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Aug 10, 2023

Science des matrices : notions de base sur le pliage du métal sur la presse à emboutir, partie I

ZhakYaroslavPhoto/iStock/Getty Images Plus Remarque : Il s'agit de la première partie d'un

Zhak YaroslavPhoto/iStock/Getty Images Plus

Note: Il s'agit de la première partie d'une série en deux parties sur les bases du pliage du métal dans une presse à emboutir. Lisez la partie II ici.

En tant que consultant professionnel, on me demande souvent de résoudre des problèmes de matrice dans les opérations de pliage de métal, comme l'impossibilité d'obtenir le bon angle de pliage, un angle de pliage incohérent d'une pièce à l'autre et des fissures dans le rayon d'une pièce pliée. Aussi simple que cela puisse paraître, la flexion peut être très difficile.

L'une des méthodes de formage les plus courantes exécutées dans les matrices d'emboutissage de métal, le pliage consiste à déformer le métal le long d'un axe droit. (Cela le rend différent du bridage, qui utilise un axe incurvé.) Il peut être utilisé pour obtenir n'importe quel angle de pliage souhaité, bien que les coudes à 90 degrés soient les plus courants.

Les éléments tels que les onglets et les canaux sont créés à l'aide du processus de pliage. Lorsque le pliage est utilisé pour créer des pièces en forme de U, cela s'appelle le formage en U ou le formage de canaux.

L'un des plus grands défis du pliage du métal est le retour élastique. Également connue sous le nom de récupération élastique, c'est la tendance du matériau à reprendre sa forme plate d'origine lorsqu'il est soumis à une déformation.

Les métaux tels que le cuivre et l'acier doux sont plus tendres et ont des valeurs de retour élastique plus faibles que leurs homologues plus résistants, tels que l'acier à haute résistance ou l'acier à ressort. Quelle que soit la valeur de retour élastique du métal, pour obtenir l'angle de courbure final approprié, vous devez plier le métal au-delà de l'angle de courbure souhaité et lui permettre de revenir à l'angle correct. Les outilleurs-ajusteurs et les ingénieurs appellent communément ce processus une surflexion.

Malgré les efforts des fabricants d'acier, il est presque impossible de maintenir les propriétés mécaniques du métal constantes tout au long d'une bobine entière, et ces propriétés différentes affectent la quantité de retour élastique qui se produit.

Plus le rendement et la résistance à la traction du matériau sont élevés, plus les valeurs de retour élastique augmenteront, nécessitant une plus grande surflexion pour compenser. L'épaisseur fait également une différence : les métaux plus épais présentent des valeurs de retour élastique plus faibles que les métaux plus minces du même type, principalement parce qu'un plus grand volume de matériau a été déformé et écroui dans la zone radiale. De plus, un matériau plus épais est intrinsèquement plus rigide qu'un matériau plus fin, de sorte qu'il conserve plus efficacement sa forme d'origine.

La taille du rayon de courbure intérieur a également un impact important sur la quantité de retour élastique qui se produira pendant le processus de pliage. Des rayons plus grands entraîneront des valeurs de retour élastique plus élevées, tandis que des rayons plus petits réduisent la quantité de retour élastique. Si le rayon est trop petit, cependant, cela peut entraîner le fendage du métal sur le rayon extérieur où il est le plus tendu.

Tout le matériau de la bobine est laminé et a un sens du grain. Le cintrage ou le formage par rapport à la direction du grain affectera la quantité de cintrage nécessaire, ainsi que la probabilité de fendage dans la zone radiale. Lorsque le fendage est un problème, la flexion transversale (à travers le grain) par rapport à la direction de laminage est plus souhaitable que la flexion parallèle à la direction de laminage. Assurez-vous de porter une attention particulière à la fois à la taille du rayon de courbure intérieur et à la direction de courbure par rapport à la direction de laminage, en particulier si le matériau est très résistant ou a une faible extensibilité.

La vitesse de déformation du métal affecte également la quantité de retour élastique qui se produit. N'oubliez pas que les métaux sont sensibles au taux de déformation, ce qui signifie que différentes vitesses de formage entraînent différentes quantités d'étirement et de distribution d'étirement.

Le type, la quantité et la sévérité de la contrainte utilisée pour créer la courbure sont d'autres variables. Lorsque le métal est tendu ou écroui, le retour élastique diminue. Les contraintes de traction et de compression sont générées naturellement lors de la flexion lorsque le métal est respectivement étiré et comprimé. Une déformation peut également être créée, par exemple par frappe, qui comprime le métal entre un poinçon et une matrice pour réduire son épaisseur et le faire durcir.