Technologie de fabrication de tôles

Aperçu de la tôle

Fabrication de tôle :

La fabrication de tôle est un procédé complet de travail à froid des tôles minces (généralement de moins de 6 mm), comprenant le cisaillement, le poinçonnage, le pliage, le soudage, le rivetage, le formage par matrice et le traitement de surface. Sa caractéristique principale est que l’épaisseur d’une même pièce est uniforme.

Méthodes de fabrication de la tôle :

1. Fabrication sans matrice : ce procédé utilise des équipements tels que le poinçonnage CNC, la découpe laser, les cisailles, les plieuses et les riveuses pour travailler la tôle. Il est généralement utilisé pour la réalisation d’échantillons ou la production en petite série et présente un coût plus élevé.

2. Découpage par matrice : ce procédé utilise des matrices fixes pour traiter la tôle. Les matrices courantes comprennent les matrices de découpage et de formage. Il est בעיקר utilisé pour la production de masse et présente un coût inférieur.

Méthodes de traitement de la tôle :

1. Usinage sans moule : ce procédé utilise des équipements tels que le poinçonnage CNC, la découpe laser, les cisailles, les machines de pliage et les machines de rivetage pour traiter la tôle. Il est généralement utilisé pour la réalisation d’échantillons ou la production en petites séries et est relativement coûteux.

2. Usinage par moule : ce procédé utilise des moules fixes pour traiter la tôle. Il comprend généralement des moules de découpage et des moules de formage. Il est principalement utilisé pour la production de masse et son coût est relativement faible.

Processus de fabrication de la tôle

l Découpage : poinçonnage CNC, découpe laser, cisaille ; formage - pliage, étirage, poinçonnage : plieuse, presse à poinçonner, etc.

l Autres opérations : rivetage, taraudage, etc.

l Soudage

l Traitement de surface : thermolaquage, galvanoplastie, brossage, sérigraphie, etc.

Procédés de fabrication de tôle - Découpage

Les méthodes de découpage de tôle comprennent principalement le poinçonnage CNC, la découpe laser, les cisailles et le découpage par matrice. Le poinçonnage CNC est actuellement la méthode la plus utilisée. La découpe laser est surtout employée en phase de prototypage, mais son coût de traitement est élevé. Le découpage par matrice est principalement utilisé pour la production de masse.

Ci-dessous, nous présentons principalement le découpage de tôle par poinçonnage CNC.

Le poinçonnage CNC, également appelé poinçonnage revolver, peut être utilisé pour le découpage, le perçage de trous, le repoussage de trous et l’ajout de nervures, etc. Sa précision d’usinage peut atteindre +/-0,1 mm. L’épaisseur de tôle que le poinçonnage CNC peut traiter est :

Tôle laminée à froid, tôle laminée à chaud <3,0 mm ;

Tôle d’aluminium <4,0 mm ;

Tôle en acier inoxydable <2,0 mm.

1. Le poinçonnage est soumis à des exigences de dimension minimale. La taille minimale du poinçonnage dépend de la forme du trou, des propriétés mécaniques du matériau et de l’épaisseur du matériau. (Voir figure ci-dessous)

2. Espacement des trous et distance au bord en poinçonnage CNC. La distance minimale entre le bord du trou poinçonné et le contour extérieur d’une pièce est soumise à certaines limites selon la forme de la pièce et du trou. Lorsque le bord du trou poinçonné n’est pas parallèle au bord extérieur de la pièce, cette distance minimale ne doit pas être inférieure à l’épaisseur du matériau t ; lorsqu’ils sont parallèles, elle ne doit pas être inférieure à 1,5t. (Voir figure ci-dessous)

3. Lors du repoussage de trous, la distance minimale entre le trou repoussée et le bord est de 3T, la distance minimale entre deux trous repoussés est de 6T, et la distance de sécurité minimale entre le trou repoussée et le bord de pliage (intérieur) est de 3T + R (T est l’épaisseur de la tôle, R le rayon de pliage).

4. Lors du poinçonnage de trous dans des pièces repoussées, pliées ou embouties, une certaine distance doit être maintenue entre la paroi du trou et la paroi verticale. (Voir schéma ci-dessous)

Technologie de transformation de la tôle - formage

Le formage de la tôle comprend principalement le pliage et l’étirage.

1. Pliage de tôle

1.1. Le pliage de tôle utilise principalement des plieuses.

Précision d’usinage de la plieuse :

Premier pli : +/-0,1 mm

Deuxième pli : +/-0,2 mm

Plus de deux plis : +/-0,3 mm

1.2. Principes de base de l’ordre de pliage : plier de l’intérieur vers l’extérieur, du plus petit au plus grand, plier d’abord les formes spéciales, puis les formes générales, afin de garantir que l’opération précédente n’affecte pas ni n’interfère avec les opérations suivantes.

1.3. Formes courantes des outils de pliage :

1.4. Rayon de pliage minimal des pièces pliées : lorsqu’un matériau est plié, la couche extérieure est étirée tandis que la couche intérieure est comprimée dans la zone de congé. Lorsque l’épaisseur du matériau est constante, plus le rayon intérieur (r) est petit, plus l’étirement et la compression sont importants. Lorsque la contrainte de traction au niveau du congé extérieur dépasse la résistance ultime du matériau, des fissures et des ruptures apparaissent. Par conséquent, la conception structurelle des pièces pliées doit éviter des rayons de congé de pliage excessivement faibles. Les rayons de pliage minimaux des matériaux couramment utilisés dans l’entreprise sont indiqués dans le tableau ci-dessous.

Tableau des rayons de pliage minimaux pour les pièces pliées :

1.5. Hauteur du bord droit des pièces pliées : en général, la hauteur minimale du bord droit ne doit pas être trop faible. Exigence minimale : h > 2t

Si la hauteur du bord droit h < 2t de la pièce pliée doit être augmentée en premier, alors la hauteur de pliage doit être augmentée, puis la pièce est usinée à la dimension requise après pliage ; ou bien une rainure peu profonde doit être usinée dans la zone de déformation du pliage avant le pliage.

1.6. Hauteur du bord droit avec côté incliné : lorsqu’une pièce pliée comporte un côté incliné, la hauteur minimale de ce côté est : h = (2~4)t > 3 mm

1.7. Distance des trous sur les pièces pliées : distance entre trous : après poinçonnage, le trou doit être positionné en dehors de la zone de déformation de pliage afin d’éviter toute déformation pendant le pliage. La distance entre la paroi du trou et le bord de pliage est indiquée dans le tableau ci-dessous.

1.8. Pour les pièces pliées localement, la ligne de pliage doit éviter les zones de changement dimensionnel brusque. Lors du pliage partiel d’une section de bord, afin d’éviter la concentration des contraintes et les fissures aux angles vifs, la ligne de pliage peut être déplacée à une certaine distance du changement dimensionnel brusque (figure a), ou une rainure de procédé peut être créée (figure b), ou un trou de procédé peut être poinçonné (figure c). Respectez les exigences dimensionnelles indiquées dans les figures : S>R, largeur de rainure k≥t ; profondeur de rainure L>t+R+k/2

1.9. Le bord biseauté d’un bord plié doit éviter la zone de déformation.

1.10. Exigences de conception des bords morts : la longueur d’un bord mort est liée à l’épaisseur du matériau. Comme indiqué sur la figure ci-dessous, la longueur minimale du bord mort L > 3,5t + R. Où t est l’épaisseur de la paroi du matériau, et R le rayon de pliage intérieur minimal de l’opération précédente (comme indiqué à droite dans la figure ci-dessous).

1.11. Ajout de trous de positionnement de procédé : afin d’assurer un positionnement précis de l’ébauche dans le moule et d’empêcher son déplacement pendant le pliage, ce qui entraînerait des produits défectueux, des trous de positionnement de procédé doivent être ajoutés à l’avance lors de la conception, comme indiqué sur la figure ci-dessous. En particulier, pour les pièces pliées et formées plusieurs fois, les trous de procédé doivent être utilisés comme référence de positionnement afin de réduire les erreurs cumulées et d’assurer la qualité du produit.

1.12. Des dimensions différentes entraînent une fabricabilité différente :

Comme indiqué sur le schéma ci-dessus, a) percer d’abord le trou puis le cintrer facilite le respect de la précision de la cote L et simplifie l’usinage. b) et c) si la précision de la cote L est élevée, il faut d’abord réaliser le cintrage puis usiner le trou, ce qui est plus compliqué.

1.13. Rebond élastique des pièces pliées : De nombreux facteurs influencent le retour élastique, notamment les propriétés mécaniques du matériau, l’épaisseur de la tôle, le rayon de pliage et la pression normale pendant le pliage.

Plus le rapport entre le rayon de l’angle intérieur et l’épaisseur de la tôle de la pièce pliée est élevé, plus le retour élastique est important.

Le formage de nervures de renfort dans la zone de pliage améliore non seulement la rigidité de la pièce, mais aide aussi à réduire le retour élastique.

2. Emboutissage de tôle

L’emboutissage de tôle est principalement réalisé par poinçonnage CNC ou poinçonnage conventionnel, ce qui nécessite divers poinçons ou matrices d’emboutissage.

La forme de la pièce emboutie doit être aussi simple et symétrique que possible, et réalisée en une seule opération dans la mesure du possible.

Pour les pièces nécessitant plusieurs opérations d’emboutissage, les marques pouvant apparaître sur la surface pendant le processus d’emboutissage doivent être acceptables.

Tout en garantissant le respect des exigences d’assemblage, il convient d’autoriser un certain degré d’inclinaison des parois latérales embouties.

2.1. Exigences relatives au rayon de raccordement entre le fond de la pièce emboutie et la paroi droite :

Comme indiqué sur la figure, le rayon de raccordement entre le fond de la pièce emboutie et la paroi droite doit être supérieur à l’épaisseur de la tôle, soit r>t. Afin de faciliter l’emboutissage, r1 est généralement pris égal à (3 à 5)t, et le rayon de raccordement maximal doit être inférieur ou égal à 8 fois l’épaisseur de la tôle, soit r1<8t.

2.2. Rayon de raccordement entre la bride et la paroi de la pièce emboutie :

Comme indiqué sur la figure, le rayon de raccordement entre la bride et la paroi de la pièce emboutie doit être supérieur à deux fois l’épaisseur de la tôle, soit r2>2t. Afin de faciliter l’emboutissage, r2 est généralement pris égal à (5-10)t. Le rayon maximal de la bride doit être inférieur ou égal à 8 fois l’épaisseur de la tôle, soit r2<8t.

2.3. Rayon de raccordement entre la bride et la paroi de la pièce emboutie : Comme indiqué sur la figure, le rayon de raccordement entre la bride et la paroi de la pièce emboutie doit être supérieur à deux fois l’épaisseur de la tôle, soit r2>2t. Afin de faciliter l’emboutissage, r2 est généralement pris égal à (5-10)t. Le rayon maximal de la bride doit être inférieur ou égal à huit fois l’épaisseur de la tôle, soit r2<8t.

2.4. Diamètre de la cavité intérieure des pièces embouties circulaires : Comme indiqué sur la figure, le diamètre de la cavité intérieure des pièces embouties circulaires doit être D>d+10t afin que le serre-flan ne se froisse pas pendant l’emboutissage.

2.5. Rayon de raccordement entre les parois adjacentes d’une pièce emboutie rectangulaire : Comme indiqué sur la figure, le rayon de raccordement entre les parois adjacentes d’une pièce emboutie rectangulaire doit être r3 > 3t. Afin de réduire le nombre d’opérations d’emboutissage, r3 doit être aussi supérieur que possible à H/5, afin de pouvoir être embouti en une seule fois.

2.6. Lors du formage en une seule étape d’une pièce emboutie circulaire sans bride, la relation dimensionnelle entre sa hauteur et son diamètre doit respecter les exigences suivantes :

Comme indiqué sur la figure, lorsque l’on forme en une seule étape une pièce emboutie circulaire sans bride, le rapport entre la hauteur H et le diamètre d doit être inférieur ou égal à 0,4, soit H/d < 0,4.

2.7. Variation d’épaisseur des composants emboutis : En raison des niveaux de contrainte différents selon les zones, l’épaisseur du matériau d’un composant embouti varie après emboutissage. En général, le centre du fond conserve son épaisseur d’origine, le matériau s’amincit au niveau des angles arrondis du fond, s’épaissit près de la bride en partie supérieure, et s’épaissit également au niveau des angles arrondis des composants emboutis rectangulaires. Lors de la conception de produits emboutis, les cotes sur le plan doivent indiquer clairement s’il faut garantir les dimensions extérieures ou intérieures ; il n’est pas possible de spécifier simultanément les dimensions intérieures et extérieures.

3. Autres procédés de formage de tôle :

Nervures de renfort——Des nervures sont embouties sur des pièces en tôle afin d’augmenter leur rigidité structurelle.

Persiennes——Les persiennes sont couramment utilisées dans divers boîtiers ou carters pour la ventilation et la dissipation thermique.

Rebordage de trous (emboutissage de trous)——Utilisé pour réaliser des filetages ou améliorer la rigidité des ouvertures.

3.1. Nervures de renfort :

Sélection de la structure et des dimensions des nervures de renfort

Dimensions limites de l’espacement entre poinçons et de la distance entre le bord du poinçon et le bord de la pièce

3.2. Persiennes :

La méthode de formage des persiennes consiste à utiliser un bord du poinçon pour couper le matériau, tandis que le reste du poinçon étire et déforme le matériau en même temps, formant une forme ondulée avec un côté ouvert.

Structure typique des persiennes. Exigences dimensionnelles des persiennes : a>4t ; b>6t ; h<5t ; L>24t ; r>0,5t.

3.3. Rebordage de trous (trou embouti) :

Il existe de nombreux types de rebordage de trous, le plus courant étant le rebordage des trous intérieurs destinés à être taraudés.

Technologie de fabrication de la tôle – soudage

Dans la conception des structures soudées en tôle, il convient de respecter le principe de « disposition symétrique des cordons et des points de soudure, en évitant leur convergence, leur accumulation et leur superposition ». Les soudures et points de soudure secondaires peuvent être interrompus, tandis que les soudures et points de soudure principaux doivent être continus. Les méthodes de soudage couramment utilisées dans le travail de la tôle comprennent le soudage à l’arc et le soudage par résistance.

1. Soudage à l’arc :

Il doit y avoir un espace de soudage suffisant entre les pièces de tôle. L’écart maximal de soudage doit être de 0,5 à 0,8 mm, et le cordon de soudure doit être uniforme et plat.

2. Soudage par résistance

La surface à souder doit être plane et exempte de plis, de retour élastique, etc.

Les dimensions du soudage par points par résistance sont indiquées dans le tableau ci-dessous :

Espacement des points de soudure par résistance

Dans les applications pratiques, pour le soudage de petites pièces, les données du tableau ci-dessous peuvent servir de référence. Pour le soudage de grandes pièces, l’espacement des points de soudure peut être augmenté de manière appropriée, sans être généralement inférieur à 40–50 mm. Pour les pièces non porteuses, l’espacement des points de soudure peut être porté à 70–80 mm.

Épaisseur de la tôle t, diamètre du point de soudure d, diamètre minimal du point de soudure dmin, distance minimale entre les points de soudure e. Si les tôles ont des épaisseurs différentes, choisissez l’épaisseur en fonction de la tôle la plus fine.

Nombre de couches et rapport d’épaisseur pour le soudage par résistance

Le soudage par points par résistance implique généralement deux couches de tôle, avec un maximum de trois couches. Le rapport d’épaisseur de chaque couche dans l’assemblage soudé doit être compris entre 1/3 et 3.

Si trois couches sont nécessaires pour le soudage, il convient d’abord de vérifier le rapport d’épaisseur. S’il est raisonnable, le soudage peut se poursuivre. Sinon, envisagez de créer des trous ou des encoches technologiques, de souder les deux couches séparément et de décaler les points de soudure.

Technologie de transformation de la tôle - Traitement de surface

Le traitement de surface de la tôle a des fonctions à la fois anticorrosion et décoratives. Les traitements de surface courants de la tôle comprennent : le revêtement en poudre, la galvanisation électrolytique, la galvanisation à chaud, l’oxydation de surface, le brossage de surface et la sérigraphie. Avant le traitement de surface, il convient d’éliminer l’huile, la rouille, les scories de soudure, etc. de la surface de la tôle.

1. Revêtement en poudre :

Il existe deux types de revêtement de surface pour la tôle : la peinture liquide et la peinture en poudre. Nous utilisons généralement la peinture en poudre. Grâce à des procédés tels que la pulvérisation de poudre, l’adsorption électrostatique et la cuisson à haute température, une couche de peinture de différentes couleurs est appliquée sur la surface de la tôle afin d’en améliorer l’apparence et d’accroître la résistance à la corrosion du matériau. C’est une méthode de traitement de surface couramment utilisée.

Remarque : il existera une certaine différence de couleur entre les tôles revêtues par différents fabricants. Par conséquent, il est préférable que les tôles de même couleur produites sur le même équipement soient revêtues par le même fabricant.

2.  Galvanisation électrolytique et galvanisation à chaud :

La galvanisation de la surface de la tôle est une méthode courante de traitement anticorrosion de surface, qui améliore également l’apparence. La galvanisation peut être divisée en galvanisation électrolytique et galvanisation à chaud.

La galvanisation électrolytique offre un aspect plus brillant et plus lisse, et la couche de zinc est plus fine, ce qui la rend plus couramment utilisée.

La galvanisation à chaud produit une couche de zinc plus épaisse et forme une couche alliée zinc-fer, qui offre une résistance à la corrosion supérieure à celle de la galvanisation électrolytique.

3. Anodisation de surface :

Cette section présente principalement l’anodisation de surface de l’aluminium et des alliages d’aluminium.

L’anodisation de surface de l’aluminium et des alliages d’aluminium peut produire विभिन्न couleurs, assurant à la fois une fonction de protection et de décoration. Parallèlement, un film d’oxyde anodique se forme à la surface du matériau. Ce film présente une dureté et une résistance à l’usure élevées, ainsi que de bonnes propriétés d’isolation électrique et thermique.

4. Brossage de surface :

Le matériau est placé entre les rouleaux supérieur et inférieur de la machine de brossage. Des bandes abrasives sont fixées sur les rouleaux. Actionné par un moteur, le matériau est entraîné à travers les bandes abrasives, ce qui crée des lignes à sa surface. L’épaisseur des lignes varie selon le type de bande abrasive. L’objectif principal est d’améliorer l’apparence. Ce traitement de brossage de surface est généralement envisagé uniquement pour les matériaux en aluminium.

5. Sérigraphie :

La sérigraphie consiste à imprimer विभिन्न marquages sur la surface des matériaux. Il existe généralement deux méthodes : la sérigraphie à plat et la tampographie. La sérigraphie à plat est principalement utilisée pour les surfaces planes, mais la tampographie est nécessaire pour les creux plus profonds.

La sérigraphie nécessite un moule de sérigraphie.

Le pliage de tôle requiert de l’expérience ; observez comment les artisans expérimentés plient les tôles et pourquoi ils procèdent ainsi.Pour en savoir plus sur les machines de pliage ou les procédés de pliage, veuillez contacter notre équipe JUGAO CNC MACHINE.