Bordage de tôle. Technologie d'emboutissage de tôle

Depuis l'Antiquité, les gens fabriquaient des produits, des récipients et des bijoux à parois minces en métal. Ils ont été fabriqués à partir d'une feuille de métal par martelage - donnant forme à une feuille de métal ductile froide ou chauffée en la tapotant avec un marteau autour d'un modèle en bois du futur produit. Les coutures étaient soudées ou gaufrées. Le cuivre était le plus souvent soumis à ce traitement, moins souvent l'argent ou l'or. Les produits ainsi obtenus étaient extrêmement appréciés, car toutes les opérations étaient manuelles et il fallait plus d'une journée à l'artisan pour fabriquer une cruche.

L'esprit humain curieux cherchait des moyens d'accélérer et de réduire les coûts de production jusqu'au milieu du XIXe siècle, lorsqu'est apparue une source d'énergie aussi puissante que la vapeur. Depuis lors, la technologie permettant de produire des produits en tôle à parois minces par déformation sous pression, ou emboutissage de tôles, s'est considérablement améliorée. Aujourd’hui, des milliards de pièces différentes sont produites selon cette méthode, depuis les pièces de téléphone jusqu’aux carrosseries de voitures.

L'emboutissage à froid est la garantie de pièces de haute précision

L'emboutissage de tôles à partir de tôles à température ambiante est appelé emboutissage à froid. Il est utilisé pour les tôles de faible épaisseur et dans le cas des alliages ductiles. S'ils sont emboutis à partir d'une tôle épaisse (à partir de 5 mm) ou d'alliages à faible fluidité, la tôle de la pièce est chauffée pour augmenter la ductilité.

L'emboutissage de feuilles garantit la production d'un grand nombre de pièces absolument identiques en forme et en taille avec une grande précision.

Le matriçage à froid permet de produire des pièces de haute précision à parois minces de presque toutes les formes à un coût nettement inférieur à celui du moulage ou de l'usinage. Le taux d'utilisation des métaux est également beaucoup plus élevé. De plus, le matriçage à froid garantit non seulement la résistance, mais également l'uniformité des propriétés matérielles de la pièce, ce qui est particulièrement important dans les structures critiques.

L’emboutissage et l’emboutissage de tôle sont tous deux rentables pour les grandes séries de production. Cela est dû aux coûts élevés de préparation de la production.

Caractéristiques de l'estampage des feuilles

L’emboutissage à froid est aujourd’hui l’une des technologies les plus répandues pour le traitement des métaux, des plastiques et de certains autres matériaux. Le domaine d'application de la technologie s'étend des grandes structures de la construction navale aux pièces à paroi mince des appareils électroménagers.

La technologie se caractérise par les avantages indéniables suivants :

Des opportunités exceptionnelles pour la mécanisation et l’automatisation des processus de production.
Réduire le coût de fabrication des produits de masse.
Taux d'utilisation élevé de la tôle.
La capacité de fabriquer avec précision des produits à parois minces mais durables, de presque toutes les formes.
Nécessité minimale d'usinage ultérieur.

Cependant, en plus des avantages évidents, l'emboutissage à froid des tôles présente également des inconvénients. Il s'agit tout d'abord de :

Haute complexité de conception de processus technologiques.
Coût élevé de préparation pour la production de moules.
Débogueurs d'équipements de presse hautement qualifiés.

Il convient de noter qu'avec de grandes séries de produits manufacturés, ces inconvénients sont compensés en raison des économies d'échelle connues en économie, et le coût des produits manufacturés s'avère inférieur à celui des méthodes alternatives de traitement des métaux.

Types d'équipement d'emboutissage de tôle

Pour divers types Les opérations d'estampage des feuilles sont appliquées large éventailéquipement.

Ainsi, pour les opérations de découpe, de vibration ou cisailles guillotine.

Pour effectuer les opérations de formage, l'équipement d'emboutissage principal est utilisé - une machine à emboutir les feuilles ou une presse. Par type, ils diffèrent par :

Manivelle.
Hydraulique.
Forgeage radial.
électromagnétique.

Le plus simple à installer et à entretenir est une presse à manivelle. Il convient à l'estampage simple de feuilles : pièces à paroi mince, de petite et moyenne taille, de forme simple.

Les presses hydrauliques vous permettent de développer une force beaucoup plus importante (jusqu'à 2 000 tonnes) et de réguler plus précisément la course de la presse. Ce type d'équipement est utilisé pour les opérations de pliage ou d'emboutissage de tôles épaisses.

Les complexes de forgeage radial sont utilisés pour l'emboutissage de pièces en forme de corps de révolution.

Les presses électromagnétiques sont un type d'équipement relativement nouveau. La pression sur la pièce est produite par la masse du noyau électromagnétique dirigée vers le poinçon pulsation éléctromagnétique. Une impulsion de polarité opposée ramène le noyau à sa position d'origine. Un tel entraînement est beaucoup plus simple à fabriquer et à entretenir qu'un entraînement hydraulique, mais n'atteint pas encore sa puissance.

Principe d'opération

Le principe physique de fonctionnement des équipements d'emboutissage est la déformation plastique d'un flan de feuille sous pression. La forme de la future pièce est déterminée par deux parties - une matrice et un poinçon, qui sont pressés contre le flan de tôle des deux côtés sous une forte pression. Là où il y a une convexité au niveau de la matrice, le poinçon présente une dépression qui lui correspond en forme et en taille. Lorsqu'elle est déformée, le flan de tôle reprend la forme de la matrice et du poinçon.

Parallèlement à cela, des trous peuvent être percés et des pièces individuelles peuvent être découpées dans le matériau en feuille. Lors de la conception d'un procédé technologique d'emboutissage à froid de pièces en tôle, le concepteur d'outillage et le technologue combinent et, si possible, combinent des opérations de séparation par changement de forme afin de se contenter d'un nombre minimum d'ouvriers passant sous la matrice et ainsi réduire le coût de fabriquer le produit.

Dans le cas de tôles minces, un estampage à froid est réalisé. Lorsque vous travaillez avec des tôles épaisses ou des alliages à faible ductilité, la pièce est préchauffée pour augmenter sa ductilité.

Quelles opérations implique le marquage à froid ?

Toutes les opérations de travail d'estampage à froid sont divisées en deux Grands groupes: séparation et mise en forme.

Les opérations de séparation de l'emboutissage des feuilles comprennent les opérations associées à la violation de l'intégrité du matériau en feuille. Les plus courants d'entre eux sont

La coupe est la séparation d'une partie d'une pièce le long d'une ligne droite ou courbe. Il est utilisé à la fois pour obtenir des produits finis et pour diviser des feuilles en flans de la taille requise en vue d'un traitement ultérieur.
Découpe-séparation d'une partie de la pièce le long d'un contour fermé. Un morceau de métal peut également être découpé à l'intérieur du contour.
Le poinçonnage est la production de trous ronds ou de forme arbitraire dans une pièce.

Les opérations de changement de forme de l'emboutissage de feuilles comprennent des opérations qui modifient la forme spatiale de la feuille sans violer son intégrité, telles que :

Pliage - donner à une pièce plate une forme incurvée le long de l'axe longitudinal. Il existe des formes de pliage en forme de V, en forme de U et plus complexes.
Le dessin est la transformation d’une pièce plate en une forme spatiale creuse. Lors du dessin, l'épaisseur de la pièce peut changer.
Le perlage est la création de bords le long du contour extérieur ou intérieur d'un produit.
Le sertissage est la compression du matériau de la pièce dans une matrice conique afin de réduire la taille de la partie terminale de la pièce.
Moulage - Modification de la forme d'une partie d'une pièce tout en conservant la ligne de contour extérieure.

Lors de la conception de la technologie d’emboutissage de la tôle, le technologue combine les opérations des deux groupes.

Technologie des procédés

Le processus d'emboutissage à froid commence par le travail conjoint du technologue et du concepteur d'outillage. Ils considèrent tous les changements qui doivent se produire lors de l'acheminement d'une pièce plate vers le produit fini, planifient et regroupent les opérations de séparation et de formage. Après ce regroupement, les opérations effectuées lors de chaque passage de la presse sont déterminées (si la pièce ne peut pas être emboutie en un seul passage). Pour cette liste spécifique d'opérations, une paire matrice-poinçon est conçue.

Les matrices et les poinçons sont généralement réalisés par fraisage sur des centres d'usinage multi-axes. La précision des dimensions d'emboutissage et la qualité finale du produit dépendent directement de la précision de la fabrication. Les matériaux utilisés sont des aciers fortement alliés : le moule doit résister à des centaines, voire des millions de cycles d'emboutissage sans changer de taille. Les moules sont souvent constitués de plusieurs parties, qui sont ensuite solidement reliées.

Parfois, un insert constitué d'un matériau plus résistant est installé dans le moule, par exemple dans la partie où sera effectué la découpe ou l'emboutissage et qui sera soumise à des contraintes nettement plus importantes que le reste du moule.

Une étape extrêmement importante de la technologie est la mise en place de presses pour l'emboutissage des feuilles. Chaque passe de travail de la presse nécessite le strict respect de la force prescrite par la technologie afin, d'une part, de façonner avec précision la pièce, et, d'autre part, de ne pas l'endommager.

Méthodes progressives d’emboutissage de tôle

Estampage en caoutchouc. Utilisé pour les pièces de faible épaisseur et de haute ductilité. Le rôle de matrice ou de poinçon est assuré par du caoutchouc dur. Il simplifie la réalisation du poinçon et convient aux petites séries d'emboutissages.

Estampage liquide. Le rôle du poinçon est joué par un liquide fourni sous pression. Il presse la pièce contre la matrice et force la tôle à suivre exactement sa forme. La méthode est utilisée pour dessiner des produits de forme spatiale complexe.

Estampage par explosion. Une petite charge explosive explose dans une chambre protégée. La haute pression qui en résulte pousse la pièce à usiner dans la matrice. La méthode est utilisée pour les détails grandes tailles et des configurations complexes qui seraient difficiles à fabriquer autrement. Des économies significatives sur les coûts d’équipement sont réalisées.

Emboutissage électrohydraulique de tôles

Estampage électrohydraulique. Le rôle de la pression mécanique est joué par une onde de choc dans le liquide, provoquée par une décharge à haute tension. La méthode est très précise et rentable.

Marquage par impulsion magnétique. Les impulsions magnétiques de haute intensité forment un champ magnétique de haute énergie qui affecte la pièce, la faisant courants de Foucault et le forcer à prendre une forme donnée. De cette manière, les tuyaux sont comprimés et des reliefs complexes se forment.

Contrairement aux méthodes précédentes liées au matriçage à froid, cette méthode est une combinaison de deux technologies : l’emboutissage et le moulage. Tout d'abord, le volume requis de métal en fusion est versé dans la matrice, après quoi le poinçon y est abaissé.

Une compression se produit métal liquide dans l'espace entre la matrice et le poinçon, qui représente la forme du futur produit. Le procédé est utilisé dans la fabrication de grandes pièces de boîtier à parois minces en alliages à faible point de fusion et ductiles.

Le processus technologique dans lequel les pièces sont traitées pour produire des produits finis plats ou tridimensionnels de différentes formes et tailles est l'emboutissage. L'outil de travail à cet effet est un tampon fixé sur une presse ou un autre équipement. L'emboutissage est constitué de deux types de technologies qui, selon les conditions, sont réalisées à chaud ou à froid, et donc les équipements et les normes technologiques diffèrent les uns des autres.

Catégories

En plus de diviser la technologie en froid et façons chaudes, l'emboutissage est un certain nombre de catégories dans lesquelles sont divisées les méthodes de traitement des matériaux. La méthode choisie dépend le plus souvent de la destination du produit, mais les conditions technologiques l'influencent également. Par exemple, il existe une méthode dans laquelle une partie de la pièce est séparée, c'est l'emboutissage de séparation. Cela inclut également le poinçonnage, le hachage et la découpe de pièces. Il existe une catégorie d'opérations lors de l'utilisation de l'estampage à chaud, par lesquelles une feuille de métal change de forme. On les appelle aussi moulage. En conséquence, les pièces sont soumises à des procédures de pliage, d’emboutissage et autres.

L'estampage à froid et à chaud sont mis en œuvre selon le même principe, qui implique une déformation du matériau, mais pour le reste, la fabrication de produits par ces méthodes présente de nombreuses différences. Le préchauffage des pièces à certaines températures (et assez élevées) est principalement prévu dans les grandes entreprises industrielles, comme par exemple une usine métallurgique. Cela est dû à la complexité d'un tel processus technologique, au grand nombre d'opérations qui ne peuvent être effectuées efficacement qu'avec des calculs préliminaires précis et une grande précision du degré d'échauffement de la pièce.

Voie chaude

Les pièces embouties traitées par la technologie doivent être d'excellente qualité, car, par exemple, des éléments importants tels que les fonds de chaudières et autres produits hémisphériques, y compris des éléments critiques dans la construction navale, sont fabriqués à partir de tôles de différentes épaisseurs. Pour chauffer une pièce métallique, on utilise un équipement offrant les bonnes conditions de température.

Ces appareils et fours peuvent être à plasma, électriques ou autres ; il en existe de nombreux types. Avant de soumettre une pièce chaude à une presse d'emboutissage, il faut non seulement calculer la vitesse de chauffe, mais aussi développer dessin détaillé produit déjà fini, où il faut prendre en compte le retrait du métal après refroidissement.

Marquage à froid

L'estampage à froid implique la formation d'un produit grâce à la pression qu'exercent les éléments de travail de la presse sur la pièce. Ces produits ne sont pas sujets au retrait car ils ne sont pas préchauffés. De tels produits ne nécessitent pas non plus de modifications mécaniques supplémentaires une fois l’estampage terminé. Les méthodes d'estampage peuvent être différentes, mais l'estampage à froid est à la fois plus pratique et plus économique.

Les matériaux qui se prêtent bien au formage à froid ne se limitent pas aux aciers au carbone ou alliés. La production d'emboutissage fonctionne avec succès sur les alliages d'aluminium et de cuivre. Voie froide Elle est réalisée principalement à l'aide de presses hydrauliques et leur production est réglementée par GOST. Les modèles de série sont très divers et il devient donc possible de choisir une machine adaptée à la production de toutes configurations et tailles de produits. Les matrices pour l'estampage des métaux sont très différentes dans leur équipement de celles qui travaillent avec des matériaux tels que le cuir, le caoutchouc, le carton, les alliages polymères, etc.

Estampage de séparation

L'une des opérations technologiques les plus courantes est l'emboutissage par séparation, qui sépare une partie du métal de la pièce. Cette méthode est utilisée sur presque tous entreprises manufacturières. La presse à emboutir est équipée d'outils spéciaux qui coupent, poinçonnent et poinçonnent le matériau. Grâce à ce procédé, il est possible de séparer des pièces métalliques soit selon une courbe, soit selon une ligne de coupe droite. La découpe est effectuée par divers appareils : machines vibrantes et à disques, etc. La découpe est utilisée pour couper des pièces en vue d'un traitement ultérieur.

La découpe est une autre opération technologique. Par exemple, une tôle d’acier inoxydable doit être transformée en pièces aux contours fermés. Grâce au poinçonnage, la tôle est dotée de trous de n'importe quelle configuration. Il faut dire que ce processus technologique nécessite également une préparation préalable minutieuse et un plan détaillé, avec calcul des paramètres géométriques de l'outil utilisé. Sinon, vous risquez de ne pas obtenir un produit de qualité. Il existe de nombreuses opérations technologiques liées à l'emboutissage, car il est nécessaire de modifier la configuration initiale des pièces. Il s'agit du pliage, du formage, du bridage, de l'emboutissage et du sertissage.

Opérations technologiques

L'opération la plus courante qui modifie la forme d'une pièce est le pliage, qui forme des zones de pliage planifiées sur la surface d'une pièce métallique. Le dessin est appelé estampage volumétrique. Il s'agit d'une opération par laquelle un produit tridimensionnel est obtenu à partir d'une surface métallique plane, comme par exemple une tôle d'acier inoxydable. C'est à l'aide d'un capot qu'il se transforme en cylindre, cône, hémisphère ou prend une configuration en forme de boîte. Les produits en tôle doivent avoir un cordon sur le pourtour et autour des trous s'ils sont réalisés à l'intérieur de la pièce. Par exemple, une bride doit compléter l'extrémité d'un tuyau afin d'y installer une bride. Cette opération nécessite un outil spécial.

Avec le sertissage, l'effet inverse se produit. Le bridage élargit les extrémités des flans de tôle et le sertissage les rétrécit. Les mêmes extrémités des tuyaux ou le bord de la cavité nécessitent une telle opération, qui est réalisée extérieurement au moyen d'une matrice conique. Le formage est également l'une des principales opérations liées à l'emboutissage. Il permet de modifier la forme des éléments individuels de la pièce estampée, tout en laissant le contour extérieur inchangé. L'estampage volumétrique nécessite un équipement spécial et des dessins préliminaires complexes, et n'est donc presque jamais réalisé à la maison.

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Pour le traitement des métaux, même les plus mous (par exemple pour l'emboutissage de l'aluminium), un équipement spécial est nécessaire : une presse hydraulique ou à manivelle ou une cisaille guillotine. Et bien sûr, beaucoup de connaissances sont nécessaires. Par exemple, comment calculer la consommation de matériaux et réaliser des dessins techniques. Les exigences de GOST doivent être prises en compte.

Pour choisir la bonne presse à emboutir, il faut d’abord imaginer clairement le problème qu’elle doit résoudre. La réalisation d'opérations telles que le poinçonnage ou le découpage nécessite l'utilisation d'un équipement d'emboutissage simple action, avec une petite course de coulisse et de rondelles pendant le traitement. Mais pour dessiner, il faut un équipement complètement différent, plus puissant, où le curseur et les rondelles font une course beaucoup plus large. Les équipements à double action ont cette capacité.

Équipement selon GOST

Selon les conditions de la tâche, l'emboutissage peut être réalisé sur les types d'équipements suivants : à une, deux et quatre manivelles. Ce dernier concerne l'installation de curseurs de grande taille. Cependant, équiper une presse à emboutir d'une matrice ne dépend pas de la conception. Le travail principal par déplacement est réalisé par un curseur relié par sa partie inférieure à un tampon mobile. Et pour que le coulisseau de la presse se déplace, le moteur électrique d'entraînement est équipé d'éléments d'une chaîne cinématique : un embrayage de démarrage, des rondelles, un vilebrequin et une bielle qui régule la course du coulisseau.

Le curseur est lancé à l'aide d'une pédale de presse, qui est reliée à l'embrayage de démarrage, après quoi ses mouvements alternatifs commencent, dirigés vers la table de travail de la presse. La presse à quatre tiges a un principe de fonctionnement différent. Ses organes de travail dirigent toute la force vers le milieu du quadrilatère, formé de quatre bielles. Un tel appareil est utilisé avec succès pour la fabrication des produits eux-mêmes. configuration complexe: asymétrique ou dimensionnel.

Pour les produits complexes

Pour obtenir des produits de haute qualité de configurations complexes, une presse pneumatique à deux ou trois curseurs est très largement utilisée. Une presse à double action fonctionne avec deux curseurs en même temps : celui extérieur fixe la pièce et celui intérieur produit une extraction ; les surfaces sont embouties avec des presses à friction spéciales et les plus épaisses avec des presses hydrauliques, qui ont plus de fiabilité. rondelles.

Une catégorie distincte d’équipements d’estampage est l’estampage à contrôle d’explosion. De tels dispositifs dirigent la puissance de l'explosion vers des sections individuelles d'une pièce métallique (généralement d'épaisseur considérable). Il s'agit d'un équipement innovant dont le fonctionnement, même en vidéo, semble très impressionnant. Les coudes et la configuration globale d'un produit complexe sont traités à l'aide de cisailles vibrantes intégrées.

Estampage de feuilles

L'emboutissage de feuilles (par exemple, la fabrication d'une feuille perforée) implique le processus de poinçonnage d'une tôle. Tous les autres estampages sont volumétriques. L'équipement utilisé pour l'équipement d'estampage est divisé en types. Il peut être instrumental, pulsé (explosion, impulsion magnétique ou hydraulique), au rouleau ou par emboutissage avec support élastique. L'estampage de feuilles peut produire des pièces spatiales et plates de différentes masses - à partir de fractions de gramme et de différentes tailles - à partir de fractions de millimètre (ici vous pouvez regarder la trotteuse montre-bracelet). L'emboutissage de tôles permet également de produire des pièces pesant plusieurs dizaines de kilogrammes et mesurant plusieurs mètres (habillage de voitures, fusées et avions).

À cette fin, ils utilisent principalement de l'acier à faible teneur en carbone, ainsi que des aciers alliés - avec une ductilité particulière, du laiton, du cuivre, de l'aluminium et du magnésium avec des alliages, du titane et bien plus encore. - ce sont presque toutes les industries : fusée, avion, tracteur, automobile, fabrication d'instruments, industrie électrique et ainsi de suite, vous pouvez tout lister. Ses avantages sont grands.

Estampage de volume

L'estampage volumétrique peut être réalisé à la fois par des méthodes à froid et à chaud. Traitement à chaud et sous pression, où le forgeage est formé à l'aide d'un tampon. Les flans sont des profilés laminés rectangulaires, ronds, carrés, qui sont découpés en flans dimensionnels (parfois ils ne sont pas découpés, mais estampés directement à partir de la tige, puis le forgeage est séparé directement par une machine à emboutir).

L'emboutissage en volume est utilisé dans la production de masse et en série, ce qui augmente la productivité du travail et réduit les déchets métalliques. La qualité des produits répond également à des normes élevées. Cet estampage produit des produits de forme extrêmement complexe qui ne peuvent pas être fabriqués même par forgeage libre.

Timbres ouverts et fermés

Les matrices ouvertes permettent d'observer l'écart entre les parties fixes et mobiles de la machine. Lors du marquage à chaud, des éclairs s'écoulent dans l'espace - du métal qui ferme la sortie de la cavité et force le reste de la masse à remplir complètement la cavité. Pendant le processus de déformation, un excès de métal pénètre dans le flash. Mais enlever la bavure est difficile.

Les tampons fermés ne vous permettent pas de regarder à l'intérieur et d'observer le processus - la cavité est fermée. Le flash n'est pas non plus fourni. La conception d'un tel tampon dépend du type de machine. Ici, il faut observer très strictement la précision des volumes et leur égalité dans les ébauches et les pièces forgées : un manque de métal laissera les coins de la cavité vides, et un excès rendra la pièce forgée plus grande que la hauteur requise.

L'emboutissage est l'un des types de traitement des métaux les plus courants. Il s'agit d'une déformation qui donne à la pièce la forme requise en extrudant un certain relief, un motif ou des trous sur la surface. Ce processus est réalisé sur des presses spéciales de différentes conceptions.

Types d'estampage et d'équipement

Deux types d'estampage sont utilisés en production :

chaud;
froid.

Avec la méthode à chaud, le métal chauffé est traité. Dans le même temps, la qualité du matériau s'améliore : il devient plus dense et plus homogène. L'avantage de la méthode à froid est qu'aucune couche de tartre n'apparaît sur la surface, les dimensions de la pièce sont plus précises et la surface est plus lisse.

L'estampage peut être en feuille ou volumétrique. La méthode de la feuille est utilisée pour produire : de la vaisselle, des bijoux, des pièces de montres, des équipements de climatisation et des microcircuits, des armes, du matériel médical, des pièces pour la fabrication automobile, mécanique et de machines-outils. Les pièces résultantes ne nécessitent aucun traitement supplémentaire. Lors du pressage volumétrique, le métal froid ou chaud est introduit dans des moules.

Dans le travail des métaux, les presses sont utilisées pour :

production de pièces forgées;
pressage d'engrenages et de roulements;
estampage volumétrique et en feuille.

Les machines à presser peuvent être basées sur des principes mécaniques ou hydrauliques et traiter les matériaux de manière statique ou par percussion.

Les mécaniques sont :

excentrique;
manivelle.

Les machines à manivelle réalisent par pression l'emboutissage des métaux à froid et à chaud : emboutissage, poinçonnage et découpe. Les presses hydrauliques sont utilisées pour le forgeage volumétrique du métal. Selon les capacités technologiques, les presses sont divisées en : universelles, spéciales et spécialisées. Les universels peuvent être utilisés pour presque tous les types de forgeage (par exemple, une machine à forger hydraulique). Les machines spécialisées n'effectuent qu'un seul processus technologique (exemple : extracteurs de manivelle). Les presses spéciales produisent un type spécifique de produit en utilisant une seule technologie.

Principe de fonctionnement et conception de différents types de presses

Toute machine à estamper standard se compose des composants principaux suivants : moteur, transmission, actionneur. La transmission et le moteur constituent ensemble le « entraînement ». La caractéristique principale du variateur est le type de liaison entre le moteur et l'actionneur : mécanique ou non rigide (liquide, gaz, vapeur). Parties travaillantes de la presse : rouleaux, curseur, traverses, rouleaux, femmes.

Presse à manivelle

L'entraînement de la machine tourne, le mouvement sur le chariot est converti en mouvement alternatif. Sous l'influence de ce mouvement, le métal est travaillé à l'aide d'un tampon. Toutes les pièces de la machine sont en acier durable et équipées de raidisseurs. Le mouvement du curseur s'effectue selon un horaire strict. La force sur le glissement atteint 8 000 tonnes. Les installations de forgeage à manivelles permettent d'accélérer, de simplifier et de réduire le coût de production des pièces, en économisant jusqu'à 30 % du stock laminé. Toutes les machines à manivelle sont divisées en simple, double et triple action.

La presse à manivelle est capable d'effectuer les types de travaux suivants :

estampage dans des matrices ouvertes et fermées ;
formation de bavures ;
extrusion;
micrologiciel ;
traitement combiné.

Une presse mécanique agit sur le matériau avec un impact, tandis qu'une presse hydraulique, appliquant moins de force, obtient un effet plus important. Ces derniers sont donc utilisés pour la fabrication de gros produits aux parois épaisses.

Presses hydrauliques

Capable d'emboutir des surfaces, de presser et de forger des produits métalliques. Ils sont également utilisés pour recycler les déchets métalliques. Le fonctionnement de la machine est basé sur l'augmentation répétée de la force de pression sur le métal. La presse est constituée de deux cylindres communicants avec de l'eau, entre lesquels passe un tuyau. Des pistons sont installés dans les cylindres. Le principe de fonctionnement de la presse repose sur la loi de Pascal.

Traite le métal par la méthode à chaud. Le flan entre dans le module de chauffage, qui fonctionne sur le principe de l'induction. Ici, il est chauffé, lorsque le métal devient suffisamment souple, il est acheminé via un convoyeur jusqu'à un mécanisme de préhension, qui alimente la pièce directement dans la zone de traitement. Le forgeage ou l'emboutissage est effectué à l'aide de percuteurs; pendant le processus, la pièce tourne tout le temps, grâce à quoi elle est traitée uniformément de tous les côtés. La presse est alimentée par un moteur électrique relié aux arbres par une courroie trapézoïdale. Ils sont placés verticalement et dirigent le mouvement vers la bielle et le percuteur, entre lesquels le curseur est installé. Pour garantir que tous les mouvements du mécanisme sont synchrones, il existe des tambours à copier. Le serre-flan est entraîné en rotation par un moteur électrique via des engrenages à vis sans fin. L'embrayage à ressort ralentit le mouvement aux bons moments.

Il s’agit du dernier développement qui commence tout juste à être utilisé dans l’industrie. Le corps de travail de la machine est le noyau de l'électro-aimant, qui effectue des mouvements sous l'influence de Champ électromagnétique. Le noyau déplace le curseur ou la matrice, les ressorts ramènent le curseur à sa position d'origine. Ces machines se caractérisent par une productivité et une efficacité élevées. Il existe aujourd'hui des modèles avec une faible amplitude de mouvement du corps de travail - 10 mm et une force ne dépassant pas 2,5 tonnes.

Permet de réaliser des produits plats ou tridimensionnels.

La fabrication s'effectue à l'aide de tampons fixés sur une presse ou d'autres éléments. Il existe deux types d’emboutissage de tôle : l’emboutissage à chaud et l’emboutissage à froid.

Dans l'article, nous examinerons en quoi le chaud diffère du froid, quelles normes doivent être respectées dans le processus et vous découvrirez également s'il est possible de fabriquer des pièces en utilisant cette méthode de vos propres mains à la maison.

Comment se fait l’estampage ?

Selon les normes technologiques utilisées, l'emboutissage des pièces peut varier considérablement.

Le premier type d’estampage consiste à couper, hacher ou poinçonner le matériau – c’est ce qu’on appelle la division.

Il existe également la possibilité d'emboutir lors du formage, de l'étirage, de l'extrusion à froid et d'autres manipulations avec la tôle.

Il existe également des emboutissages à chaud et à froid de tôles.

Le marquage à chaud est utilisé uniquement pour grande production: Grâce à cette méthode, on réalise des fonds de chaudière, diverses pièces en forme d'hémisphères, des bouées, etc.

En règle générale, l'estampage à chaud est utilisé pour produire des pièces utilisées pour créer des coques et d'autres composants liés à la construction navale.

Pour créer une pièce volumétrique ou plate, vous avez d'abord besoin d'une pièce de tôle jusqu'à 4 mm d'épaisseur.

Avant de commencer les travaux, un calcul est toujours effectué et les normes de chauffage sont respectées - c'est un un dur travail, le marquage à chaud n'est donc pas utilisé à la maison.

Sinon, la technologie et les calculs sont similaires à la méthode de marquage à froid, dont nous parlerons plus tard.

Avant de commencer les travaux, vous devez effectuer des calculs et établir des dessins des pièces, et le calcul doit tenir compte du fait que le métal est entraîné lors de la découpe, du poinçonnage ou du pliage.

Lors de l'estampage à chaud, des équipements spéciaux sont utilisés pour chauffer les pièces - des fours à flamme ou des fours alimentés à l'électricité, ou d'autres équipements de chauffage électrique.

Vous devez également vous assurer que les normes de processus et les calculs corrects sont respectés.

Lors du marquage à froid, la presse est créée par pression et aucun équipement de ce type n'est utilisé.

Le type d'emboutissage à froid des métaux est plus pratique, car... dans ce cas, il est possible de réaliser des produits finis ne nécessitant pas de découpe supplémentaire.

Lors du marquage à froid, des pièces volumétriques et plates de grandes ou petites tailles peuvent être réalisées.

En général, la technologie d'emboutissage des métaux est une procédure rentable, car il s’agit de réduire la consommation de matière avec une productivité élevée. Ceci est particulièrement visible dans la production de pièces en série.

L'emboutissage à froid des pièces est réalisé à partir d'aciers d'origine carbone ou alliés, ainsi que d'alliages d'aluminium et de cuivre.

L'équipement d'estampage à froid est capable de traiter non seulement des objets métalliques, mais également du carton, du cuir, du caoutchouc, du plastique et d'autres éléments.

Le marquage à froid peut être de deux types : séparation et changement de forme.

L'emboutissage par division du métal consiste à couper, poinçonner ou poinçonner des pièces.

La découpe de pièces consiste à diviser une pièce métallique en pièces le long de courbes ou de lignes droites prédéterminées.

La découpe est largement utilisée dans la production - elle est utilisée pour fabriquer des pièces finies ou pour couper de la tôle, en la divisant en bandes de la taille requise.

La découpe nécessite un matériel particulier, à savoir des cisailles à disque ou vibrantes, à guillotine ou autres cisailles professionnelles.

La technologie de découpe de tôle implique la production de pièces en boucle fermée. Et le processus de poinçonnage est utilisé pour réaliser des trous de la forme requise dans une pièce.

L'estampage des flans peut être effectué de vos propres mains ou sur commande. Cependant, quand travail indépendant il faut respecter les normes prescrites, ce qui n'est pas si simple.

Ce processus comprend les éléments suivants : pliage, emboutissage, bridage, sertissage et formage. Le processus de pliage crée des pièces courbes.

Lors du dessin à partir d'une pièce plate, une partie spatiale creuse tridimensionnelle est créée.

Par dessin, il est possible de réaliser à partir de flans des objets de formes cylindriques, hémisphériques, en forme de caisson ou coniques.

Lors du bridage de pièces, des bords sont réalisés qui font le tour du contour extérieur de la tôle et à proximité des trous préfabriqués.

Le bridage est généralement utilisé pour traiter les extrémités des tuyaux sur lesquels les brides sont installées.

Habituellement, une pièce volumétrique ou à cavité est soumise à des processus de sertissage - avec son aide, les pièces acquièrent une partie d'extrémité rétrécie.

Cela se produit à l'aide d'une matrice conique utilisant une compression externe de la tôle. Lors du moulage, la forme des pièces change, conservant la forme du contour à l'extérieur.

Il convient de noter que le plus souvent, l'emboutissage des produits métalliques est effectué sur commande, car requis équipement nécessaire, ce qui ne peut pas être fait à la maison.

Que faut-il pour tamponner ?

La technologie d'emboutissage de pièces en tôle nécessite des équipements particuliers : il s'agit de ciseaux, d'une presse à manivelle et d'une presse hydraulique dotée de plusieurs rondelles et d'une surface de matrice.

Il est également nécessaire de respecter les normes de travail et les calculs de matériaux.

Pour le marquage à froid, on utilise le plus souvent une presse hydraulique, car Ces équipements se déclinent sous des conceptions variées et permettent de produire des pièces de formes différentes avec une consommation de matière réduite.

De plus, le choix de la presse dépend du travail à effectuer avec la pièce.

Par exemple, pour réaliser des découpes et des poinçonnages, il faut une presse simple action, caractérisée par une petite course du curseur et des rondelles, ainsi qu'une réduction de la consommation de matière.

Pour produire le capot, vous avez besoin d'une presse à double action et avec une course sensiblement plus grande du curseur et des rondelles.

Selon la conception de la presse, il existe des presses à manivelle simple, à double manivelle et à quatre manivelles, mais elles diffèrent toutes par la présence d'une matrice.

Les deux derniers types se distinguent par des canons et des glissières plus grands.

La presse fonctionne grâce à la présence d'un entraînement par courroie trapézoïdale : le mouvement est directement transmis à l'aide d'un embrayage de démarrage et de rondelles au vilebrequin.

A l'aide d'une bielle capable de régler la longueur, le mouvement est transmis au curseur et le fait fonctionner.

Le curseur se déplace de manière alternative vers la table. La presse est démarrée par une pédale qui agit sur l'embrayage. La pédale est installée sur la presse elle-même.

Une presse pneumatique à quatre tiges avec rondelles et matrice emboutit avec force des pièces dont le centre se trouve entre les bielles, qui forment entre elles un quadrilatère.

Un tel appareil est capable de réaliser des tampons complexes, grâce à la charge excentrique sur la glissière. Dans ce cas, il n'y a pratiquement aucune consommation de matière inutile.

De cette manière, il est possible d'obtenir des pièces de tôlerie asymétriques de grandes dimensions avec une consommation de matière réduite.

Pour réaliser des produits plus complexes, il faut une presse pneumatique à double ou triple action, ainsi qu'un calcul correct.

La particularité de cet équipement est qu'il est équipé de deux ou trois curseurs.

Dans une presse à double action, le curseur extérieur serre la pièce métallique à l'aide d'un tampon, et le curseur intérieur permet d'extraire le produit moulé.

Tout d'abord, le curseur extérieur commence à bouger, après avoir atteint le point le plus bas, il se fige et fixe le bord de la pièce sur la surface de la matrice.

Ensuite, le curseur intérieur se met en mouvement et le processus de dessin commence - pendant tout ce temps, le curseur extérieur reste en place.

Une fois le travail terminé, le deuxième coulisseau remonte, libérant ainsi la pièce sur laquelle le travail est effectué. C'est ainsi qu'une pièce volumétrique ou autre est réalisée à l'aide d'une presse.

Pour travailler avec des feuilles de métal minces, il existe une presse à friction spéciale avec rondelles, tandis que les modèles hydrauliques sont principalement utilisés pour créer des pièces à partir de tôles épaisses afin de réduire une éventuelle consommation de matière.

La presse hydraulique se distingue par une qualité d'emboutissage des matériaux supérieure, en raison de la présence de rondelles, de matrices et d'autres éléments plus fiables.

Il est utilisé pour réaliser la plupart des travaux liés à l’emboutissage de la tôle.

Un autre avantage en sa faveur pour une utilisation en production et de vos propres mains est qu'il n'est pas soumis à une surcharge, ce qui arrive assez souvent lorsque l'on travaille sur une presse à manivelle.

L’emboutissage des métaux ne nécessite pas seulement une machine équipée d’une presse. Pour bon fonctionnement avec une diminution de la consommation de matière, une machine avec cisaille vibrante intégrée est également nécessaire.

En plus des ciseaux, la machine a des pieds courts. Le traitement du métal commence par le couteau supérieur, entraîné par un moteur électrique.

Lors du travail, une pièce en tôle doit être placée sur la table et déplacée dans l'espace entre les pieds en haut et en bas jusqu'à ce qu'elle s'arrête complètement.

Ce type de traitement des métaux est si populaire car la quantité de matière consommée est réduite par rapport aux autres options de travail.

De plus, il peut être utilisé pour créer tout type de pièce : tridimensionnelle, plate, en forme de cône, etc.

Le matériau requis peut être calculé indépendamment ou avec l'aide de spécialistes, mais, dans tous les cas, les normes seront inférieures à celles d'autres traitements des métaux.

Avec tous ses avantages, cette transformation des métaux nécessite un équipement particulier : pour le travail il faut une machine qui dispose d'une presse, d'une surface matricielle, de plusieurs rondelles et autres éléments, et il faut également respecter les normes de travail.

Tout cela rend peu probable la création d'une machine de vos propres mains, mais commander la production de pièces par estampage n'est pas si coûteux, il n'est donc pas urgent d'avoir une telle machine à la maison.

Si la production nécessite un grand nombre de produits métalliques ou ébauches du même échantillon, il est conseillé d'utiliser la méthode d'emboutissage. L'emboutissage du métal est réalisé à partir d'un matériau en feuille qui est déformé de manière particulière par pression jusqu'à la forme souhaitée. L'estampage des produits métalliques est utilisé depuis l'Antiquité : il y a plusieurs siècles, nos ancêtres fabriquaient ainsi des bijoux, des armes et des articles ménagers. Ensuite, cela se faisait manuellement et à une vitesse beaucoup plus lente, mais maintenant le processus est automatisé et la production d'une pièce prend beaucoup moins de temps.

Histoire du processus

La mécanisation du processus a commencé dans les années 1850. Ensuite, les machines ont commencé à être connectées au processus d'emboutissage des métaux, ce qui a considérablement accéléré le processus de production et amélioré la qualité des produits.

Et au XIXe siècle, on assiste à un nouvel essor de la production de pièces métalliques par emboutissage, qui donne naissance à l'ère de la construction automobile. Grâce à cette méthode, des carrosseries de voitures et certaines pièces mécaniques ont commencé à être créées.

Pièces de voiture

Depuis les années 1930 l'emboutissage de pièces en tôle a commencé à être utilisé dans les usines pour la production avion et les voiliers. Et après 20 ans, il a été introduit dans l’industrie de la science des fusées.

La méthode d'emboutissage des métaux est devenue populaire pour un certain nombre de raisons :

le processus de production est mécanisé et automatisé à l'aide de lignes de convoyeurs rotatifs, ce qui permet d'accélérer au maximum la production ;
il est possible de fabriquer des pièces de n'importe quelle forme et paramètres, qui peuvent être soit une ébauche, soit un produit fini ;
il existe une grande précision des pièces fabriquées, permettant de les remplacer les unes par les autres sans modification avec des outils ou des équipements ;
Il est possible de fabriquer des produits légers et très résistants.

L'emboutissage de pièces métalliques est utilisé pour des produits massifs qui sont utilisés comme ébauches dans la construction de voitures, de navires, d'avions, ainsi que pour de petites pièces légères comme les aiguilles d'une horloge. L'estampage doit sa popularité à grande vitesse production de tels produits et presque des possibilités illimitées production de pièces non séparables de toutes tailles, si importante dans la construction de navires et de trains.

Technologie de poinçonnage

Pour réaliser des pièces par emboutissage, on utilise une tôle, une fine bande d'acier ou une bande.

Le plus souvent, les pièces sont réalisées par emboutissage à froid de tôles. Avec ce type de production de pièces, le métal acquiert une résistance supplémentaire, ce qui augmente la durée de vie du produit.

L'estampage à chaud est utilisé lorsque l'équipement ne peut pas produire la puissance nécessaire pour déformer le métal à froid dans la forme souhaitée. Ou lors de la fabrication d'un produit à partir de métal non plastique. Les tôles pour la fabrication de pièces par méthode à chaud sont prélevées avec une épaisseur inférieure à 5 mm.

Le choix ultérieur de la technologie de production dépend de la manière dont le métal doit être affecté, c'est-à-dire que la technologie permettant de modifier la forme du produit diffère de celle utilisée pour la séparation. Suite aux opérations de séparation, une pièce est séparée de la pièce.

Cela peut être fait selon une courbe, une ligne droite ou le long d'un contour. Le métal est séparé par les parties mobiles de la pièce dans différentes directions. Pour la séparation, plusieurs opérations sont utilisées, dans lesquelles une presse dotée d'outils spéciaux est utilisée.

Types d'opérations de séparation :

Découpe - les parties d'une pièce métallique sont divisées le long d'une ligne figurée ou en ligne droite. La presse pour ce type d'opération s'appelle des ciseaux. Grâce à cette opération, des pièces et des pièces prêtes à l'emploi sont produites, qui sont ensuite modifiées par d'autres moyens.
Le grugeage est une opération consistant à découper partiellement une partie d'une pièce sous pression tout en préservant l'intégrité de la pièce.
Découpage - une petite partie de la pièce est enlevée, tandis qu'une partie du métal est gaspillée.
Poinçonnage - des trous sont formés dans une feuille de métal diverses formes. Une partie de la base métallique sera considérée comme un déchet et devra être retirée.
Découpe – forme un produit à partir d'une pièce dont le contour est fermé.
Nettoyage – vous permet de supprimer les bords inégaux et de donner au produit un aspect soigné en alignant ses bords.
Perçage (perforation) – une dépression est réalisée dans le produit à l'aide d'un outil en forme de cône.

L'emboutissage de pièces à changement de forme existe également de plusieurs types. Les opérations de ce type sont utilisées pour modifier la forme et la taille d'une pièce en tôle sans détruire le matériau.

Types d'opérations de changement de forme :

Trous de perlage - formant des bords de la forme et de la taille souhaitées autour des trous de la pièce.
Bordage de contour – formation de bords de la forme et de la taille souhaitées le long du contour du produit. Généralement, cette méthode est utilisée pour traiter les extrémités des tuyaux afin de sécuriser les brides.
Le dessin est un estampage volumétrique, grâce auquel des produits tridimensionnels sont obtenus à partir d'une feuille de métal plate, creuse à l'intérieur. De cette manière, des pièces de formes hémisphériques, en forme de boîte, coniques, cylindriques et autres sont réalisées. Le capot peut être séquentiel, avec une pince plate dans une matrice plate ou avec un crochet.
Le sertissage est le rétrécissement des extrémités de pièces en tôle creuses à l'intérieur à l'aide d'une matrice conique. La fin de la pièce est insérée avec grande force dans l'entonnoir matriciel.
Pliage – les pièces métalliques reçoivent le pliage requis par la conception. Il existe plusieurs types de cintrage, selon la forme finale du produit : en V ou à un angle, en U ou à deux angles, à plusieurs angles, en tube et courbé.
Moulage – alors que le contour du produit reste inchangé, la taille et la forme de ses sections changent. Il existe plusieurs types de moulage : il peut se faire avec un jeu préalable, ou il peut être réalisé avec un poinçon cylindrique à extrémité plate.

Estampage à chaud, lignes automatisées

Caractéristiques du marquage à froid

L'emboutissage à froid des tôles convient non seulement aux produits en aciers alliés et au carbone, mais également à l'aluminium et aux alliages de ces métaux. Avec cette méthode, le choix des matériaux emboutis peut aller au-delà des métaux. Les matrices de ce type peuvent être utilisées pour fabriquer des pièces en carton, en cuir, en alliages polymères et en caoutchouc.

Les produits pour la fabrication desquels l'emboutissage à froid a été utilisé se distinguent par une résistance élevée, la précision des paramètres et des formes, ainsi que la qualité de la surface.

Dans certains cas, la propreté des surfaces correspond à la classe 8. Typiquement, la propreté de surface d'une pièce va de la classe 2 à la classe 6, qui est la moyenne. Mais ici, il faut prendre en compte la vitesse de production, qui est au plus haut niveau.

Mais en même temps, lors du traitement du métal par estampage à froid, la plasticité du matériau diminue. En raison de l'augmentation de la résistance, le métal devient cassant, ce qui est l'un des inconvénients indéniables de ce type de traitement du métal.

Pour éviter ces aspects négatifs entre les opérations effectuées lors de l'emboutissage à froid, la pièce est soumise à. C'est ce qu'on appelle le recuit de recristallisation.

Les produits finis fabriqués à l'aide de cette technologie combinent force accrue produit estampé à froid et la plasticité du métal avant la transformation.

Pour sélectionner la presse à utiliser et concevoir les matrices, vous devez connaître et prendre en compte un grand nombre de propriétés des matières premières à partir desquelles les produits seront fabriqués. Sinon, la qualité des produits ou de l'équipement lui-même pourrait en souffrir.

Pour réaliser les opérations d'emboutissage, un emboutissage individuel est réalisé pour chaque type de produit selon les paramètres requis. Cela se fait en plusieurs étapes :

Un croquis du cachet de la configuration requise est établi.
Le motif de découpe du matériau est étudié et vérifié dans un programme spécialisé sur ordinateur.
Si un programme ou une personne identifie un écart entre l'esquisse et les exigences réelles, l'esquisse est modifiée.
La conception est vérifiée pour la conformité aux dimensions.
Le croquis indique les dimensions exactes et l'emplacement des trous sur la face active du tampon.

Sur étape préparatoire l'estampillage est pris en compte :

Conductivité électrique et conductivité magnétique du matériau utilisé.
Résistance aux contraintes mécaniques et dureté du métal.
Résistance aux chocs du métal utilisé.
Poids de la pièce.
La résistance à l'usure du métal et sa résistance à la corrosion, qui affectent la durée de vie du produit embouti.
Résistance thermique et conductivité thermique du métal traité.

Équipement

L'emboutissage des tôles se fait à l'aide d'une presse et d'un tampon. La presse est utilisée pour créer une pression, c'est-à-dire le processus d'estampage lui-même, et le tampon donne au produit la forme souhaitée. Le tampon est en acier à outils et se compose d'un poinçon et d'une matrice.

Le processus de déformation se produit à l'aide d'un poinçon et d'une matrice au moment de leur approche. La partie mobile est la moitié supérieure du timbre, fixée sur la presse, à savoir sur son curseur.

La moitié inférieure reste immobile et se situe sur la surface de travail de l'équipement. Si ce n'est pas de l'acier qui est embouti, mais que le matériau est mou, les parties actives du tampon peuvent être en alliages polymères ou en bois.

Lors de la fabrication d'un produit unique, particulièrement de grande taille, par estampage, ce n'est généralement pas une presse qui est utilisée, mais un dispositif spécial constitué d'une matrice en fonte ou en béton et d'un récipient contenant du liquide (généralement de l'eau). Une feuille de métal est placée sur la matrice et au-dessus se trouve un poinçon liquide.

Fixation à matrice en béton

Pour créer la pression dans le liquide nécessaire pour déformer le métal dans la forme souhaitée, une charge à base de poudre à canon explose dans le récipient ou une décharge électrique d'une puissance suffisante est fournie à l'eau.

Pour couper la tôle, on utilise des ciseaux plutôt qu'une presse. Ils se déclinent en plusieurs types :

avec couteaux parallèles ;
disque;
guillotine;
vibration.

Les ciseaux de type vibrant sont le plus souvent utilisés.

Pour une fabrication de produits de haute qualité, vous devez sélectionner soigneusement une presse pour chaque type d'opération et de matériau à traiter. Il existe plusieurs types de presses :

Marteau ( vitesse maximum jusqu'à 20 m/s).
Presse hydraulique (vitesse maximale jusqu'à 0,3 m/s) ;
Machine à manivelle (vitesse maximale jusqu'à 0,5 m/s) ;
Machine de type rotatif (vitesse maximale 8 m/s) ;
Machine d'estampage à impulsions (vitesse maximale jusqu'à 300 m/s).

Les machines à manivelle conviennent à la plupart des types d’opérations. Ils peuvent avoir de un à quatre mécanismes à manivelle. Le principe de fonctionnement du mécanisme à manivelle peut être décrit selon le schéma suivant :

Le moteur électrique d'entraînement transmet le mouvement au vilebrequin via une chaîne cinématique composée d'un embrayage à friction et d'un entraînement par courroie trapézoïdale.
Une bielle de longueur réglable entraîne le curseur de manivelle.
La pédale à travers l'embrayage démarre la course de travail de la presse.

Les équipements d'emboutissage de produits aux configurations complexes peuvent comporter plusieurs curseurs.