Dessin (fabrication) - Drawing (manufacturing)

Le dessin est un processus de travail des métaux qui utilise des forces de traction pour étirer (allonger) le métal , le verre ou le plastique. Au fur et à mesure que le métal est étiré (tiré), il s'étire pour devenir plus mince, pour obtenir la forme et l'épaisseur souhaitées. Le dessin est classé en deux types : le dessin de tôle et le dessin de fil , de barre et de tube . Le dessin de tôle est défini comme une déformation plastique sur un axe courbe. Pour l'étirage de fils, de barres et de tubes, la matière première est étirée à travers une matrice pour réduire son diamètre et augmenter sa longueur. L'étirage est généralement effectué à température ambiante, donc classé comme un processus de travail à froid , cependant, l'étirage peut également être effectué à des températures élevées pour travailler à chaud de gros fils, tiges ou sections creuses afin de réduire les forces.

L'étirage diffère du laminage en ce que la pression d'étirage n'est pas transmise par l'action de rotation du laminoir mais dépend plutôt de la force appliquée localement à proximité de la zone de compression . Cela signifie que la quantité de force d'étirage possible est limitée par la résistance à la traction du matériau, un fait qui est particulièrement évident lors de l'étirage de fils minces.

Le point de départ de l'étirage à froid est un matériau laminé à chaud d'une taille appropriée.

Processus

Métal

Tôle

Le succès du formage est lié à deux choses, l'écoulement et l'étirement du matériau. Lorsqu'une matrice forme une forme à partir d'une feuille de métal plate, il est nécessaire que le matériau prenne la forme de la matrice. Le flux de matière est contrôlé par la pression appliquée à l'ébauche et la lubrification appliquée à la matrice ou à l'ébauche. Si la forme se déplace trop facilement, des plis apparaîtront dans la pièce. Pour corriger cela, plus de pression ou moins de lubrification est appliquée à l'ébauche pour limiter l'écoulement du matériau et provoquer l'étirement ou l'amincissement du matériau. Si trop de pression est appliquée, la pièce deviendra trop fine et se cassera. L'étirage du métal nécessite de trouver le bon équilibre entre les plis et les cassures pour obtenir une pièce réussie.

emboutissage profond et emboutissage superficiel

L'emboutissage de la tôle devient un emboutissage profond lorsque la pièce est plus longue que son diamètre. Il est courant que la pièce soit également traitée à l'aide d'autres procédés de formage, tels que le perçage , le repassage , le rétrécissement , le laminage et le perlage . Dans le dessin peu profond , la profondeur du dessin est inférieure à la plus petite dimension du trou.

Barre, tube et fil

Barres, tubes et tréfilages fonctionnent tous sur le même principe : la matière de départ étirée à travers une matrice pour réduire le diamètre et augmenter la longueur. Habituellement, la matrice est montée sur un banc d'étirage . L'extrémité de la pièce est réduite ou pointue pour faire passer l'extrémité à travers la matrice. L'extrémité est ensuite placée dans des pinces et le reste de la pièce est tiré à travers la matrice. Les aciers, les alliages de cuivre et les alliages d'aluminium sont des matériaux courants qui sont étirés.

L'étirage peut également être utilisé pour former à froid une section transversale façonnée. Les sections transversales étirées à froid sont plus précises et ont une meilleure finition de surface que les pièces extrudées à chaud. Des matériaux peu coûteux peuvent être utilisés à la place d'alliages coûteux pour les exigences de résistance, en raison de l' écrouissage .

Dessin à barres

Les barres ou tiges étirées ne peuvent pas être enroulées, c'est pourquoi des bancs d'étirage à traction droite sont utilisés. Les entraînements par chaîne sont utilisés pour tirer des pièces jusqu'à 30 m (98 ft). Les vérins hydrauliques sont utilisés pour les pièces plus courtes.

La réduction de surface est généralement limitée entre 20 et 50 %, car des réductions plus importantes dépasseraient la résistance à la traction du matériau, en fonction de sa ductilité . Pour obtenir une certaine taille ou forme, plusieurs passages à travers des matrices de plus en plus petites ou des recuits intermédiaires peuvent être nécessaires.

Dessin de tubes

Le dessin de tube est très similaire au dessin de barre, sauf que le stock de départ est un tube. Il est utilisé pour diminuer le diamètre, améliorer la finition de surface et améliorer la précision dimensionnelle. Un mandrin peut être utilisé ou non selon le procédé spécifique utilisé. Un bouchon flottant peut également être inséré dans le diamètre intérieur du tube pour contrôler l'épaisseur de la paroi.

tréfilage

Cette technique a longtemps été utilisée pour produire du fil métallique flexible en étirant le matériau à travers une série de matrices de taille décroissante. Ces matrices sont fabriquées à partir d'un certain nombre de matériaux, les plus courants étant le carbure de tungstène et le diamant .

Le procédé d'étirage à froid des barres et fils d'acier

1. Lubrification du tube : La surface de la barre ou du tube est enduite d'un lubrifiant d'étirage tel que du phosphate ou de l'huile pour faciliter l'étirage à froid.
2. Pointage par poussée : Plusieurs pouces des extrémités de plomb de la barre ou du tube sont réduits en taille par emboutissage ou extrusion afin qu'il puisse passer librement à travers la matrice d'étirage. Remarque : Cela est dû au fait que l'ouverture de la matrice est toujours plus petite que la taille d'origine de la barre ou de la section de bobine.
3. Etirage à froid, étirage de processus : Dans ce processus, le matériau étiré est à température ambiante (c'est-à-dire étiré à froid). L'extrémité pointue/réduite de la barre ou de la bobine, qui est plus petite que l'ouverture de la matrice, passe à travers la matrice où elle pénètre dans un dispositif de préhension de la machine à étirer. La machine à étirer tire ou tire la section non réduite restante de la barre ou de la bobine à travers la matrice. La matrice réduit la section transversale de la barre ou de la bobine d'origine, façonne le profil du produit et augmente la longueur du produit d'origine.
4. Produit fini : Le produit étiré, appelé étiré à froid ou fini à froid, présente une finition brillante et/ou polie, des propriétés mécaniques accrues, des caractéristiques d'usinage améliorées et des tolérances dimensionnelles précises et uniformes.
5. Dessin multi-passes : Le dessin à froid de formes/profils complexes peut nécessiter que chaque barre/bobine soit dessinée plusieurs fois afin de produire la forme et les tolérances souhaitées. Ce processus est appelé étirage multi-passes et consiste à étirer à travers des ouvertures de matrice de plus en plus petites. Le matériau est généralement recuit entre chaque passe d'étirage pour éliminer le travail à froid et augmenter la ductilité.
6. Recuit : Il s'agit d'un traitement thermique généralement utilisé pour ramollir la matière en cours d'étirage, pour modifier la microstructure, les propriétés mécaniques et les caractéristiques d'usinage de l'acier et/ou pour supprimer les contraintes internes au produit. Selon les caractéristiques souhaitées du produit fini, le recuit peut être utilisé avant, pendant (entre les passes) ou après l'opération d'étirage à froid, en fonction des exigences du matériau.

Verre

Des procédés d'étirage similaires sont appliqués au soufflage du verre et à la fabrication de fibres optiques en verre et en plastique .

Plastiques

L'étirage plastique, parfois appelé étirage à froid , est le même procédé que celui utilisé sur les barres métalliques, mais appliqué aux plastiques.

L'étirage plastique est principalement utilisé dans la fabrication de fibres plastiques . Le procédé a été découvert par Julian W. Hill (1904-1996) en 1930 alors qu'il tentait de fabriquer des fibres à partir d'un premier polyester . Elle est réalisée après que le matériau a été « filé » en filaments ; en extrudant le polymère fondu à travers les pores d' une filière . Au cours de ce processus, les chaînes polymères individuelles ont tendance à s'aligner quelque peu en raison de l' écoulement visqueux . Ces filaments ont toujours une structure amorphe , ils sont donc étirés pour aligner davantage les fibres, augmentant ainsi la cristallinité , la résistance à la traction et la rigidité . Cela se fait sur une machine à tirer twister .

Pour le nylon , la fibre est étirée à quatre fois sa longueur filée. Les cristaux formés lors de l'étirage sont maintenus ensemble par des liaisons hydrogène entre les hydrogènes d' amide d'une chaîne et les oxygènes de carbonyle d'une autre chaîne.

La feuille de polyéthylène téréphtalate (PET) est étirée en deux dimensions pour fabriquer du BoPET (polyéthylène téréphtalate à orientation biaxiale) avec des propriétés mécaniques améliorées.

Voir également

• Extrusion

Les références

Bibliographie

• Degarmo, E. Paul; Noir, J T. ; Kohser, Ronald A. (2003), Matériaux et procédés de fabrication (9e éd.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
• Kalpakjian, Serope ; Schmid, Steven R. (2006), Manufacturing Engineering and Technology (5e éd.), Upper Saddle River, NJ : Pearson Prentice Hall, ISBN 0-13-148965-8