fusion ou à froid, il existe des modes intermédiaires combinant les effets mécaniques et calorifiques pouvant être obtenus à partir de
sources d’énergie très variées : chimique, électrique, de radiation, etc. Chaque procédé possède un domaine d’application plus ou moins étendu, mais aucun ne supplante complètement les autres.

 Eléments et paramètres de soudage

On considère qu’un matériau métallique est soudable, à un degré donné par un procédé donné et pour un type d’application donné, lorsqu’il se prête, moyennant les précautions correspondantes à ce degré, à la réalisation d’une construction entre les éléments de laquelle il est possible d’assurer la continuité métallique par la constitution de joint soudé, qui par leurs caractéristiques locales et les conséquences de leurs présences, satisfont aux propriétés requises, est choisies comme base de jugement .
On distingue plusieurs types d’acier :
•Acier à bas carbone : les aciers calmés se soudent sans problème. La teneur en oxygène sera limitée pour éviter les soufflures.
•Aciers à haute limite d’élasticité : il y a un risque de fissuration du joint dans les assemblages bridés ; ce risque peut être minimisé par l’application d’un préchauffage ou d’un postchauffage. Les aciers faiblement alliés contenant moins de 0.30 % de carbone ne nécessitent habituellement pas de préchauffage.
•Aciers à outils : la vitesse de soudage élevée, la faible largeur du cordon et des zones affectées thermiquement présentent un très gros avantage par rapport aux autres procédés utilisés (Ex. : soudage des lames de scie).
•Aciers réfractaires : le procédé de soudage par faisceau d’électrons est le procédé idéal pour le soudage de ces aciers. La focalisation du faisceau permet d’atteindre des températures élevées sur une zone étroite sans affectation du métal de base.

Table des matières

Chapitre 1 : Présentation de l’entreprise d’accueil
I. Aperçu sur l’OCP
1. Introduction
2. Historique
3. Groupe OCP aujourd’hui
4. Mission
5. Statut juridique de l’OCP
6. Organigramme du groupe OCP
II. Processus d’extraction 
1. Méthode d’extraction en découverte
III. Présentation des secteurs d’exploitation
1. Présentation du lieu de stage, Service OIK/CE/MD- 337
2. Mission du service 337
3. Organigramme du service
4. Parc matériel de site SIDI CHENNANE
Chapitre 2 : Description de la machine dragline 8400M
I. Etude critique des machines du service dragline et sondeuse
1. La classification des équipements du site Sidi Chennane
II. Description de la dragline 8400M
1. Introduction
2. Structure de la machine
3. Chaine cinématique des Mouvements de la dragline 8400M
III. Etude et analyse des arrêts de la 8400M
1. Analyse Pareto des équipements de la 8400M
2. Interprétation des résultats
3. Analyse des couts
Chapitre 3 : Résolution de problème « MRP »
I. Méthodologie de résolution des problèmes
▪ Etape 1 : Identification de problème
▪ Etape 2 : décrire la situation existante
▪ Etape 3 : fixer des objectifs
▪ Etape 4 : analyse des causes racines
Conclusion
Chapitre 4 : Actions et contre-mesures
I. La re-conception d’un nouveau fourreau de la dragline 8400M 
Partie 1 : définition et analyse fonctionnelle
Partie 2 : étude éléments finis des nouvelles technologies du fourreau
II. Description du mode opératoire de l’alignement du fourreau
III. Elaboration du mode opératoire du soudage
1. Introduction
2. Eléments et paramètres de soudage
3. Mode opératoire de soudage
Conclusion générale

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