Estampage des métaux : un aperçu complet

L'emboutissage des métaux est un processus crucial de fabrication des métaux qui utilise des presses et des moules pour exercer des forces externes sur les feuilles, les bandes, les tuyaux et les profilés. L'objectif est d'induire une déformation plastique ou une séparation, ce qui entraîne pièces d'estampage en métal de formes et de tailles souhaitées. Ce processus relève du traitement du plastique, souvent appelé traitement sous pression, au même titre que le forgeage. Les principaux matériaux utilisés pour l’emboutissage des métaux sont les tôles et bandes d’acier laminées à chaud et à froid.

                                   Pièces d'emboutissage en métal et en aluminium

Types de processus d’emboutissage des métaux :

Il existe diverses méthodes de classification pour les processus d'emboutissage des métaux, notamment le type de processus, la température de l'ébauche et la structure de la matrice. Ci-dessous, nous discuterons en détail de ces méthodes de classification.

1. Basé sur le type de processus d’emboutissage des métaux :

Il existe deux grandes catégories de procédés d'emboutissage des métaux : l'emboutissage par séparation (également appelé poinçonnage) et les procédés de formage, qui remodèlent les flans par déformation plastique.

(a) Processus de séparation (effacement) : Les processus de séparation impliquent la découpe ou le poinçonnage le long d'un contour spécifique pour séparer la pièce d'estampage souhaitée du matériau vierge. Les méthodes courantes dans cette catégorie comprennent le découpage, le poinçonnage, la coupe des bords, la coupe de languette et la section. Le masquage et le poinçonnage sont des processus similaires mais aboutissent à des résultats différents. Lors du découpage, la pièce séparée devient le composant d'estampage, tandis que le poinçonnage crée des trous, la feuille perforée devenant la pièce d'estampage.

(b) Processus de formation : Le processus de formage utilise diverses techniques telles que le pliage, l'arrondi, la torsion, l'emboutissage profond, l'amincissement, le bridage, le rétrécissement, l'évasement, le sertissage, l'expansion, la filature, le façonnage, le nivellement, le gaufrage, l'extrusion, etc. pour déformer plastiquement les flans en formes et tailles spécifiques tout en en préservant leurs propriétés mécaniques.

Par exemple, le pliage utilise des matrices pour façonner les flans sous différentes formes, divisées en pliage et curling. L'emboutissage profond forme des emboutis métalliques cylindriques à partir d'un flan. Divers autres procédés peuvent être développés en combinant ces deux techniques fondamentales.

2. En fonction de la température du flan lors de l'emboutissage du métal :

(a) Estampage à froid des métaux : L'emboutissage à froid consiste à travailler avec des ébauches métalliques à température ambiante. Il convient à la production de pièces d'emboutissage de petites épaisseurs. Les avantages incluent l'absence de chauffage, une excellente qualité de surface, une facilité d'utilisation et de faibles coûts. Cependant, cela peut entraîner un écrouissage et nécessite souvent l’utilisation d’huile d’estampage des métaux pour un traitement amélioré.

(b) Estampage à chaud des métaux : L'estampage à chaud du métal chauffe le métal jusqu'à une plage de température spécifique. Ce processus élimine les contraintes internes, empêche l'écrouissage, augmente la plasticité du matériau, réduit la résistance à la déformation et diminue la consommation électrique de l'équipement.

3. Basé sur la complexité de la structure de la matrice :

Les processus d'emboutissage des métaux peuvent être classés en fonction de la complexité de la structure de la matrice, qui se compose de matrices supérieure et inférieure.

(a) Estampage simple des métaux : Un simple estampage du métal complète un processus (soit le découpage, soit le formage) en un seul poinçon de la presse. Cette méthode est utilisée pour l’emboutissage de pièces relativement simples.

(b) Emboutissage continu des métaux : L'emboutissage continu des métaux implique plusieurs processus, tels que le poinçonnage, le pliage et le formage, en un seul passage de presse. Il utilise une filière continue et offre une efficacité de production élevée.

(c) Estampage de métaux composites : L’emboutissage des métaux composites combine plusieurs procédés d’emboutissage dans un seul moule, permettant une mise en forme simultanée. Il convient aux pièces d'estampage de haute précision et à haut rendement.

Avantages de l’emboutissage des métaux :

L'emboutissage des métaux offre de nombreux avantages, notamment :

• Haute efficacité de production et potentiel de mécanisation et d’automatisation.
• Qualité constante et longue durée de vie du moule.
• Polyvalence pour le traitement de pièces de différentes tailles et complexités.
• Économies de matériaux et faible consommation d'énergie.
• Haute précision et qualité de surface.

Inconvénients de l’emboutissage des métaux :

Cependant, l'emboutissage du métal a ses inconvénients :

1. Défis liés à la moisissure : La fabrication de moules est précise, longue et coûteuse, ce qui limite son utilisation pour de petits lots de production.
2. Les préoccupations de sécurité: Les processus d'emboutissage des métaux peuvent présenter des risques pour la sécurité, nécessitant des mesures de sécurité robustes.
3. Limites matérielles : Le formage à froid des aciers à haute résistance reste un défi, tandis que le formage à chaud manque de précision.
4. Impact environnemental: Les considérations environnementales liées aux déchets d’estampage doivent être prises en compte.

Matériaux pour le traitement de l'emboutissage des métaux :

Des matériaux d'estampage de qualité sont essentiels à la qualité des pièces et à la longévité des moules. Les matériaux courants comprennent les aciers à faible teneur en carbone, l'acier inoxydable, l'aluminium, les alliages de cuivre et les alliages de titane.. Ces matériaux doit présenter des caractéristiques spécifiques telles qu'une épaisseur uniforme, des surfaces lisses, une limite d'élasticité uniforme, un allongement uniforme élevé, un faible taux d'élasticité et un faible écrouissage.

En pratique, les matériaux sont soumis à des tests tels que l'emboutissage profond et le bombage pour évaluer leurs performances d'emboutissage.

Applications des pièces d'emboutissage en métal :

Les pièces d'emboutissage en métal trouvent des applications dans diverses industries, depuis les produits du quotidien comme les composants de transport et la vaisselle jusqu'à l'aérospatiale, l'armée et les machines. Leur polyvalence et leur rentabilité en font un choix populaire pour de nombreux besoins de fabrication.

Introduction détaillée des processus d'emboutissage des métaux :

Des explications détaillées sur les processus spécifiques d'emboutissage des métaux, y compris les processus de séparation (découpage) et de formage tels que le pliage, l'étirement, le formage par rotation, le façonnage, le renflement, le bridage et le rétrécissement, sont essentielles pour comprendre comment ces techniques façonnent le métal en composants souhaités. Ces processus varient en complexité et sont utilisés en fonction des exigences spécifiques des pièces embouties.

Estampage de précision des métaux : L'emboutissage de précision des métaux, une technologie de traitement des métaux sans copeaux, améliore la précision dimensionnelle et la qualité de la surface. Elle produit des pièces d'emboutissage en métal de haute qualité en un seul passage, ce qui réduit les coûts.

En résumé, l’emboutissage des métaux est un processus de fabrication polyvalent et efficace avec de nombreuses applications dans tous les secteurs, grâce à sa capacité à créer des pièces de précision de formes et de tailles variées.