En règle générale, La découpe de tôle consiste à diviser une seule tôle en deux ou plusieurs morceaux. Mais cela implique également l'élimination des parties indésirables d'une feuille en utilisant la force de cisaillement, la chaleur ou toute autre forme d'énergie. Le processus de découpe nécessite une pression élevée au niveau de la position de découpe, ce qui peut fracturer la feuille à partir de la zone désignée pour créer la forme souhaitée. Il s'agit d'une pièce à usiner, d'un outil de coupe, d'un dispositif de maintien et de montage, d'un outil d'usinage et d'un fluide de coupe.

Il existe différentes approches de la découpe de tôle. Passons en revue les en détail.

 

Coupe de cisaillement

Les techniques de coupe par cisaillement sont basées sur le principe de l'application d'une force de cisaillement au-delà de la résistance maximale au cisaillement du matériau pour couper la position désignée.

1. Sciage

Le sciage utilise le mouvement de la lame pour couper de grandes feuilles de métal en petits morceaux. Le mouvement de la lame varie selon le type. Par exemple, les scies à métaux coupent la feuille avec un mouvement alternatif, tandis que les scies circulaires utilisent une lame rotative. Les dents de la lame sont responsables de la création d'un espace de coupe pendant le processus.

2. Poinçonnage

Opération de poinçonnage de tôle

perforation est un moyen simple de découper de la tôle. Une poinçonneuse est utilisée pour créer des pièces relativement petites de différentes formes. Il s'agit d'utiliser une presse à poinçonner, qui exerce une force sur la tôle placée dans la matrice de poinçonnage pour créer la pièce de la forme souhaitée.

Il existe plusieurs procédures de poinçonnage basées sur la géométrie poinçonnée, telles que le perçage, le perçage, l'entaillage, le grignotage et la perforation.

Type de poinçonnage	Description
Piercings	Le perçage crée une fente ou un trou singulier. Il implique la combinaison de techniques de formage de tôle (extrusion) et de découpe, ce qui laisse un minimum de rebuts.
Lancing	D'un seul coup de presse à poinçonner, il crée des éléments tels que des persiennes, des onglets et des évents.
Entaillage	Le grugeage consiste en une succession de poinçonnages au cours desquels différentes zones de tôle sont retirées pour obtenir le résultat souhaité. Elle est restreinte pour la majorité des arêtes et des positions de flexion.
Semi-entaillage	Le semi-encochage n'est pas exclusif aux arêtes et aux positions de pliage et s'applique à des géométries plus complexes.
Rainurage	Il crée une fente rectangulaire dans la tôle en utilisant le concept de poinçonnage.
Grignotage	Le grignotage implique la combinaison de deux ou plusieurs poinçons qui se chevauchent, qui produisent des géométries différentes.
Perforateur	Perforer consiste à faire plusieurs petits trous avec un petit espace entre eux.

3. Brochage

Le brochage est une technique standard de coupe de tôle dans laquelle un outil à dents (broche) enlève de la matière de la tôle pour obtenir la forme souhaitée. Même avec des conceptions de trous complexes, il est capable de produire un grand nombre d'articles identiques à partir de tôle. Lorsque l'outil de coupe contenant des dents (broche) est tiré le long de la position de coupe, les premières dents enlèvent le matériau de la surface, tandis que les autres dents se déplacent en profondeur pour les coupes de finition.

Opération de brochage

Vue d'ensemble processus de brochage est classé en deux types : linéaire et rotatoire.

Brochage linéaire	L'outil se déplace linéairement contre la tôle. Il se limite à la création d'une forme extrudée 2D.
Brochage rotatif	L'outil de brochage se déplace en rotation contre la pièce et produit des formes axisymétriques. Il peut créer des cannelures hélicoïdales et droites, des profils irréguliers, des rayures de canon et bien d'autres.

4. effacement

Découpe de tôle

Vue d'ensemble masquage est assez similaire au poinçonnage; les deux techniques appliquent la presse à poinçonner. La seule différence est que la pièce découpée est constituée des pièces souhaitées dans la forme requise (également appelée ébauche), et le reste est la ferraille. Lors du poinçonnage, la partie découpée est la ferraille. Il gaspille du matériel pendant le processus, ce qui peut être minimisé en imbriquant les flans. L'aluminium, le laiton, le bronze, l'acier doux et l'acier inoxydable sont les matériaux les plus couramment utilisés pour le découpage (RSShaikh, 2015).

Il s'agit d'une méthode relativement simple de découpe de tôle qui ne nécessite que l'introduction de la tôle dans la découpeuse. Les presses à découper peuvent être modifiées pour répondre à des spécifications de sortie précises, ce qui les rend excellentes pour la fabrication à grande échelle avec une cohérence dimensionnelle. Il peut être utilisé pour les rondelles d'avions, les engrenages, les pièces automobiles et un large éventail d'autres applications.

• • Découpage avec arêtes de coupe

Cela implique le cisaillement des arêtes de coupe pendant le processus de découpe lorsque la coupe souhaitée est générée avec une fissure dans l'arête de coupe fixe. Cette procédure nécessitait une extrême prudence, la configuration appropriée de l'outil et des opérateurs qualifiés.

5. Refendage

Principe de refendage

refendage est le processus de découpe de tôle avec des lames circulaires opposées. Il est utilisé pour couper la tôle dans des motifs linéaires et courbes. Lorsque la feuille passe à travers les deux lames circulaires opposées, la feuille exerce la force de compression de la lame, ce qui entraîne la coupe.

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Coupe sans cisaillement

Au lieu de la force de cisaillement, techniques de coupe sans cisaillement utiliser une chaleur intense, une pression ou un sablage abrasif sur la position de coupe.

1. Découpe laser

Opération de découpe au laser

La découpe de tôles avec un faisceau laser à haute intensité est connue sous le nom de découpe au laser. Avec l'aide de la chaleur intense, le faisceau laser impacte la position de coupe et sépare la pièce. Il peut traiter des épaisseurs allant jusqu'à 10 mm.

L'usinage avec des outils traditionnels pourrait être plus rapide et plus précis. Ici, les procédés de découpe au laser résolvent le problème. C'est donc une solution efficace si les fabricants exigent une découpe de tôle rapide et précise.

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Types de découpe laser

Il existe principalement trois types de techniques de découpe au laser, la fibre de verre, le CO2 et le laser à cristal.

Fibre de verre	La découpe au laser à fibre est la technique la plus économe en énergie pour les lasers à grain de base grossissant utilisant de la fibre de verre. Il est incroyablement efficace pour couper des feuilles minces en peu de temps. Il s'applique également à la découpe de matériaux réfléchissants. Cette approche est précise pour couper les métaux, les métaux revêtus et les polymères.
Co2	Le laser Co2 est une technologie peu coûteuse et efficace qui utilise principalement un mélange de faisceaux de dioxyde de carbone, d'hélium gazeux inerte et d'azote. Il peut percer des matériaux plus épais que les coupe-fibres. Le bois, le verre, le papier, les tissus, le cuir et l'acrylique en sont quelques exemples.
Cristal	En raison de leur longueur d'onde plus courte, ils peuvent couper des matériaux durs que les lasers Co2 ne peuvent pas, tels que la céramique, les matériaux revêtus et l'acier trempé.

2. Découpe au jet d'eau

Opération de découpe au jet d'eau

Découpe au jet d'eau est la technique d'élimination d'une minuscule ligne de matière première avec un jet d'eau à haute pression. Le jet d'eau érode la position exacte de la pièce, la séparant en deux moitiés. Il est basé sur l'idée de l'érosion hydrique. L'enlèvement de matière se produit lorsqu'un jet d'eau à grande vitesse entre en contact avec la surface.

Un jet d'eau pure convient pour couper des matériaux plus tendres, mais des particules abrasives sont combinées à l'eau pour couper des matériaux plus rigides. Le but des particules abrasives est d'améliorer la capacité de coupe du jet d'eau.

3. Découpe au plasma

Découpe au plasma est le processus de découpe de pièces en tôle avec un jet de gaz ionisé (appelé plasma). Il fond la tôle en position de coupe, ce qui donne la forme de coupe souhaitée. L'argon et l'azote sont les gaz les plus fréquemment utilisés dans les procédés de coupage plasma.

Processus de découpe au plasma

L'énergie électrique chauffe le gaz, l'amenant à s'ioniser et à se transformer en plasma, dirigé vers la position de coupe avec une buse, et fait fondre la tôle, suivi du soufflage de la section fondue.

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Mécanisme de découpe de tôle à l'aide de matrices

La découpe de tôle à l'aide d'une matrice commence par l'introduction de la feuille dans le composant inférieur de la configuration, connu sous le nom de matrice. La partie supérieure est appelée matrice de poinçonnage.

• Lorsque la force est appliquée à travers la matrice de poinçonnage, elle se déplace vers la feuille de travail et entre en contact. La déformation plastique se produit à la position de coupe une fois que la tôle et la presse à poinçonner entrent en contact
• Après la déformation plastique, la poinçonneuse pénètre dans la feuille de travail (Wang, 2018). Au cours de la phase de pénétration, la propagation des fissures a lieu dans la région de brunissage
• Enfin, la presse à poinçonner quitte les pièces poinçonnées et revient à sa position d'origine.

 

Quelques processus de coupe spéciaux

1. Taille

L'enlèvement de matière des bords et des bordures de la feuille de calcul est une tâche essentielle avant de commencer tout projet de fabrication, et le processus de rognage fait efficacement ce travail.

Garniture est effectué sur les pièces de tôle avant le bordage ou le pliage. Il élimine les bavures et les copeaux d'une pièce afin que la surface de coupe reste lisse et facile à travailler lors des étapes de fabrication ultérieures.

2. Ébavurage

Ebavurage est assez similaire au processus de rognage. Il enlève l'excédent de matière de la position de coupe de la pièce de tôlerie. La seule différence réside dans le fait que la coupe utilise des outils de coupe tandis que l'ébavurage se fait avec des brosses ou de petits outils à main. Il élimine les petites bavures et copeaux pour obtenir des bords lisses.

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Facteurs qui influencent

Plusieurs variables d'usinage, conditions de fonctionnement et facteurs externes influencent le processus de découpe de la tôle. Certains des facteurs les plus importants sont inclus dans le tableau ci-dessous.

Facteurs qui influencent	Variables	Description
Variables d'usinage	Les variables d'usinage comprennent l'énergie, la force appliquée, la température, la durée de vie de l'outil et la formation de copeaux.	· Haute énergie pour accélérer le processus de découpe. · Une température excessive affecte l'uniformité dimensionnelle de la position de coupe. ·La formation continue de copeaux ajoute à une excellente finition de surface, mais l'irrégularité de la formation de copeaux favorise les vibrations et un mauvais état de surface.
Variables opérationnelles	Fluides de coupe, état des outils	· Un manque de fluides de coupe produit une chaleur excessive, des vibrations et des frottements pendant le processus de coupe. · L'usure de l'outil réduit l'efficacité, la qualité de surface et le temps de cycle. · Les variables opérationnelles ont également un impact sur la précision dimensionnelle, la vitesse de coupe et la consommation d'énergie.
Variables externes	La compétence de l'opérateur, la complexité de la conception, les propriétés de la tôle	· L'usinabilité du matériau influence les tolérances, la durée de vie de l'outil, la cohérence dimensionnelle et la durée du cycle de production. · Les conceptions complexes nécessitent plus de temps pour terminer l'opération d'usinage, exigent des opérateurs qualifiés et sont difficiles à atteindre avec des tolérances serrées.

 

Conclusion

La découpe de tôle est une étape fondamentale dans la fabrication de tôle, qui consiste à diviser des pièces de tôle et à créer des formes souhaitables en coupant dans la zone désignée. Tout projet de fabrication de tôle commence par la découpe de la tôle aux tailles et formes requises. Il fallait donc une planification, une analyse et une exécution appropriées pour obtenir le résultat souhaité.

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Questions Fréquemment Posées

Quels sont quelques exemples de procédés de découpe de tôle ?

Les procédés de découpe de tôle les plus fréquents sont le poinçonnage, le découpage, le refendage, le sciage, la découpe au laser et la découpe au jet d'eau. Cependant, le type qui convient à votre projet dépend des spécifications et de la précision souhaitée.

Quels facteurs influencent le processus de découpe de tôle?

La force énergétique appliquée, les fluctuations de température, la durée de vie de l'outil, la formation de copeaux, les fluides de coupe, les conditions de l'outil, les compétences de l'opérateur, la complexité de la conception et les qualités des matériaux en tôle sont tous des facteurs influençant la découpe de la tôle.

Quelle épaisseur un jet d'eau peut-il couper ?

Le procédé de découpe au jet d'eau permet de découper des matériaux jusqu'à 300 mm d'épaisseur. Cependant, il est de 400 mm pour les matériaux plus tendres.

Quelle est la différence entre la découpe laser et plasma ?

Bien que les deux méthodes utilisent la chaleur pour couper la feuille de calcul, la différence est que le plasma utilise un gaz ionisé et que la découpe au laser utilise un faisceau de photons hautement concentré.

 

Bibliographie

1. RSShaikh, R. (2015). Un examen des facteurs affectant le processus de découpe de tôle. IJMER.
2. En ligneWang, N. (2018). Mécanisme de fracture dans les processus de coupe de tôle et son effet sur l'extensibilité des bords cisaillés. 37e conférence annuelle du Groupe international de recherche sur l'emboutissage profond.