Expertise technique d’une défaillance: Cas de la rupture d’un arbre à briqueterie Seybouse

Ce mémoire porte sur l’expertise technique d’une défaillance mécanique dans le domaine industriel, plus précisément la rupture d’un arbre dans une briqueterie. Il s’adresse aux étudiants et professionnels en génie mécanique, maintenance industrielle et fiabilité mécanique, qui souhaitent comprendre comment analyser et diagnostiquer une panne majeure affectant un équipement clé du processus de fabrication de briques.

La question

Le travail traite d’un problème critique rencontré dans la briqueterie Seybouse de Besbes : la rupture répétitive de l’arbre de sortie du réducteur du mouilleur mélangeur sous vide. Cette défaillance entraîne l’arrêt total de la production, ce qui cause des pertes économiques importantes. L’objectif est de réaliser une expertise technique pour identifier les causes réelles de cette panne afin de proposer des solutions préventives et éviter sa réapparition.

Concepts de base

La brique est un matériau de construction essentiel, fabriqué à partir d’argile extraite localement. Le processus de fabrication comprend plusieurs étapes : extraction, préparation, façonnage, séchage, cuisson, dépilage et cerclage. Le mouilleur mélangeur sous vide est une machine stratégique dans ce processus, car elle ajuste la teneur en eau de l’argile et homogénéise la pâte avant extrusion.

La maintenance industrielle est définie comme l’ensemble des actions techniques et administratives visant à maintenir ou rétablir un équipement dans un état permettant d’accomplir sa fonction requise. Elle se divise en maintenance préventive (pour éviter les pannes) et corrective (après panne). Le diagnostic est l’étape d’identification des causes probables d’une défaillance, tandis que l’expertise approfondit cette analyse pour comprendre les mécanismes sous-jacents (physiques, chimiques, métallurgiques) et prévenir les défaillances futures.

Le mouilleur mélangeur sous vide est un équipement à deux arbres utilisé pour malaxer et homogénéiser la pâte céramique. Il comprend plusieurs zones : la cuve de malaxage, le dispositif de mouillage, la zone de compression avec double cylindre et hélices, ainsi qu’une chambre à vide équipée d’une pompe, d’un manomètre et d’un séparateur d’impuretés. L’entraînement est assuré par un moteur couplé à un réducteur à engrenages et des courroies trapézoïdales.

La sécurité est primordiale lors de l’utilisation de cette machine : les ouvertures doivent être protégées, les dispositifs de sécurité ne doivent pas être désactivés, et toute intervention de maintenance doit se faire hors fonctionnement et avec protections contre un redémarrage accidentel.

Approche

L’étude a commencé par une enquête préliminaire inspirée du modèle du CETIM (Centre Technique des Industries Mécaniques) pour détecter les causes possibles de la rupture de l’arbre. Ensuite, plusieurs méthodes de contrôle non destructif (CND) ont été utilisées :

• Ressuage : pour détecter la présence de fissures sur les quatre arbres examinés.
• Tachymètre : pour mesurer la vitesse de rotation du moteur et vérifier son bon fonctionnement.
• Pied à coulisse : pour mesurer les cotes des arbres défaillants et détecter des usures ou déformations.
• Vérification du système de lubrification : contrôle de la pompe à huile et de son état pour identifier d’éventuelles causes liées à un mauvais graissage.

Cette démarche combinée permet d’identifier les défaillances visibles et cachées, ainsi que les conditions de fonctionnement ayant pu contribuer à la rupture.

Résultats

L’expertise a montré que la rupture répétitive de l’arbre est liée principalement à deux facteurs :

• Le non-respect des consignes de lubrification, notamment l’absence ou le mauvais fonctionnement de la pompe à huile, ce qui entraîne une usure prématurée des dents de l’arbre.
• La commande et la fabrication des pièces de rechange ne respectant pas les spécifications techniques, ce qui compromet la résistance mécanique des arbres remplacés.

Les contrôles par ressuage ont permis de détecter des fissures sur certains arbres, confirmant une dégradation progressive avant rupture. Les mesures dimensionnelles ont révélé des usures importantes sur les dents des arbres. La vitesse de rotation mesurée était conforme, ce qui exclut un problème moteur direct.

Ces résultats suggèrent que la défaillance est principalement due à des causes mécaniques et de maintenance, plutôt qu’à un défaut de conception initiale.

Limites et questions ouvertes

Le mémoire ne traite pas en détail des analyses métallurgiques ou chimiques approfondies qui pourraient préciser les mécanismes exacts de fissuration (fatigue, corrosion, etc.). De plus, il ne propose pas de solution technique précise pour améliorer la conception de l’arbre ou du réducteur, se concentrant plutôt sur l’identification des causes et la prévention par une meilleure maintenance.

Enfin, l’étude ne couvre pas l’impact économique détaillé des arrêts de production ni une analyse complète du cycle de vie des pièces de rechange.

Glossaire

• Arbre de sortie : composant mécanique transmettant la rotation du réducteur aux hélices du mélangeur.
• Contrôle non destructif (CND) : méthodes d’inspection permettant de détecter des défauts sans endommager la pièce.
• Maintenance préventive : actions réalisées pour éviter la survenue de pannes.
• Maintenance corrective : interventions effectuées après la détection d’une panne pour remettre l’équipement en état.
• Mouilleur mélangeur sous vide : machine utilisée pour malaxer et homogénéiser la pâte d’argile sous vide dans la fabrication de briques.
• Ressuage : méthode CND utilisant un liquide pénétrant pour révéler les fissures superficielles.
• Tachymètre : instrument mesurant la vitesse de rotation d’un arbre ou moteur.
• Usure : dégradation progressive des surfaces mécaniques due au frottement ou à la fatigue.