le travail des métaux en feuilles plan du module emboutissage

PLAN DU MODULE
LE TRAVAIL DES MÉTAUX
EN FEUILLES
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Procédés de fabrication I - IND2103
Patrick Isac
Métal en feuille - 1
EMBOUTISSAGE
INTRODUCTION
CISAILLAGE
PLIAGE
PROFILAGE À FROID
– SUR MACHINES À GALETS
POINÇONNAGE-DÉCOUPAGE
EMBOUTISSAGE
REPOUSSAGE
PROCÉDÉS DE FORMAGE À
HAUTE ÉNERGIE
CONCLUSION
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 2
EMBOUTISSAGE
• PRÉCIS PAGES 80 à 87
• PRINCIPE (suite) :
• PRINCIPE :
– FORMAGE PAR DÉFORMATION PLASTIQUE
DANS UNE MATRICE
– DÉPLACEMENT MOLÉCULAIRE NON
RÉVERSIBLE
– PIÈCE NON DÉVELOPPABLE
• CALCUL DU FLAN DIFFICILE
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 3
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 4
EMBOUTISSAGE
EXAMEN DE LA DÉFORMATION
• EXEMPLES :
• DÉCOUPAGE DE PAROI LATÉRALE EN
PETITS RECTANGLES "ABCD" :
– SI PLI SUIVANT AD :
• OÙ EST PASSÉ L'EXCÉDENT DE MATIÈRE :
"ABE" ET "DCF"?
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 5
EXAMEN DE LA DÉFORMATION
(suite)
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 6
EXAMEN DE LA DÉFORMATION
(suite)
• IL Y A DÉPLACEMENT DE LA MATIÈRE
• PREMIER CAS :
– FAIBLE HAUTEUR DE L'EMBOUTI :
•
•
•
•
• D’OÙ 4 CORNES
D’EMBOUTISSAGE
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 7
"BC" ET "EF" PROCHES
ÉPAISSISSEMENT DU MÉTAL
PAS DE PLIS
CALIBRATION ENTRE POINÇON ET MATRICE
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 8
EXAMEN DE LA DÉFORMATION
(suite)
• DEUXIÈME CAS :
EXAMEN DE LA DÉFORMATION
(suite)
• DEUXIÈME CAS (suite) :
– EMBOUTI PLUS HAUT :
– EMBOUTI PLUS HAUT (suite) :
• DEUXIÈME SOUS-CAS :
• "BC" ET "EF" ÉLOIGNÉS
• PREMIER SOUS-CAS :
–
–
–
–
–
– MÉTAL ÉPAIS
– PAS DE PLIS
– SI PARTIE ANNULAIRE RÉSISTE :
» EMBOUTISSAGE CORRECT
ÉPAISSEUR INSUFFISANTE
FORMATION DE PLIS
FAIBLES PLIS ÉCROUIS
PLIS ÉCRASÉS
NÉCESSITÉ DE SERRE-FLAN
– SI PARTIE ANNULAIRE LÂCHE :
» DÉFONÇAGE
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 9
DÉTERMINATION DES FLANS
• CALCULS À LA FIBRE MOYENNE
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 10
DÉTERMINATION DES FLANS
(suite)
• DÉTERMINATION GRAPHIQUE:
• ÉPAISSEUR CONSTANTE
• FLAN ET EMBOUTI MÊME SURFACE
– THÉORÈME DE GULDIN
– SURFACE ENGENDRÉE PAR LIGNE QUI
TOURNE AUTOUR D'UN AXE :
• PRODUIT DE :
– LONGUEUR DÉVELOPPÉE DE LIGNE
– PAR CIRCONFÉRENCE DÉCRITE PAR SON CENTRE
DE GRAVITÉ
• POUR DÉTOURAGE :
– AJOUT DE 2 OU 3 MM
AUTOUR DU FLAN
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Métal en feuille - 11
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 12
DÉTERMINATION DES FLANS
(suite)
• EXEMPLE :
DÉTERMINATION DES FLANS
(suite)
• EXEMPLE D’APPLICATION :
a=3
d=5 cm
h=10 cm
POSITION DU CENTRE DE
GRAVITÉ D’UN ARC
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 13
DÉTERMINATION DES FLANS
(suite)
• MÉTHODE ANALYTIQUE :
Procédés de fabrication I - IND2103
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DÉTERMINATION DES FLANS
(suite)
• EXEMPLE DE CALCUL :
– TABLEAU PAGE 87 DU PRÉCIS
– VOIR ACÉTATE
– EXEMPLE :
a=3
• ICI RAYON DE RACCORDEMENT r NÉGLIGÉ
• r ≤ d/10
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Métal en feuille - 14
Métal en feuille - 15
d=5 cm
h=10 cm
r=0,5 cm
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 16
DÉTERMINATION DES FLANS
(suite)
• MÉTHODE DU POIDS :
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
CYLINDRIQUES
• COEFFICIENTS DE RÉDUCTION :
– CALCUL DU POIDS DE PIÈCE
– DÉTERMINATION DU DIAMÈTRE DU FLAN
OU PESAGE DU FLAN
– IMPOSÉ POUR ÉVITER LE DÉFONÇAGE
– PREMIÈRE PASSE :
• PASSAGE DU FLAN À L'EMBOUTI
– DEUXIÈME PASSE ET SUIVANTES :
• MÉTHODE DU VOLUME
– MÊME PRINCIPE, MAIS AVEC VOLUME
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Métal en feuille - 17
• S'IL Y A LIEU
• PASSAGE D'UN EMBOUTI À UN AUTRE EMBOUTI
– DÉTERMINATION DU NOMBRE DE PASSES
– GAMME D'EMBOUTISSAGE
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EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
CYLINDRIQUES (suite)
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
CYLINDRIQUES (suite)
• RÉDUCTION (suite) :
• EXEMPLE DE CALCUL :
– SANS SERRE-FLAN :
– ACIER INOX FERRITIQUE
– AVEC SERRE-FLAN :
a=3
d=5 cm
• DISTINCTION PREMIÈRE PASSE ET SUIVANTES
h=10 cm
r=0,5 cm
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Métal en feuille - 19
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 20
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
CYLINDRIQUES (suite)
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
CYLINDRIQUES (suite)
• MATRICES ET POINÇONS :
• MATRICE
– SANS SERRE-FLAN :
– CARACTÉRISÉS PAR :
•
•
•
•
•
FORMES
DIMENSIONS
JEU
QUALITÉ
ÉTAT DE SURFACE
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– AVEC SERRE-FLAN :
Métal en feuille - 21
Procédés de fabrication I - IND2103
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EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
CYLINDRIQUES (suite)
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
CYLINDRIQUES (suite)
• POINÇONS :
• EFFORT D'EMBOUTISSAGE :
F e = π x d x e x Rm x k
– PRÉVOIR TROU D'AIR
– PRÉVOIR ÉJECTEUR
• JEU ENTRE POINÇON ET MATRICE :
Fe = EFFORT D'EMBOUTISSAGE EN daN
d = DIAMÈTRE DU POINÇON
Rm = RÉSISTANCE DE LA TÔLE À LA TRACTION EN
daN
k = COEFFICIENT FONCTION DE d/D
– D-d = 2 x j
• j = e + TOLÉRANCE DE TÔLE MAJORÉE DE 20%
• e = ÉPAISSEUR DE TÔLE
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D = DIAMÈTRE DU FLAN
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Métal en feuille - 24
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
CYLINDRIQUES (suite)
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
CYLINDRIQUES (suite)
• EFFORT SUR SERRE-FLAN :
• MATRICE ET POINÇON :
Fs = π/4 x (D2 - d12) x p
Fs = EFFORT SUR LE SERRE-FLAN EN daN
p = PRESSION SPÉCIFIQUE SUR LE SERRE-FLAN
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Métal en feuille - 25
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
PRISMATIQUES
• ACTION MIXTE :
– TREMPE
– DURETÉ : 58 À 63 HRC
– RECTIFICATION ET POLISSAGE DES
PARTIES ACTIVES
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Métal en feuille - 26
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
PRISMATIQUES (suite)
• PIÈCES RECTANGULAIRES :
– CÔTÉS :
– FLAN THÉORIQUE :
• PARTIES PLANES
– ANGLES ET RACCORDEMENTS :
• PARTIES DE RÉVOLUTION
– RECTANGLES, CARRÉS, ...
– PLIAGE + EMBOUTISSAGE
• DÉVELOPPEMENT DES PARTIES DROITES (PLIAGE)
• + FLAN D'EMBOUTI CYLINDRIQUE DANS LES
ANGLES
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Métal en feuille - 27
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 28
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
PRISMATIQUES (suite)
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
PRISMATIQUES (suite)
• PIÈCES RECTANGULAIRES (suite) :
• PIÈCES RECTANGULAIRES (suite) :
– RÉDUCTION ADMISSIBLE :
– RÉDUCTION ADMISSIBLE (suite) :
• EN UNE PASSE D'EMBOUTISSAGE :
• EN PLUSIEURS PASSES :
– HAUTEUR h ≤ 6 x R1 (RAYON D'ANGLE)
– EMBOUTI INSCRIT EN UNE PASSE
Procédés de fabrication I - IND2103
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–
–
–
–
–
–
Métal en feuille - 29
NOMBRE CORRESPOND À EMBOUTISSAGE INSCRIT
S1 = SECTION DE L'EMBOUTI DE PREMIÈRE PASSE
S2 ≥ S1 x m22
S3 ≥ S2 x m22
Sn ≥ S(n-1) x m22
VALEUR DE m2
fig.13 p.82
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Métal en feuille - 30
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
D’AUTRES FORMES
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
D’AUTRES FORMES (suite)
• PIÈCE AVEC COLLERETTE
• PIÈCE AVEC EMBOUTI INTÉRIEUR ET
EXTÉRIEUR
• PIÈCE AVEC COLLET
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Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 32
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
D’AUTRES FORMES (suite)
EMBOUTISSAGE DE PIÈCES
AVEC COLLERETTE
• PIÈCE TRONCONIQUE
• DIAMÈTRE COLLERETTE :
– PAS MODIFIÉ D'UNE PASSE À L'AUTRE
– FIGURE 25 DE 2.44
– FIGURE 26 DE 2.44
• PIÈCE HÉMISPHÉRIQUES
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• RETOURNEMENT
• REPRODUCTION FIDÈLE
Métal en feuille - 33
PIÈCES AVEC EMBOUTI
INTÉRIEUR ET EXTÉRIEUR
• EN 2 TEMPS :
– D'ABORD PARTIE CENTRALE
– ENSUITE COLLERETTE
– FIGURE 27 DE 2.44
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 34
PIÈCES AVEC EMBOUTI
INTÉRIEUR ET EXTÉRIEUR
(suite)
• SUIVANT DIMENSIONS DE L'EMBOUTI
CENTRAL (suite) :
– PAR RENVOI DE BOSSE
• FIGURE 26 ET 29 DE 2.44
• SUIVANT DIMENSIONS DE L'EMBOUTI
CENTRAL :
– POINÇONNAGE DU FLAN OU DE L'EMBOUTI
• FIGURE 30 DE 2.44
– EMBOUTI PAR RETOURNEMENT
• FIGURE 28 DE 2.44
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Métal en feuille - 35
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 36
OBTENTION D'UN COLLET
PIÈCES TRONCONIQUES
• FIGURE 31 DE 2.45
• FIGURE 32 DE 2.45
• RELEVER LES BORDS DU TROU
POINÇONNÉ AU PRÉALABLE
• AUCUNE DIFFICULTÉ SI CONDITIONS
DE FIGURES 33 ET 34 DE 2.45
RESPECTÉES
• RELATION À RESPECTER PAR
DIAMÈTRE DU TROU :
• SINON EMBOUTIS ÉTAGÉS :
(D2 - 4 x D x h)1/2 < d < D - 2 x h
h ASSOCIÉ À ALLONGEMENT DU MÉTAL "A"
(10%, 20%,...)
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Métal en feuille - 37
PIÈCES HÉMISPHÉRIQUES
• RESPECT RÈGLES FIGURE 37 DE 2.45
– FIGURE 35 DE 2.45
– COEFFICIENTS DE FIGURE 13 DE 2.41
– DERNIÈRE FRAPPE :
• CALIBRAGE ENTRE MATRICE ET POINÇON
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 38
PIÈCES HÉMISPHÉRIQUES
(suite)
• DIAMÈTRES DES POINÇONS (suite) :
• UNE SEULE PASSE SI :
d
— < 200
e
– DEUXIÈME PASSE (FIG.38 DE 2.45) :
• d2 = d1 + 20 x e
• SINON DIAMÈTRES DES POINÇONS :
– PREMIÈRE PASSE (FIG.37 DE 2.45) :
– n-IÈME PASSE :
• dn = dn-1 + 20 x e
• d1 = 2x (R x cos(45o) + 10 x e)
• R = RAYON DE L'EMBOUTI DÉSIRÉ
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Métal en feuille - 39
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 40
PIÈCES DE FORMES
PARABOLOÏDES OU COMPLEXES
• APPLIQUER LES REMARQUES PRÉCÉDENTES
• MÉTHODE PAR RETOURNEMENT
CALIBRAGE, CONFORMATION,
DÉTOURAGE
• OPÉRATION TERMINALE
• POUR OBTENIR :
– DIMENSIONS ET
FORMES PRÉCISES
– DIMINUER DES RAYONS :
– FIGURE 38 DE 2.45
• SI PLIS OU DISSYMÉTRIE :
– JONCS DE RETENUE SUR SERRE-FLAN
• FIGURE 36b DE 2.45
– OU BOURRELET USINÉ SUR MATRICE
• FIGURE 36a DE 2.45
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 41
CALIBRAGE, CONFORMATION,
DÉTOURAGE (suite)
• POUR ENLEVER MATIÈRE EN EXCÈS :
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 42
MATÉRIAUX EMBOUTISSABLES
• TOUS CEUX DONT A% > 30%
– EMBOUTIS À FROID :
• ACIER DOUX ET INOX, ALUMINIUM, LAITON,
CUIVRE
– EMBOUTIS À CHAUD :
• TITANE, MAGNÉSIUM, ZINC
• 2 COEFFICIENTS IMPORTANTS
– ÉCROUISSAGE : n
– ANISOTROPIE : r
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Métal en feuille - 43
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 44
TYPES D'EMBOUTISSAGES
• À CHAUD (200o À 500o C):
• À FROID
– PRESSES MÉCANIQUES
– DOUBLE EFFET :
• EMBOUTISSAGE + SERRE-FLAN
– EMBOUTIS PEU PROFONDS
– PIÈCE DÉGAGÉE PAR ÉJECTEUR OU À
TRAVERS MATRICE
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 45
MACHINES UTILISÉES
• MÊMES QU'EN DÉCOUPAGE
– PRESSES HYDRAULIQUES
– MATÉRIAUX PEU DUCTILES
– EMBOUTIS PROFONDS
– TÔLES ÉPAISSES
– CADENCES PLUS FAIBLES
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 46
PRÉCISION ET APPLICATIONS
• PRÉCISION :
– SEUL OUTILLAGE CHANGE
– TOLÉRANCE DIMENSIONNELLE :
• IT 10 À 13
• PRESSES MÉCANIQUES :
– TRAVAIL PAR CHOC
– EMBOUTIS DE FAIBLE HAUTEUR
– CADENCES IMPORTANTES
Pièces embouties
• PRESSES HYDRAULIQUES :
– TRAVAIL PAR PRESSION
– EMBOUTIS PROFONDS
– TRAVAIL DES FLANS DÉLICATS
Procédés de fabrication I - IND2103
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TYPES D'EMBOUTISSAGES
(suite)
Dimensions
en mm
De 0
à 18
De 18
à 50
De 50
à 120
De 120
à 250
Au-delà
de 250
Dint
± 0,1
± 0,15
± 0,2
± 0,3
± 0,5
Dext
± 0,1
± 0,15
± 0,2
± 0,3
± 0,5
L,I,H
± 0,1
± 0,2
± 0,3
± 0,4
± 0,6
Rayons
Métal en feuille - 47
Dimensions
R en mm
De 1
à3
De 3
à6
De 6
à 10
De 10
à 18
De 18
à 30
Rayon
± 0,15
± 0,2
± 0,25
± 0,35
± 0,45
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 48
PRÉCISION ET APPLICATIONS
• APPLICATIONS :
– CARROSSERIES
– CASSEROLES
– ABAT-JOUR DE LAMPE
– CANNETTES DE LIQUEUR
– CASQUES MILITAIRES
Procédés de fabrication I - IND2103
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Métal en feuille - 49