Guide de fabrication d'une brouette de chantier

Guide de fabrication d'une brouette de chantier

© Ingénieurs Assistance Internationale - Ingénieurs sans Frontières 2003http://www.isf-iai.be

[email protected] du Marly, 48, 1120 Bruxelles - Belgique

Ir. de projet ISF

Philippe Carlier (†)Cédric Vanhoolandt

Collection “Manuels Techniques”

Manuel réalisé par ISF avec le soutien de la Direction Générale de la Coopération au Développement (DGCD)

Equipement conçu et fabriqué en Haïti par les Ateliers-Ecoles de Camp Perrin

Nous remercions toutes les personnes sans qui cetouvrage n’aurait pas pu voir le jour, et en particulier :les membres des Ateliers Ecoles de Camp-Perrin, RogerLoozen (Codéart) et Michel Taquet (GRET).

Ingénieurs Assistance Internationale - Ingénieurs sans Frontières - www.isf-iai.be - [email protected] 3

Table des matières

1. Introduction......................................................................................................2. Liste du matériel..............................................................................................

2.1. Pièces fabriquées...................................................................................................................2.2. Pièces normalisées...............................................................................................................2.3 Liste des matériaux................................................................................................................2.4. Liste des outils utilisés..........................................................................................................

3. Fabrication........................................................................................................3.1. Identification des différents éléments.................................................................................3.2. Le bac...................................................................................................................................3.3. Le tube principal..................................................................................................................3.4. Le renfort avant.....................................................................................................................3.5. Les renforts de mancherons.................................................................................................3.6. Les pieds...............................................................................................................................3.7. Le renfort pieds....................................................................................................................3.8. La semelle..............................................................................................................................3.9. Les cornières..........................................................................................................................3.10. Les paliers............................................................................................................................3.11. Le pneu...............................................................................................................................3.12. L'axe....................................................................................................................................3.13. Le flasque............................................................................................................................3.14. Le montage de la roue.......................................................................................................3.15. Le montage du brancard et du bac...................................................................................3.16. Le montage roue - brancard..............................................................................................

4. Fabrication des gabarits.........................................................................................5. Entretien...........................................................................................................6. Considérations économiques.......................................................................7.Annexes.............................................................................................................

7.1. Annexe 1: Plans des pièces..............................................................................................17.2. Annexe 2: Plans des gabarits et de la matrice....................................................................7.3. Annexe 3:Table de correspondance des normes des métaux............................................

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Fiche technique - Caractéristiques

Application : chantiers, bâtiment (brouette solide et robuste)Capacité : 80 litresEpaisseur tôle du bac : 1,3 mmRoue : ∅ 400 x 80 mm

Guide de fabrication d'une brouette de chantier4


1. IntroductionCe guide de fabrication est destiné à tous les ateliers qui voudraient mettre enplace la production d'une brouette facile à fabriquer avec un minimum de piècesimportées.

Cette brouette est produite avec succès depuis 1987 en Haïti par l'atelier de PaulGédéon, un artisan indépendant faisant partie des Ateliers-Ecoles de Camp Perrin1

(A.E.C.P.).Cette particularité lui assure d'être bien adaptée aux contraintes des pays dontl'environnement technique est limité, tant en ce qui concerne sa fabrication queson utilisation.

De nombreux arguments plaident faveur d'une production locale :- en cas de panne ou d'usure, les pièces de rechange peuvent être trouvéesfacilement et sont donc disponibles dans des délais respectables;- une brouette exportable doit être démontable et donc peu rigide. Une brouetteassemblée par soudure est de loin plus rigide;- la fabrication de la brouette fournit du travail pour la main d'œuvre locale;- les coûts de production de la machine sont moindres, ce qui permet une diffusionplus large d'un outil profitable à toute la communauté;- un transfert de techniques préindustrielles est réalisé, marquant le premier pasd'une évolution vers les fabrications de série.

Néanmoins, dans beaucoup de pays (dont Haïti), il est économiquement avantageuxd'importer certaines pièces dont la fabrication est plus difficile. A titre informatif,ce document renseigne les coordonnées des fournisseurs de chacune de ces piècespour l'atelier de Camp Perrin. Cependant, un pays n'est pas l'autre et dans certainspays difficiles d'accès, une pièce comme le bac de la brouette est peut-être moinscher s’il est fabriqué localement. Pour tout renseignement à caractère technique ouaide pour l’achat de pièces, vous pouvez contacter l’A.S.B.L. belge Codéart2.

Ce manuel comprend non seulement les plans détaillés de chacune des pièces dela brouette mais aussi ceux de tous les outillages spécifiques utiles à leurfabrication: plieuse, matrice d'emboutissage et gabarit de pliage. Les outillagesprésentés sont inspirés de ceux qui sont utilisés aux AECP, mais ils peuventnéanmoins être adaptés suivant le parc machines ou suivant les matériaux àdisposition de l'atelier.

1 Ateliers-Ecole de Camp Perrin - B.P. 183 Les Cayes - Haïti [email protected]

2 Codéart A.S.B.L - Chevémont, 15 - 4852 Hombourg - BelgiqueTél: +32 (0)87 78 59 59 - Fax: +32 (0)87 78 79 17

www. codeart.org - [email protected]

Figure 2: Fixation despaliers de la roue

Figure 1: Soudage despieds

Figure 3: Brouetteterminée


2. Liste du matériel2.1. Pièces fabriquées

Note : voir tables de correspondance des normes des métaux en Annexe 3.

2.2. Pièces normalisées

2.3 Liste des matériaux2520 mm de tube ∅ 22 ép. 24620 mm de tube ∅ 32 ép. 2160 mm de fer rond ∅ 20480 mm de cornière 25 x 25 x 3100 mm de fer plat 50 x 52 Tôles 300 x 300 x 1,5

2.4. Liste des outils utilisésL’atelier qui voudrait se lancer dans la fabrication de la brouette doit posséder lematériel suivant :- un poste à souder;- une cisaille à tôles;- une cintreuse pour tuyau;- un coupe-tuyau- une perceuse;- une scie à main;- un marteau de +/- 1500g et une enclume de de +/- 100kg;- les gabarits détaillés en annexe;- une presse avec matrice d’emboutissage adaptée;- une cisaille circulaire à molette (ou autre dispositif pouvant couper des tôles en rond).Remarque : Les 2 derniers outils ne sont pas nécessaires si la fabrication de la janteest sous-traitée.

Qté. Numéro Désignation Matière Norme

1 00-001 bac acier

1 00-002 tube principal acier St 35

1 00-003 renfort avant acier St 35

2 00-004 renfort mancheron acier St 35

2 00-005 pied acier St 35

1 00-006 renfort pied acier St 35

2 00-007 semelle acier St 37

1 00-008 cornière arrière acier St 37

1 00-009 cornière avant acier St 37

2 00-010 palier fonte grise FGL 250

1 00-011 pneu caoutchouc

1 00-012 axe acier St 37

2 00-013 flasque acier St 37

Qté. Désignation Matière Norme

4 vis hexagonale M10x50 acier 8.8 DIN 933

4 écrou hexagonal M10 acier 4.6 DIN 934

6 écrou hexagonal M6 acier 4.6 DIN 934

6 vis hexagonale M6x20 acier 8.8 DIN 934

12 rondelle plate M6 acier DIN 125 A

Figure 4: Cisaille circulaire- vue de face


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Rep. Qté. Numéro Désignation Matière Norme

1 1 00-001 bac acier

2 1 00-002 tube principal acier St 35

3 1 00-003 renfort avant acier St 35

4 2 00-004 renfort mancheron acier St 35

5 2 00-005 pied acier St 35

6 1 00-006 renfort pied acier St 35

7 2 00-007 semelle acier St 37

8 1 00-008 cornière arrière acier St 37

9 1 00-009 cornière avant acier St 37

10 2 00-010 palier fonte grise FGL 250

11 1 00-011 pneu caoutchouc

12 1 00-012 axe acier St 37

13 2 00-013 flasque acier St 37

14 4 vis hexagonale M10x50 acier 8.8 DIN 933

15 4 écrou hexagonal M10 acier 4.6 DIN 934

16 6 écrou hexagonal M6 acier 4.6 DIN 934

17 6 vis hexagonale M6x20 acier 8.8 DIN 934

18 12 rondelle plate M6 acier DIN 125 A

3. Fabrication3.1. Identification des différents éléments

Figure 5 :Vue d’ensemble la brouette

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3.2. Le bac (Rep.1, voir Annexe 1, plan 00-001)Le bac a une capacité de 80 litres. L’épaisseur de sa tôle est 1,3mm. La bordureextérieure a un double repli, ce qui améliore fortement la rigidité et facilite lamanutention de la brouette sans se blesser.

A Camp Perrin, le choix a été fait d'importer le bac. Cette décision a été prise à lasuite de quelques considérations économiques. Haïti est un pays où l’on peutimporter ce genre de pièce à relativement peu de frais. Le prix du kilo du bacimporté est même inférieur au prix de la tôle qu'il faudrait acheter pour réaliser lebac sur place. Néanmoins, dans certains pays plus difficiles d'accès, ce pourrait nepas être le cas! A titre indicatif, le bac utilisé à Camp Perrin provient de la sociétéVABOR3. Il s’agit du modèle K10BLZZ à nez rond et brut sans perforation. En 2000,le prix d’achat était de 8,8 euros/pc par 500 pièces.

Dans le cas d’une commande de bacs, Codéart peut servir d'intermédiaire.

3.3. Le tube principal (Rep.2, voir Annexe 1, plan 00-002)Le tube principal est une des pièces les plus importantes de la brouette. Ce tubesert à la fois de mancherons et de support pour le bac et la roue. Il est réalisé àpartir d'un tube (∅32 ep.2) en acier standard d’une longueur de 3410mm. Vu queles longueurs standards brutes sont de 6m, les chutes peuvent soit être récupéréespour faire d'autres pièces de la brouette, soit soudées à d’autres chutes afind’obtenir la longueur suffisante pour réaliser un autre tube.

Le tube principal doit être cintré sur gabarit. Le rayon de cintrage de la partiecentrale du tube (avant de la brouette) est tel qu'il est pratiquement impossible dene pas écraser le tube au moment du cintrage. Ceci dit, ce n'est pas préjudiciableà la rigidité de la brouette puisque cette partie du tube ne reprend pratiquementaucun effort. Ce cintrage est effectué en premier. En ce qui concerne les autrescintrages, il faut veiller à ce que le tube s'écrase le moins possible. Pour cela, il fautdisposer d’un matériel de cintrage bien adapté au diamètre du tube. Les plans desgabarits de cintrage se trouvent en Annexe 2, plan A3-000. Ensuite, le tube doit êtrelégèrement aplati au marteau et à l'enclume à l'endroit où viennent se fixer lespaliers de la roue pour leur assurer une bonne assise. La dernière opérationconsiste à effectuer les perçages servant à la fixation des paliers. Jusqu'à présent,aux AECP, ces trous sont percés en utilisant un palier comme guide. Cependant,l'utilisation d'un gabarit de perçage conduirait certainement à un gain en temps eten précision.

Pour réduire la corrosion, on peut boucher les deux extrémités du tube avec depetites tôles métalliques rondes soudées où avec des bouchons plastiques, mais cen'est pas indispensable.

3 VABOR Ruisbrockdorp 40 - 2870 Ruisbroek (Antw) - BelgiqueTél: +32 (0)3 886 59 26 - Fax: +32 (0)3 886 50 66

www. vabor.com - [email protected]

Figure 6 : Bac

Figure 7 :Tube principal


3.4. Le renfort avant (Rep.3, voir Annexe 1, plan 00-003)Cette pièce sert à renforcer la liaison tube principal - bac, elle permet d'éviter quele bac ne s'affaisse ou que le tube principal ne plie sous le poids de la charge. Il estréalisé à partir d'un tube (∅22 ep.2) en acier standard d’une longueur de 750mm.Une économie du temps de travail peut être faite en sciant directement le tubesous un angle de 15°.

Le rayon de cintrage est tel qu'il est difficile de ne pas écraser le tube. On veilledonc à utiliser un matériel de cintrage adapté pour limiter cet effet. Les efforts dansles coudes ne sont cependant pas trop grands, ce qui limite toutefois l'importancede cette remarque.

Les deux extrémités de ce tube doivent être aplaties au marteau et à l'enclumepour faciliter le soudage sur le tube principal.

3.5. Les renforts de mancherons (Rep.4, voir Annexe 1, plan 00-004)Ces pièces servent à renforcer la liaison tube principal - bac, pour éviter que lesmancherons ne plient sous le poids de la charge. Elles sont réalisées à partir d'untube (∅22 ep.2) en acier standard d’une longueur de 170mm. Les deux extrémitésde ce tube doivent être aplaties au marteau et à l'enclume pour faciliter le soudage.

3.6. Les pieds (Rep.5, voir Annexe 1, plan 00-005)Les pieds permettent de déposer la brouette au sol. Ils sont réalisés à partir d'untube (∅32 ep.2) en acier standard d’une longueur de 600mm. Une économie detemps de travail peut être faite en sciant directement le tube sous un angled'environ 13°. Le rayon de cintrage est tel qu'il est difficile de ne pas écraser letube. On veille donc à utiliser un matériel de cintrage adapté pour limiter cet effet.Les efforts dans les coudes ne sont cependant pas trop grands, ce qui toutefoislimite l'importance de cette remarque (les pieds fabriqués à Camp Perrin sontcomplètement écrasés sans que cela ne pose de problème).

Les deux extrémités de ce tube doivent être aplaties au marteau et à l'enclumepour faciliter le soudage sur le tube principal.

3.7. Le renfort pieds (Rep.6, voir Annexe 1, plan 00-006)Comme son nom l'indique, il renforce les pieds de la brouette en évitant que ceux-ci ne s'écartent sous le poids de la charge. Il est réalisé à partir d'un tube (∅22ep.2) en acier standard d’une longueur de 175mm.

Les remarques faites aux paragraphes précédents concernant le cintrage etl'écrasement sont également applicables pour cette pièce.

3.8. La semelle (Rep.7, voir Annexe 1, plan 00-007)Les semelles servent à protéger les pieds de la brouette de l'usure sur un solabrasif. Ces pièces ne sont pas rigoureusement indispensables, les brouettesproduites à Camp Perrin en sont d'ailleurs dépourvues. Celles-ci sont seulementajoutées lors d’éventuelles réparations.

Figure 9 : Renfort demancheron

Figure 10 : Pied

Figure 11 : Renfort pied

Figure 12 : Semelle

Figure 8 : Renfort avant


3.9. Les cornières (Rep.8 et 9, voir Annexe 1, plans 00-008 et 00-009)Les deux cornières servent à la fois à assurer un meilleur soutien du bac et le bonécartement du tube principal.

3.10. Les paliers (Rep.10, voir Annexe 1, plan 00-010)Les paliers servent à soutenir l'axe tout en permettant à celui-ci de tourner. Ils sontréalisés en fonte grise. Le système de roulement est un simple palier lisse, sansroulement à billes ou bague en bronze. Le lecteur pourrait s'étonner d'un systèmeaussi rudimentaire, mais cette solution offre une robustesse et un coût imbattabletout en assurant des performances suffisantes. Il est important que l'axe soit enacier et le palier en fonte : l'usure est nettement moindre qu'avec un glissementacier sur acier, grâce à la lubrification apportée par le carbone contenu dans lafonte. Cette lubrification est cependant insuffisante : on devra donc graisserrégulièrement les paliers.

Lorsqu’il sort de la fonderie, le palier ne possède pas les deux trous de fixation,mais seulement un léger creux servant à centrer la mèche pour forer ceux-ci.

Les ateliers qui ne possèdent pas de fonderie peuvent sous-traiter cette piècelocalement pour un coût modeste. Dans le cas où ce n’est pas possible, Codéart, quipossède les modèles de fonderie, peut vous envoyer ces paliers.

3.11. Le pneu (Rep.11, voir Annexe 1, plan 00-011)Le "pneu" choisi est un bandage de caoutchouc plein (il s’agit d’un mélange decaoutchouc naturel et de caoutchouc recyclé). Ce choix a été fait car ces "pneus"sont extrêmement robustes et pas trop coûteux. Le véritable pneumatique, bienque généralisé dans les pays industrialisés, est plus confortable mais est néanmoinsd’entretien délicat dans les pays non-industrialisés. Ce pneu, même s’il est assezrudimentaire, demande toutefois un savoir-faire important pour sa fabrication : lechoix de sous-traiter cette pièce a donc été fait à Camp Perrin. Leur fournisseur depneu était la firme française M.P.R.4 qui a arrêté cette production il y a peu detemps. L'A.S.B.L. belge Codéart est en train de chercher un autre fournisseur. Lacontacter pour servir d'intermédiaire.

3.12. L'axe (Rep.12, voir Annexe 1, plan 00-012)L'axe est constitué d'un fer rond standard d'un diamètre de 20 mm et de longueur160 mm. Aucun usinage particulier n'est requis.

3.13. Le flasque (Rep.13, voir Annexe 1, plan 00-013)La jante de la brouette est composée de deux flasques vissés ensembles. Cesflasques sont réalisés à partir de tôles embouties. La profondeur d'emboutissageest suffisamment faible pour ne pas devoir utiliser d’acier spécial.La méthode de fabrication des flasques aux AECP est la suivante :1) Dans une tôle carrée de 300x300x1,5 mm, perçage des trous à la perceuse : 1trou central ∅16 et 6 trous ∅6 sur un cercle de ∅198. Cela peut être fait parpaquet de 15 disques.

Figure 15 : Pneu

Figure 16 : Axe

Figure 17 : Flasque

4 M.P.R. (bandages) - 10 rue Julien Boursier - 95400 Villers-le-Bel - France Tél: +33 1 39332833 - Fax: +33 1 39949235

Figure 14 :Palier

Figure 13 : Cornière


Figure 19 : Montageroue - brancard

2) Découpage d'un disque de ∅290 au moyen d'une cisaille circulaire centrée surle perçage de ∅16 (cela pourrait aussi être fait par poinçonnage).3) Emboutissage sur une presse (pour les caractéristiques exactes, contactezCodéart). Les plans de la matrice se trouvent en Annexe 2, plan A1-000. On note aupassage que lors de l'emboutissage, le diamètre intérieur du perçage passe de16mm à 20mm.4) Repoussage au tour pour faire le bord5) Peinture6) Montage.

3.14. Le montage de la rouePour monter la roue, on installe le pneu entre les deux flasques et on fait passerl'axe dans les deux trous centraux. Ensuite, on visse les deux flasques l'un sur l'autreau moyen de vis M6. La dernière opération consiste alors à bien centrer l'axe et àle souder sur chacun des deux flasques. Les premières brouettes fabriquées à CampPerrin ne possédaient pas de tolérance suffisante sur le trou central pour effectuercorrectement cette opération. L’axe était donc soudé sur le flasque parl’intermédiaire de rondelles épaisses. La soudure est meilleure si l’on soude larondelle sur le flasque et l’axe sur la rondelle, que si l’on soude l’axe directementsur le flasque. Cette solution offre sans doute une meilleure tenue car l’épaisseurde la tôle des flasques est un peu faible pour supporter la charge d’une façon aussilocalisée.

3.15. Le montage du brancard et du bacPour la soudure, on pointe d'abord sur gabarit et on effectue ensuite des cordonscontinus.

3.16. Le montage roue - brancardLe montage de la roue sur le brancard s'effectue en fixant les paliers sur le tubeprincipal au moyen de vis M10. Ces vis ont une forte tendance à se desserrer maisun petit point de soudure sur l'interface vis-écrou permet d'éliminer rapidementce problème.

Figure 18 : Montage roue


4. Fabrication des gabarits

Les plans des gabarits présentés dans ce manuel ne sont pas exactement ceux desgabarits utilisés à Camp Perrin depuis 1987. Ces derniers ont en effet été modifiésavec le temps et portent ainsi de nombreuses traces de leur histoire. En outre, ilsont souvent été réalisés ou adaptés au moyen des premières chutes de métaldisponible, ce qui explique que les matériaux qui les composent sont hétéroclites.

Les gabarits présentés ici sont d'autres gabarits reposant sur le même principe,mais dont la conception a été rationalisée. Ces gabarits ont été réalisés et testésen conditions réelles pour vérifier leur validité.

Figure 20: Cintrage dutube principal


5. Entretien

Les paliers doivent être graissés régulièrement si l'on veut éviter une usureprématurée de l'axe de la roue.

Le lecteur notera aussi qu’un nettoyage régulier augmente la durée de vie du bac.


6. Considérations économiques

Les chiffres présentés dans cette rubrique ne sont donnés qu’à titre indicatif etsont à prendre avec la plus grande prudence, certains prix pouvant en effet variersensiblement d’un moment à un autre et d’un pays à l’autre.

A Camp Perrin, la brouette est vendue 75 $US.Les prix des différents composants sont repris dans le tableau ci-dessous. Ceux-ciont été collectés en juillet 2003 et comprennent aussi les frais d’importation enHaïti.

Composants Prix $US

bac 18.00

pneu 26.00

2 paliers 3.50

2520 mm de tube ∅ 22 2.10

4620 mm de tube ∅ 32 6.50

160 mm de fer rond ∅ 20 0.40

480 mm de cornière 25 x 25 x 3 0.50

100 mm de fer plat 50 x 5 0.20

2 Tôles 300 x 300 x 1,5 1.40

visserie 1.50Total 60.10


7.Annexes

7.1. Annexe 1 : Plans des pièces7.2. Annexe 2 : Plans des gabarits et de la matrice7.3. Annexe 3 :Tables de correspondance des normes des métaux



Annexe 1: Plans détaillés des pièces


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Note : La cisaille circulaire


Annexe 2: Plans des gabarits et de la matrice


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1

3

4

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A3-004


Annexe 3: Tables de correspondance des normes des métaux


Fonte grise

Table de correspondance des normes de la fonte grise (ou fonte lamellaire) -pas de traitementthermique- que nous référençons dans ce manuel :

Les propriétés mécaniques de cette fonte sont :

Pays Norme Cod. Matière

Belgique NBN 830-01 FGG 25

France NFA 32-101 FGL 250

Allemagne DIN 1691 GG 25

Italie UNI 5007 G 25

Royaume-Uni BS 1452 260

USA ASTM A45 40B

Caract. mécanique Unités Valeur

Limite élastique MPa (= N/mm²) 250

Psi 35715

Limite traction MPa (= N/mm²) 165

Psi 23750


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Ressort

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50

CrV

4S

AE

61

50

Aciers étirésAcier de

cementationAciers à ressortsAciers alliés

Documents

Guide de fabrication d'une brouette de chantier