Soudage par emboutissage
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Les bases de l'emboutissage des métaux
L'emboutissage des métaux est un processus de fabrication utilisé pour convertir des tôles plates en formes spécifiques. Il s’agit d’un processus complexe qui peut inclure un certain nombre de techniques de formage des métaux : découpage, poinçonnage, pliage et perçage, pour n’en nommer que quelques-unes.
Il existe des milliers d'entreprises à travers le monde qui proposent des services d'emboutissage de métaux pour fournir des composants destinés aux industries des marchés de l'automobile, de l'aérospatiale, du médical et autres. À mesure que les marchés mondiaux évoluent, il existe un besoin croissant de grandes quantités de pièces complexes produites rapidement.
Le guide suivant illustre les meilleures pratiques et formules couramment utilisées dans le processus de conception d'emboutissage de métaux et comprend des conseils pour intégrer des considérations de réduction des coûts dans les pièces.
Bases de l'estampage
L'emboutissage - également appelé pressage - consiste à placer une tôle plate, sous forme de bobine ou de flan, dans une presse à emboutir. Dans la presse, un outil et une matrice donnent au métal la forme souhaitée. Le poinçonnage, le découpage, le pliage, le matriçage, le gaufrage et le bridage sont toutes des techniques d'estampage utilisées pour façonner le métal.
Avant que le matériau puisse être formé, les professionnels de l'emboutissage doivent concevoir l'outillage via la technologie d'ingénierie CAO/FAO. Ces conceptions doivent être aussi précises que possible pour garantir que chaque poinçon et courbure conserve un jeu approprié et, par conséquent, une qualité de pièce optimale. Un modèle 3D d'outil unique peut contenir des centaines de pièces, le processus de conception est donc souvent assez complexe et prend beaucoup de temps.
Une fois la conception de l'outil établie, un fabricant peut utiliser une variété de services d'usinage, de meulage, d'électroérosion à fil et d'autres services de fabrication pour terminer sa production.
Types d'emboutissage des métaux
Il existe trois grands types de techniques d'emboutissage des métaux : progressif, à quatre glissements et à emboutissage profond.
Estampage progressif
L’estampage progressif comporte un certain nombre de stations, chacune ayant une fonction unique.
Tout d’abord, les bandes métalliques sont introduites dans une presse à emboutir progressive. La bande se déroule régulièrement depuis une bobine jusqu'à la presse à matricer, où chaque poste de l'outil effectue ensuite une coupe, un poinçonnage ou un pliage différent. Les actions de chaque station successive s'ajoutent au travail des stations précédentes, aboutissant à une pièce terminée.
Un fabricant peut devoir changer d'outil à plusieurs reprises sur une seule presse ou occuper plusieurs presses, chacune effectuant une action requise pour une pièce terminée. Même en utilisant plusieurs presses, des services d'usinage secondaire étaient souvent nécessaires pour véritablement terminer une pièce. Pour cette raison, l’emboutissage progressif est la solution idéale pour les pièces métalliques à géométrie complexe permettant de répondre :
Un délai d’exécution plus rapide
Coût de la main d’œuvre réduit
Longueur de course plus courte
Répétabilité plus élevée
Estampage à quatre diapositives
Quatre diapositives, ou multi-diapositives, impliquent un alignement horizontal et quatre diapositives différentes ; en d'autres termes, quatre outils sont utilisés simultanément pour façonner la pièce. Ce processus permet des coupes et des pliages complexes pour développer même les pièces les plus complexes.
L'emboutissage métallique à quatre glissements peut offrir plusieurs avantages par rapport à l'emboutissage à presse traditionnel, ce qui en fait un choix idéal pour de nombreuses applications. Certains de ces avantages comprennent :
*Polyvalence pour des pièces plus complexes
*Plus de flexibilité pour les modifications de conception
Comme son nom l'indique, un fourslide comporte quatre diapositives, ce qui signifie que jusqu'à quatre outils différents, un par diapositive, peuvent être utilisés pour réaliser plusieurs pliages simultanément. Au fur et à mesure que le matériau alimente un fourslide, il est plié en succession rapide par chaque arbre équipé d'un outil.
Estampage par emboutissage profond
L'emboutissage profond consiste à tirer un flan de tôle dans la matrice à l'aide d'un poinçon, lui donnant ainsi une forme. La méthode est dite « emboutissage profond » lorsque la profondeur de la pièce emboutie dépasse son diamètre. Ce type de formage est idéal pour créer des composants nécessitant plusieurs séries de diamètres et constitue une alternative rentable aux processus de tournage, qui nécessitent généralement l'utilisation de plus de matières premières. Les applications et produits courants fabriqués à partir de l'emboutissage profond comprennent :
*Composants automobiles
*Pièces d'avion
*Relais électroniques
*Ustensiles et batterie de cuisine
Estampage à court terme
L'emboutissage des métaux en petites séries nécessite des dépenses d'outillage initiales minimes et peut être une solution idéale pour les prototypes ou les petits projets. Une fois le flan créé, les fabricants utilisent une combinaison de composants d’outillage personnalisés et d’inserts de matrice pour plier, poinçonner ou percer la pièce. Les opérations de formage personnalisées et les tirages plus petits peuvent entraîner des frais par pièce plus élevés, mais l'absence de coûts d'outillage peut rendre les tirages courts plus rentables pour de nombreux projets, en particulier ceux nécessitant un délai d'exécution rapide.
Outils de fabrication pour l'estampage
La production d’emboutissage de métal comporte plusieurs étapes. La première étape consiste à concevoir et fabriquer l’outil réel utilisé pour créer le produit.
Jetons un coup d'œil à la façon dont cet outil initial est créé : Disposition et conception de la bande de stock : un concepteur utilise pour concevoir la bande et déterminer les dimensions, les tolérances, la direction d'alimentation, la minimisation des rebuts et plus encore.
Usinage des aciers à outils et des matrices : La CNC garantit un niveau plus élevé de précision et de répétabilité, même pour les matrices les plus complexes. Les équipements tels que les fraiseuses CNC à 5 axes et les machines d'électroérosion à fil peuvent couper des aciers à outils trempés avec des tolérances extrêmement serrées.
Traitement secondaire : un traitement thermique est appliqué aux pièces métalliques pour améliorer leur résistance et les rendre plus durables pour leur application. Le meulage est utilisé pour la finition de pièces nécessitant une qualité de surface et une précision dimensionnelle élevées.
EDM à fil : l'usinage par électroérosion par fil façonne des matériaux métalliques avec un brin de fil de laiton chargé électriquement. L'électroérosion à fil peut découper les formes les plus complexes, y compris les petits angles et contours.
Processus de conception d'emboutissage des métaux
L'emboutissage des métaux est un processus complexe qui peut inclure un certain nombre de processus de formage des métaux : découpage, poinçonnage, pliage, perçage, etc. Découpage : ce processus consiste à découper le contour ou la forme du produit. Cette étape consiste à minimiser et à éviter les bavures, qui peuvent augmenter le coût de votre pièce et prolonger les délais de livraison. L'étape est celle où vous déterminez le diamètre du trou, la géométrie/la conicité, l'espacement entre le bord et le trou et insérez le premier perçage.
Pliage : lorsque vous concevez les pliages de votre pièce métallique emboutie, il est important de prévoir suffisamment de matière : assurez-vous de concevoir votre pièce et son ébauche de manière à ce qu'il y ait suffisamment de matière pour effectuer le pliage. Quelques facteurs importants à retenir :
*Si un pli est fait trop près du trou, celui-ci peut se déformer.
*Les encoches et les languettes, ainsi que les fentes, doivent être conçues avec des largeurs d'au moins 1,5 fois l'épaisseur du matériau. S'ils sont plus petits, ils peuvent être difficiles à créer en raison de la force exercée sur les poinçons, ce qui les fait se briser.
*Chaque coin de votre conception vierge doit avoir un rayon qui représente au moins la moitié de l'épaisseur du matériau.
*Pour minimiser les cas et la gravité des bavures, évitez autant que possible les angles vifs et les découpes complexes. Lorsque de tels facteurs ne peuvent être évités, veillez à noter la direction des bavures dans votre conception afin qu'elles puissent être prises en compte lors de l'estampage.