Pourquoi des fissures apparaissent-elles lors du cintrage d’un tube par une cintreuse ?

Les fissures sont un défaut courant et problématique dans le cintrage des tubes. Lorsqu’elles apparaissent, elles peuvent nuire à l’aspect visuel, voire entraîner une rupture structurelle. Les causes des fissures dans les tubes cintrés diffèrent de celles du pliage de tôle, car elles impliquent l’état mécanique particulier du tube et des détails de process spécifiques.

Plasticité du matériau insuffisante ou épaisseur de paroi trop faible

L’allongement, le rapport limite d’élasticité/résistance et l’épaisseur de paroi du tube déterminent directement sa limite de cintrage. Lorsque le matériau est trop dur (par exemple de l’acier à haute résistance ou certains aciers inoxydables) ou que l’épaisseur de paroi est trop faible par rapport au diamètre extérieur, la déformation en traction des fibres extérieures dépasse la limite, provoquant l’apparition de fissures sur la face extérieure du cintrage.

Rayon de cintrage insuffisant

Le rapport entre le rayon au centre du cintrage (R) et le diamètre extérieur du tube (D), soit R/D, est un indicateur clé. Si R/D est trop faible (en général, on recommande R/D ≥ 3, selon le matériau et le procédé), la déformation au cintrage sera fortement concentrée, le taux de réduction d’épaisseur de la paroi extérieure dépassera la norme et des fissures se formeront facilement.

Absence de mandrin ou mauvais appariement des outillages

Lors du cintrage de tubes avec une cintreuse, si aucun mandrin n’est utilisé, si le mandrin est positionné trop en arrière ou si les outillages (tels que la matrice de cintrage, la matrice de serrage et la matrice anti-plissement) sont mal assortis, le côté intérieur du tube manque de support efficace, ce qui entraîne une déformation de la section (aplatissement, plissement) et aggrave encore la concentration des contraintes de traction sur la face extérieure, favorisant ainsi l’apparition de fissures.

Mauvais positionnement de la soudure

Pour les tubes soudés, si la soudure se trouve dans la zone de traction sur la face extérieure d’un cintrage, elle est très susceptible de devenir un point d’amorçage de fissure en raison de la différence de plasticité entre la zone soudée et le métal de base, ainsi que de la possible présence de manque de pénétration ou de contraintes résiduelles. La soudure doit généralement être orientée vers la zone proche de la fibre neutre.

Lubrification insuffisante et dommages de surface

Des rayures ou des enfoncements sur la surface du tube, ou un frottement excessif entre la matrice et le tube en raison d’une mauvaise lubrification pendant le cintrage, peuvent tous créer des concentrations locales de contraintes, à partir desquelles des fissures peuvent naître et se propager.

Recommandations de prévention

Choisir des tubes offrant une excellente plasticité ; pour les matériaux durs, envisager un cintrage après recuit.

Veiller à ce que le rapport de rayon de cintrage R/D ne soit pas inférieur à la valeur minimale admissible pour le matériau.

Choisir un mandrin adapté (par exemple un mandrin à tête sphérique) en fonction du diamètre du tube, de l’épaisseur de paroi et du rayon de cintrage, puis l’ajuster à la bonne position.

Orienter la soudure du tube soudé vers l’intérieur du cintrage ou vers la zone de la fibre neutre.

Vérifier l’état d’usure de la matrice et utiliser une huile spéciale pour cintrage de tubes afin d’assurer une lubrification adéquate.

Inspecter la surface de l’ébauche de tube avant le cintrage, en éliminant les bavures, rayures et autres défauts.

Le cintrage de tubes est un procédé fortement lié aux contraintes et aux conditions de matrice. Ce n’est qu’en contrôlant précisément chaque étape que l’on peut obtenir des tubes cintrés lisses, pleins et sans fissures.