Estampage (métallurgie) - Stamping (metalworking)

Presse électrique avec barrière de protection fixe

L'estampage (également connu sous le nom de pressage ) est le processus consistant à placer une tôle plate sous forme de flan ou de bobine dans une presse d'estampage où une surface d' outil et de matrice donne au métal une forme nette. L'emboutissage comprend une variété de procédés de fabrication de tôlerie, tels que le poinçonnage à l' aide d'une presse à machine ou d' une presse à emboutir , le découpage , le gaufrage, le pliage, le bordage et l'estampage. Il peut s'agir d'une opération en une seule étape où chaque coup de presse produit la forme souhaitée sur la pièce en tôle, ou peut se produire en une série d'étapes. Le procédé est généralement réalisé sur de la tôle , mais peut également être utilisé sur d'autres matériaux, comme le polystyrène . Les matrices progressives sont généralement alimentées à partir d'une bobine d'acier, d'une bobine de bobine pour le déroulement de la bobine vers un redresseur pour niveler la bobine, puis dans un alimentateur qui fait avancer le matériau dans la presse et la matrice à une longueur d'alimentation prédéterminée. En fonction de la complexité de la pièce, le nombre de stations dans la matrice peut être déterminé.

L'emboutissage est généralement effectué sur une tôle à froid. Voir Forgeage pour les opérations de formage à chaud.

Histoire

On pense que les premières pièces de monnaie ont été frappées par les Lydiens dans ce qui est la Turquie d'aujourd'hui au VIIe siècle avant JC Jusqu'en 1550, la méthode de martelage des pièces est restée la principale méthode de fabrication de pièces de monnaie. Marx Schwab en Allemagne a développé un nouveau procédé d'estampage qui impliquait jusqu'à 12 hommes de tourner une grande roue pour presser le métal en pièces de monnaie. Dans les années 1880, le processus d'estampage a encore été innové.

Des pièces estampées ont été utilisées pour les bicyclettes produites en série dans les années 1880. L'emboutissage a remplacé le forgeage et l'usinage, ce qui a permis de réduire considérablement les coûts. Bien qu'elles ne soient pas aussi solides que les pièces matricées, elles étaient d'assez bonne qualité.

Des pièces de bicyclettes estampées ont été importées d'Allemagne aux États-Unis en 1890. Les entreprises américaines ont alors commencé à faire fabriquer des machines d'estampage sur mesure par des fabricants de machines-outils américains. Grâce à la recherche et au développement, Western Wheel a été en mesure d'emboutir la plupart des pièces de vélo.

Plusieurs constructeurs automobiles ont adopté l'emboutissage des pièces. Henry Ford a résisté aux recommandations de ses ingénieurs d'utiliser des pièces embouties, mais lorsque son entreprise n'a pas pu satisfaire la demande de pièces matricées, Ford a été contraint d'utiliser l'emboutissage.

Au cours de l'histoire de l'emboutissage, du forgeage et de l'emboutissage des métaux, les presses de tous types sont l'épine dorsale de la fabrication des métaux. Les processus continuent de s'améliorer en déplaçant plus de métal en un seul coup de presse. Les presses et les dispositifs d'automatisation interconnectés augmentent les taux de production, réduisent les coûts de main-d'œuvre et offrent plus de sécurité aux travailleurs. Dans l'environnement d'emboutissage des métaux d'aujourd'hui, des commandes telles que I-PRESS avec Connected Enterprise sont capables de capturer l'historique, d'envoyer des rapports ou la commande I-PRESS & Automation peut être consultée à partir d'appareils distants ou mobiles. Une nouvelle tendance dans la collecte d'informations sur la production d'aujourd'hui pour les données historiques.

Opération

  • Pliage - le matériau est déformé ou plié le long d'une ligne droite.
  • Bordage - le matériau est plié le long d'une ligne courbe.
  • Gaufrage - le matériau est étiré dans une dépression peu profonde. Utilisé principalement pour ajouter des motifs décoratifs. Voir aussi Repoussé et chasse .
  • Découpe - une pièce est découpée dans une feuille du matériau, généralement pour faire une découpe pour un traitement ultérieur.
  • Frappe - un motif est compressé ou pressé dans le matériau. Traditionnellement utilisé pour fabriquer des pièces de monnaie.
  • Dessin - la surface d'un flan est étirée dans une forme alternative via un flux de matière contrôlé. Voir aussi emboutissage profond .
  • Étirement - la surface d'un flan est augmentée par la tension, sans mouvement vers l'intérieur du bord du flan. Souvent utilisé pour fabriquer des pièces de carrosserie lisses.
  • Repassage - le matériau est pressé et réduit en épaisseur le long d'une paroi verticale. Utilisé pour les canettes de boisson et les étuis de cartouches de munitions.
  • Réduction/Collage - utilisé pour réduire progressivement le diamètre de l'extrémité ouverte d'un récipient ou d'un tube.
  • Curling - déformer le matériau en un profil tubulaire. Les charnières de porte sont un exemple courant.
  • Ourlet - replier un bord sur lui-même pour ajouter de l'épaisseur. Les bords des portes d'automobiles sont généralement ourlés.

Le perçage et la découpe peuvent également être effectués dans des presses à emboutir. L'estampage progressif est une combinaison des méthodes ci-dessus effectuées avec un ensemble de matrices dans une rangée à travers laquelle une bande de matériau passe une étape à la fois.

Lubrifiant

Le processus de tribologie génère des frictions qui nécessitent l'utilisation d'un lubrifiant pour protéger l'outil et la surface de la matrice contre les rayures ou le grippage. Le lubrifiant protège également la tôle et la pièce finie de la même abrasion de surface et facilite l'écoulement élastique du matériau en empêchant les déchirures, les déchirures et les plis. Il existe une variété de lubrifiants disponibles pour cette tâche. Ils comprennent des films secs à base d'huiles végétales et minérales, de graisses animales ou de saindoux, de graphite, de savon et d'acrylique. La technologie la plus récente de l'industrie est celle des lubrifiants synthétiques à base de polymères, également appelés lubrifiants sans huile ou lubrifiants sans huile . Le terme lubrifiant "à base d'eau" fait référence à la catégorie plus large qui comprend également des composés à base d'huile et de graisse plus traditionnels.

Simulation

La simulation de formage de tôle est une technologie qui calcule le processus d'emboutissage de tôle, en prédisant les défauts courants tels que les fentes, les plis, le retour élastique et l'amincissement du matériau. Également connue sous le nom de simulation de formation, la technologie est une application spécifique de l' analyse par éléments finis non linéaire . La technologie présente de nombreux avantages dans l' industrie manufacturière , en particulier l' industrie automobile , où les délais de mise sur le marché, les coûts et la production au plus juste sont essentiels au succès d'une entreprise.

Des recherches récentes menées par la société de recherche d'Aberdeen (octobre 2006) ont révélé que les fabricants les plus efficaces passent plus de temps à simuler en amont et récoltent les fruits vers la fin de leurs projets.

La simulation d'emboutissage est utilisée lorsqu'un concepteur de pièces de tôlerie ou un outilleur souhaite évaluer la probabilité de réussir la fabrication d'une pièce de tôlerie, sans les frais de fabrication d'un outil physique. La simulation d'emboutissage permet de simuler n'importe quel processus de formage de pièces en tôle dans l'environnement virtuel d'un PC pour une fraction du coût d'un essai physique.

Les résultats d'une simulation d'emboutissage permettent aux concepteurs de pièces de tôlerie d'évaluer très rapidement des conceptions alternatives afin d'optimiser leurs pièces pour une fabrication à faible coût.

Micro-estampage

Alors que le concept d'emboutissage de composants en tôle s'est traditionnellement concentré sur le niveau macro (par exemple, les applications de véhicules, d'avions et d'emballage), la tendance continue à la miniaturisation a conduit la recherche sur les microformes d'emboutissage. Du développement précoce des machines de micropoinçonnage au début au milieu des années 2000 à la création et aux tests d'une machine de micropliage à l'Université Northwestern dans les années 2010, les outils de micro-estampage continuent d'être recherchés comme alternatives à l'usinage et à la gravure chimique . Des exemples d'applications de micro-emboutissage de tôles incluent les connecteurs électriques, les micromailles, les micro-interrupteurs, les micro-coupelles pour les canons à électrons , les composants de montre-bracelet, les composants d'appareils portables et les appareils médicaux . Cependant, des problèmes clés tels que le contrôle de la qualité, les applications à grand volume et le besoin de recherche de matériaux sur les propriétés mécaniques doivent être résolus avant que la mise en œuvre à grande échelle de la technologie ne soit réalisée.

Applications spécifiques à l'industrie

L'emboutissage des métaux peut être appliqué à une variété de matériaux en fonction de leurs qualités uniques de travail des métaux pour un certain nombre d'applications dans un large éventail d'industries. L'emboutissage des métaux peut nécessiter le formage et le traitement de métaux communs de base en alliages rares pour leurs avantages spécifiques à l'application. Certaines industries nécessitent la conductivité électrique ou thermique du cuivre au béryllium dans des domaines tels que l'aérospatiale, l'électricité et l'industrie de la défense, ou l'application à haute résistance de l'acier et de ses nombreux alliages pour l'industrie automobile.

L'emboutissage des métaux est utilisé pour :

Voir également

Notes de bas de page

Les références

  • Don Hixon, 1984, décembre, "Lubrifiant alternatif offre des avantages pour l'emboutissage", Precision Metal , page 13
  • William C. Jeffery, 1985, novembre, "Les composés de dessin sans huile font des dollars et du sens", Estampage des métaux , pages 16-17
  • Phillip Hood, 1986, printemps, "Conformité environnementale - Une approche des fabricants de pelouses et de jardins pour l'emboutissage des lubrifiants et le changement environnemental", Stamping Quarterly , pages 24-25
  • Pioneer Press , 27 avril 1989, Marilyn Claessens, "À 75 ans, IRMCO reste un pionnier - Les lubrifiants vont à l'égout par conception", Evanston, IL, page 33
  • Bradley Jeffery, 1991, août, "Solutions environnementales pour l'emboutissage des métaux", MAN , pages 31-32
  • Robin P. Bergstrom, 1991, novembre, "Stamping Made Clean(er)", Production Magazine , pages 54-55
  • 1991, février, "Lubricants and Environment Mix", Manufacturing Engineering , pages 52-59
  • Brian S. Cook, 1992, 6 janvier, "Appropriate Technology", Industry week , pages 51-52, 58.
  • James R. Rozynek, 1995, Winter, « Etude de cas : conversion en lubrifiants pour l'emboutissage des métaux à base d'eau », Stamping Quarterly , pages 31-33
  • Philip Ward, 1996, juillet/août, "Water-Based Stamping Lubricant Washes Away Oil-Based Lube Problems", Forming & Fabricating , pages 52-56
  • Matt Bailey, Royaume-Uni, 1997, mai, "Non-Oil Lubricants Offer Solvent Solution", Sheet Metal Industries , pages 14-15
  • Chris Wren, Royaume-Uni, 1999, juin, "One Out - Oil Out" Sheet Metal Industries , pages 21-22
  • Brad Jeffery, 2003, avril, "The Bottom Line - Getting your N-Values ​​Worth", Modern Metals , page 76
  • Brad F. Kuvin, 2007, février, "Forming Advanced High Strength Steel Leaves No-Room for Error", MetalForming , pages 32-35
  • Brad F. Kuvin, 2007, mai, "Dana's Giant Lube Leap of Faith", MetalForming , pages 32-33
  • Hyunok Kim PhD, 2008, mars "Evaluation of Deep Drawing Performance of Stamping Lubricants with Dual Phase (DP) 590 GA", Partie II en série III, The Center for Precision Forming (CPF), The Ohio State University , pages 1– 5
  • Brad F Kuvin, janvier 2009, "Deep-Draw Automation renvoie des résultats remarquables", MetalForming , pages 14-15