Pliage de tôle : définition, méthodes et matériaux

"La configuration de la force et de la matrice dans le pliage de la tôle transforme les tôles plates en composants fonctionnels et esthétiques, essentiels dans tous les domaines, de l'aérospatiale aux biens de consommation." 

La manipulation de tôles pour leur donner la forme souhaitée présente de nombreux avantages en matière de fabrication. Ainsi, les fabricants utilisent différentes méthodes de fabrication pour produire une riche gamme d’articles. Ici, Pliage de tôle est l'une des méthodes fondamentales. Cette méthode utilise de nombreuses techniques pour déformer les feuilles selon un rayon de courbure spécifique. Parfois, le pliage seul peut créer la géométrie finale, alors que dans certains cas, il se combine avec d'autres méthodes de fabrication pour produire la pièce ou le produit final.

De plus, nous aborderons brièvement les différents aspects du pliage, y compris son fonctionnement, ses méthodes et les feuilles de matériaux compatibles.

Les bases du pliage de tôle

Le travail du pliage du métal implique l’application d’une force au-delà de sa limite d’élasticité à un angle de pliage spécifique. Ainsi, la feuille se déforme sous cet angle. La section déformée de la tôle est appelée un retrait. Ensuite, la méthode de pliage crée également des courbures spécifiques, comme la forme en U ou en V, en fonction du matériau appliqué. Techniques de pliage de tôle. 

Si nous examinons la configuration de l'outillage ou de l'équipement pour le pliage des tôles, elle comprend trois composants principaux :

• Matrice de cintrage
• Presses Plieuses
• Punch

La matrice de pliage fait référence à une forme spécifique dans laquelle la feuille de calcul est placée. Un poinçon exécute les efforts sur la tôle et se déforme selon la géométrie de la matrice. Pendant ce temps, la presse plieuse contrôle la force de poinçonnage et de flexion.

Mécanisme de pliage de tôle 

Il s'agit du mécanisme de base du pliage à l'air, où le poinçon force la feuille dans la matrice pour réaliser le pliage. Voici ensuite les terminologies de base associées au travail du pliage de tôle. 

Allocation de courbure

Il s'agit de la longueur supplémentaire de tôle ajoutée pour s'adapter à un pli. 

L= une ( r + kt )

a= Angle de courbure (radian)

r = rayon de Ben

t=épaisseur

k= constante ( 1/2 à 1/3)

Rayon de courbure

Le rayon de l'arc intérieur d'un pli illustre la zone de déformation du matériau.

Rayon de courbure minimum

La limite inférieure du rayon de courbure réalisable dépend du type et de l'épaisseur du matériau. Fondamentalement, si vous fixez le rayon de courbure à un niveau inférieur à cette capacité, il commencera à se fissurer.

6t pour les alliages d'Al, 4-6t pour les alliages d'acier, etc.

Force de flexion

Force nécessaire pour déformer la feuille dans la forme prévue ou force exercée par le poinçon. 

F = kYLt2/D

Articles connexes: Les bases de la fabrication de tôlerie

Le processus de pliage de tôle

Atteindre la forme finale à partir de feuilles de métal brutes implique différentes étapes. Tout d’abord, il doit être découpé en une petite taille en fonction du design. Typiquement, Découpe au laser de la tôle est utilisé pour couper de grandes feuilles aux dimensions souhaitées. Le laser peut couper avec précision sans bavures ni nécessité de finition supplémentaire. Ensuite, mise en place de la matrice, du poinçonnage et de la cuisson sous presse. 

Processus de pliage de tôle

Voici l'élaboration étape par étape du processus de pliage de tôle.

1. Fixation des paramètres de pliage

Tout d'abord, différents paramètres doivent être calculés, comme la force requise, la tolérance de flexion, le rayon de courbure, etc. Certains paramètres sont également spécifiés sur le dessin technique 2D du projet.

2. Configuration des matrices et des poinçons

La configuration de la matrice et du poinçon implique la sélection de la matrice et du poinçon appropriés sur la presse plieuse. La forme de la matrice doit correspondre au profil de courbure souhaité et le poinçon doit être compatible en forme et en taille. Par conséquent, vous devez personnaliser le poinçon et mourir pour Pliage de métal personnalisé. Cela signifie que si le pli est complexe (c'est-à-dire non standard comme V, L, U ou canal), la matrice doit d'abord être personnalisée.

3. Alignement de la feuille de travail 

Ensuite, maintenez un bon alignement de la tôle sur la presse plieuse avant de la plier. Il est essentiel de s'assurer que le virage se produira selon le bon angle par rapport à l'axe neutre. Les opérateurs marquent souvent sur le métal ou sur les butées de la machine qui positionnent la pièce avec précision.

4. Appliquer la force avec Punch

Enfin, il est temps d’exécuter le processus de pliage. Au cours de cette étape, le bélier de la machine enfonce le poinçon dans le métal, le forçant ainsi à entrer dans la matrice. Comme mentionné précédemment, la force doit être calculée avec précision en fonction des propriétés du métal et des paramètres de flexion. Sinon, cela entraînera une flexion insuffisante ou excessive.

Quelles sont les différentes méthodes de pliage de tôle ?

Différentes méthodes de pliage de tôle peuvent être utilisées en fonction de la spécification du pliage ou de la forme requise. Par exemple, la flexion en V crée une forme en V avec des angles comme 30˚, 45˚60.˚, 80, etc. En revanche, le cintrage au rouleau est idéal pour les surfaces courbes. Ici, le fait est que chaque méthode a des implications différentes en matière de flexion.

Maintenant, parlons de tous les points communs Méthodes de pliage de tôle un par un;

1. Pliage en V

C'est l'un des plus courants services de pliage de métal qui peut répondre à diverses exigences de flexion. Comme son nom l'indique, le pliage en V implique une matrice, un poinçon et des pauses presse en forme de V. Cette méthode crée des courbures à différents angles sur des tôles fines et moyennement épaisses. La presse-presse peut être hydraulique, mécanique ou CNC.

Les cintreuses CNC ou les presses peuvent imposer avec précision une contrainte sur la feuille de travail (sur la matrice en V). 

Poinçonnage manuel ou automatique

Sous cette méthode de pliage, il existe deux techniques spécifiques.

• Flexion de l'air

Lors du pliage à l'air, le poinçon pousse la pièce à usiner pour qu'elle repose sur les deux points de la matrice. Cependant, le poinçon descend moins que la profondeur de la matrice. Ce mécanisme offre une flexibilité dans les angles de flexion. Il permet de régler la course de la presse plieuse sans changer l'outillage. 

Un inconvénient de la flexion de l'air est le « retour élastique ». La feuille peut rebondir, ce qui a un impact sur la précision de l'angle.

• Flexion par le bas 

Cette technique est similaire à la flexion pneumatique, sauf qu'elle exerce de petites forces une fois la flexion terminée pour lutter contre le retour élastique. C’est donc plus précis que la flexion de l’air. De plus, la flexion inférieure nécessite une force de flexion relativement plus importante. Il est compatible avec des feuilles plus épaisses.

2. Cintrage ou roulage au rouleau

Processus de cintrage

Cette méthode convertit les feuilles de calcul en formes de courbure. Il s'agit de plusieurs rouleaux qui courbent la tôle lorsqu'elle les traverse. Pendant ce temps, ils peuvent être ajustés en fonction de la courbure requise.

C'est idéal pour :

• Cônes
• Tubes
• Cônes

La méthode de laminage peut également traiter des feuilles plus dures et plus épaisses, car les rouleaux peuvent exercer une contrainte plus élevée.

3. Pliage rotatif

Pliage rotatif 

La principale différence dans la flexion rotative réside dans son mécanisme. Dans cette méthode, la matrice de pliage tourne autour de la tôle pour créer le pliage souhaité. Contrairement à d’autres, il n’implique pas le pressage de la tôle, mais le poinçon tourne autour du point fixe de la tôle pour exercer une force continue autour du point de pliage. 

• Manipuler de grandes feuilles et des matériaux lourds
• Utilisé dans la construction navale, l'aérospatiale et l'automobile. 
• Le nombre de rouleaux peut être ajusté.

4. Pliage par étapes

Il fait référence à plusieurs petits virages à différents intervalles le long de la feuille de calcul. Regardons l'exemple de la pièce à cintrer par étapes, une trémie conique. Ici, les coudes en V répétitifs sont nécessaires pour former les marches entre les virages. 

Par conséquent, la nature incrémentielle des courbures réduit l’effet de retour élastique pour des résultats précis. Il convient également pour Pliage de métal personnalisé car divers pliages complexes et uniques sont possibles grâce à la technique de pliage par étapes.

Exemples d'applications ; 

• La section de l'aile d'un avion
• Objets architecturaux et décoratifs
• Pièces automobiles comme des ailes ou des panneaux de porte
• Construction de cloisons et de sections de coque dans un navire

Quelles tôles peuvent être pliées ? Les options matérielles 

Un autre aspect critique du pliage de la tôle est la compatibilité du métal et des alliages. Ce fabrication de tôle La technique peut être appliquée à diverses feuilles de matériaux. Cependant, la sélection varie en fonction des propriétés souhaitées et de la méthode de pliage envisagée. Typiquement, plier des feuilles d'aluminium, Plier l'inox, et les feuilles de cuivre sont les plus courantes dans les projets de fabrication. 

Le tableau suivant illustre les matériaux de pliage de tôle, les qualités courantes et les propriétés clés.

Tableau : Métaux et alliages pour le pliage de tôles 

Articles connexes: Cintrage de tubes en acier inoxydable : explication des détails

Autres procédés de formage de tôle 

D'autres processus de pliage de tôle, comme l'étirement et le cisaillement, ont des implications distinctes pour la fabrication.

1. Étirement de la tôle

Cette méthode de formage élargit la surface de la feuille de travail sans modifier de manière significative l'épaisseur. L'étirement est préférable pour créer des courbes à grand rayon et des formes complexes.

De plus, il existe une limite à l’étirement d’une feuille, qui dépend de l’épaisseur et du type de matériau. Si vous étirez au-delà de la résistance ultime à la traction (UTS), cela provoquera des fissures ou la feuille pourrait se briser.

2. Encoches et languettes dans la fabrication de tôlerie

Ce sont d’autres caractéristiques critiques de la fabrication de tôles du processus de formage. Une encoche fait référence à une section découpée dans la feuille, où une forme spécifique est supprimée du bord ou de la surface. Pendant ce temps, les extensions sont généralement laissées sur le bord d’une pièce en tôle.

Les encoches et les languettes sont généralement utilisées dans l'assemblage de pièces de fabrication de tôle. Par exemple, les encoches facilitent l'accès au soudage dans des positions compliquées.

3. Dessin de tôlerie ou emboutissage profond 

Ce procédé consiste à étirer une ébauche de tôle dans une matrice de formage à l'aide d'un poinçon mécanique ou hydraulique. Il étire radialement l'ébauche métallique dans une matrice de mise en forme pour former une pièce profonde et axialement symétrique comme un cylindre ou une boîte. 

Ici, l’utilisation d’une matrice permet d’obtenir des résultats cohérents et reproductibles. Cette méthode est donc efficace pour une production en grand volume. 

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résumer 

Les tôles peuvent être manipulées dans une large gamme de formes de pliage avec différentes méthodes de pliage. L'utilisation de la bonne méthode de pliage et de paramètres tels que la force de flexion, le rayon de courbure minimum et la marge de lit sont essentiels pour obtenir le pliage souhaité. De plus, les applications de Pliage de tôle sont répandus, depuis les biens de consommation jusqu'à l'aérospatiale et la construction navale. 

Questions Fréquentes Posées

Les produits de pliage de tôle sont-ils durables ?

Oui, ils sont généralement considérés comme des produits durables. Cependant, la durée de vie (5 à 25 ans) dépend principalement du type de métal ou d'alliage et des traitements post-traitement. 

Quelle est l'utilisation de la découpeuse laser CO2 dans le pliage de la tôle ?

Une découpeuse laser CO2 est le meilleur moyen de couper avec précision les grandes tôles à la taille requise avant les procédures de pliage. Il offre une haute précision et des coupes nettes avec un minimum de déchets.

Combien coûte le pliage de tôle ?

Le coût peut varier considérablement en fonction de facteurs tels que le type de métal, l'épaisseur, la complexité du pliage et la quantité de pièces nécessaires. Dire que c'est quand même plus rentable que l'usinage ou le moulage. 

Le pliage de la tôle est-il précis ?

Oui, le pliage de la tôle est un processus très précis. Les techniques et équipements modernes, tels que les presses plieuses CNC, peuvent contrôler avec précision les angles de pliage, la force et le positionnement pour des pliages précis.

Ressources

1. Ikumapayi, Madushele, N. (2020). Un bref aperçu de l’opération de pliage dans le formage de tôles. Dans Avancées en ingénierie de fabrication (p. 149-159). Springer Nature Singapour Pte Ltd. https://doi.org/10.1007/978-981-15-5753-8_14 

2. Kuboki, T et Jin, Y. (2021). Cintrage asymétrique en V de tôles utilisant des matrices séparées avec des vitesses différentes pour des formes de pliage et une opérabilité diversifiées. Annales CIRP, 70(1), 219-222. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2021.03.015