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 aux industries des secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, du médical et d'autres marchés. 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 frappe, 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 pourpièces métalliques à géométrie complexerencontrer:
- 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 :
1.Polyvalence pour des pièces plus complexes
2.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 :
1. Composants automobiles
2. Pièces d'avion
3.Relais électroniques
4.Ustensiles et ustensiles de cuisine
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 :
1. Composants automobiles
2. Pièces d'avion
3.Relais électroniques
4.Ustensiles et ustensiles 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.
Voyons comment cet outil initial est créé :Disposition et conception des bandes de stock :Un concepteur utilise les éléments utilisés pour concevoir la bande et déterminer les dimensions, les tolérances, le sens d'alimentation, la minimisation des rebuts, etc.
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 le 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.
Électroérosion 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.Suppression :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.
Pliant: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 flan de manière à ce qu'il y ait suffisamment de matière pour effectuer le pliage.Quelques facteurs importants à retenir :
1.Si un pli est fait trop près du trou, il peut se déformer.
2. 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.
3. Chaque coin de votre conception vierge doit avoir un rayon qui représente au moins la moitié de l'épaisseur du matériau.
4. Pour minimiser les cas et la gravité des bavures, évitez les coins pointus et les découpes complexes lorsque cela est possible.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.
Frappe :Cette action se produit lorsque les bords d'une pièce métallique emboutie sont frappés pour aplatir ou casser la bavure ;cela peut créer un bord beaucoup plus lisse dans la zone inventée de la géométrie de la pièce ;cela peut également ajouter une résistance supplémentaire à des zones localisées de la pièce et cela peut être utilisé pour éviter des processus secondaires tels que l'ébavurage et le meulage.Quelques facteurs importants à retenir :
Plasticité et direction du grain– La plasticité est la mesure de la déformation permanente qu’un matériau subit lorsqu’il est soumis à une force.Les métaux ayant plus de plasticité sont plus faciles à former.La direction du grain est importante dans les matériaux à haute résistance, tels que les métaux trempés et l'acier inoxydable.Si un pli suit le fil d'une résistance élevée, il peut être sujet aux fissures.
Distorsion/renflement de courbure :Le renflement provoqué par la déformation par courbure peut atteindre la moitié de l’épaisseur du matériau.À mesure que l’épaisseur du matériau augmente et que le rayon de courbure diminue, la distorsion/renflement devient plus grave.Portage Web et coupe « Mismatch » :C'est à ce moment-là qu'une très légère découpe ou bosse sur la pièce est nécessaire et est généralement d'environ 0,005" de profondeur.Cette fonctionnalité n'est pas nécessaire lors de l'utilisation d'un outillage de type composé ou à transfert, mais elle est requise lors de l'utilisation d'un outillage à matrice progressive.
Pièce estampillée sur mesure pour les équipements de surveillance vitaux dans l'industrie médicale
Un client de l'industrie médicale a contacté MK pour estamper sur mesure une pièce qui serait utilisée comme ressort et bouclier électronique pour les équipements de surveillance vitaux dans le domaine médical.
1.Ils avaient besoin d'une boîte en acier inoxydable dotée de languettes à ressort et avaient du mal à trouver un fournisseur capable de fournir une conception de haute qualité à un prix abordable dans un délai raisonnable.
2.Pour répondre à la demande unique du client de plaquer une seule extrémité de la pièce, plutôt que la pièce entière, nous nous sommes associés à une entreprise de placage d'étain leader dans l'industrie, capable de développer un processus avancé de placage sélectif à un seul bord.
MK a pu répondre aux exigences de conception complexes en utilisant une technique d'empilement de matériaux qui nous a permis de découper de nombreuses pièces brutes à la fois, limitant ainsi les coûts et les délais de livraison.
Connecteur électrique estampé pour une application de câblage et de câble
1. La conception était très complexe ;ces couvercles étaient destinés à être utilisés comme câbles en guirlande à l'intérieur des chemins de câbles électriques intégrés au sol et sous le sol ;par conséquent, cette application présentait intrinsèquement des limitations de taille strictes.
2. Le processus de fabrication était compliqué et coûteux, car certains travaux du client nécessitaient une couverture entièrement terminée et d'autres non, ce qui signifiait qu'AFC avait créé les pièces en deux pièces et les avait soudées ensemble si nécessaire.
3. En travaillant avec un exemple de couvercle de connecteur et un seul outil fourni par le client, notre équipe chez MK a pu procéder à l'ingénierie inverse de la pièce et de son outil.À partir de là, nous avons conçu un nouvel outil que nous pourrions utiliser dans notre presse d’estampage progressive Bliss de 150 tonnes.
4.Cela nous a permis de fabriquer la pièce en une seule pièce avec des composants interchangeables, plutôt que de fabriquer deux pièces distinctes comme le faisait le client.
Cela a permis des économies significatives – 80 % sur le coût d’une commande de 500 000 pièces – ainsi qu’un délai de livraison de quatre semaines au lieu de dix.
Estampage personnalisé pour les airbags automobiles
Un client du secteur automobile avait besoin d'un passe-fil métallique à haute résistance et résistant à la pression pour une utilisation dans les airbags.
1. Avec un tirage de 34 mm x 18 mm x 8 mm, l'œillet devait maintenir une tolérance de 0,1 mm et le processus de fabrication devait s'adapter à l'étirement unique du matériau inhérent à l'application finale.
2. En raison de sa géométrie unique, le passe-fil ne pouvait pas être produit à l'aide d'un outillage de presse à transfert et son emboutissage profond représentait un défi unique.
L'équipe MK a construit un outil progressif à 24 stations pour assurer un développement correct de l'emboutissage et a utilisé de l'acier DDQ avec zingage pour garantir une résistance et une résistance à la corrosion optimales.L’emboutissage des métaux peut être utilisé pour créer des pièces complexes pour un large éventail d’industries.Curieux d'en savoir plus sur les différentes applications d'emboutissage de métaux personnalisées sur lesquelles nous avons travaillé ?Visitez notre page d'études de cas ou contactez directement l'équipe MK pour discuter de vos besoins uniques avec un expert.
