Formage par presse plieuse : définition, types et applications

Formage de tôle Le pliage est un procédé de fabrication courant utilisé pour les pièces ou produits de formes diverses. Il existe plusieurs types de pliage ; le pliage sur presse plieuse en est un. Il est reconnu pour sa flexibilité en matière d'outillage, de réglage et de modification de conception. 

Pourquoi parle-t-on de pliage sur presse plieuse ? Ce procédé utilise une machine appelée « presse plieuse » qui intègre une matrice et un poinçon et applique une force de déformation, actionnée par un système hydraulique, mécanique ou électrique. Les fabricants privilégient les presses plieuses à commande numérique (CNC) pour cette application. 

Les sections suivantes aborderont le mécanisme de la presse plieuse, ses différents types, les calculs de formage et ses applications industrielles. 

Qu’est-ce que le pliage sur presse plieuse ? Définition et importance 

Tout d'abord, qu'est-ce que le formage ? Il s'agit d'un procédé de mise en forme des métaux où une force contrôlée déforme plastiquement le matériau pour obtenir la géométrie souhaitée. Le formage n'implique pas d'enlèvement de matière comme dans la fabrication soustractive.

Le formage par presse plieuse est un traitement des tôles Procédé consistant à appliquer une force mécanique contrôlée sur un poinçon pour transférer la tôle dans la forme définie par la matrice correspondante. Il implique une déformation permanente du matériau afin d'obtenir la forme (pliée, courbée ou profilée) souhaitée. Il utilise des matrices et des poinçons adaptés (ou spécialement conçus) aux pièces à façonner. 

Le matériau subit une force supérieure à sa valeur limite d'élasticité, ce qui provoque le glissement et la déformation plastique de la structure en treillis selon une forme guidée par la cavité de la matrice. Résistance à la traction est un autre facteur critique dans le formage à la presse de la tôle, car il définit la limite admissible de la force appliquée pour éviter la rupture.

flexion de l'axe neutre

Lorsqu'on plie la feuille, le matériau d'un côté subit une compression, tandis que l'autre côté subit un étirement. Ainsi, une ligne imaginaire, "axe neutre On considère l'interaction entre ces éléments. De plus, le retour élastique, la ductilité, la formabilité et la dureté influencent également le mécanisme de formage/pliage. 

Éléments clés de la formation

Le processus de formage par presse plieuse comprend trois éléments clés : matériaux, outillage et machinesIl est possible de cintrer une large gamme de tôles, notamment en aluminium, en acier inoxydable, en acier, en cuivre, en titane et en laiton. L'épaisseur compatible varie de 0.5 à 40 mm, voire plus. 

L'outillage pour presses plieuses comprend le poinçon et la matrice (en U, en V, etc.), qui sont fabriqués à partir de matériaux résistants comme le chrome-molybdène et le carbure de tungstène.

Importances dans la fabrication de tôles 

Les presses plieuses constituent l'un des systèmes fondamentaux pour le pliage précis des tôles métalliques. Grâce à un outillage adapté, elles permettent de transformer des tôles plates en pièces 3D complexes. 

• Rigidité structurelle élevée, qui peut être encore améliorée par des renforts.
• Le formage réduit le besoin de soudage et d'autres types d'assemblages.
• L'automatisation CNC des presses plieuses améliore considérablement la vitesse et l'efficacité de la fabrication. 

Quatre types différents de presses plieuses

Types de presses plieuses

Examinons en détail quatre types différents de presses plieuses : hydrauliques, mécaniques, électriques et à commande numérique (CNC).

Presses plieuses hydrauliques 

Les presses plieuses hydrauliques utilisent des pompes hydrauliques contenant de l'huile ; lorsque la température augmente et que l'huile se dilate, elle actionne le piston relié au poinçon. Ces presses conventionnelles conviennent aux tôles d'épaisseur moyenne à forte, et une précision élevée n'est pas essentielle à leur performance. 

• Avantages : Capacité de tonnage élevée (jusqu'à plus de 500 tonnes), bon contrôle de la pression, simple et moins coûteux.
• Inconvénients : Stabilité en faible angle, risque de fuite d'huile et nécessité d'un entretien fréquent. 

Presses plieuses mécaniques 

Les presses plieuses mécaniques utilisent un mécanisme à volant d'inertie, associé à une manivelle et un embrayage. Des moteurs électriques entraînent la rotation du volant, tandis qu'un embrayage le relie à la manivelle, convertissant cette rotation en un mouvement linéaire pour actionner les vérins. Les presses hydrauliques sont adaptées aux opérations de formage répétitives et à grande vitesse. 

• Avantages : Courses rapides, formage régulier et configuration simple.
• Inconvénients : Précision moindre, problèmes de sécurité opérationnelle et faible flexibilité

Presses plieuses électriques

Les presses plieuses électriques se caractérisent par leur « système d'entraînement servo-électrique », qui assure une grande précision dans fabrication de tôleCes machines permettent de réaliser des pièces complexes en tôle, présentant de multiples plis et courbures. Un mécanisme à vis à billes convertit le mouvement de rotation des servomoteurs en un mouvement vertical. Ce mouvement de vis à billes est contrôlé électroniquement pour un déplacement précis du vérin.

• Avantages : Haute précision, pliage net et économique pour les grands volumes. 
• Inconvénients : Limité aux tonnages très lourds et à une installation plus coûteuse.

Presses plieuses CNC

Les presses plieuses à commande numérique ne comportent pas de mécanisme d'entraînement distinct. Elles utilisent plutôt des systèmes d'entraînement hydrauliques, électriques ou hybrides, intégrés à un système CNC qui contrôle le mouvement du coulisseau, les cycles de course d'alignement, l'angle de pliage et la position de la butée arrière par le biais de commandes informatiques. 

L'automatisation CNC réduit les risques d'imprécisions et de défauts en assurant un contrôle constant de toutes les variables du processus. Les presses plieuses CNC sont parfaitement adaptées au formage de pièces complexes exigeant des tolérances serrées et une production régulière.

• Avantages : Pliage précis, configuration plus rapide, complexité élevée et répétabilité.
• Inconvénients : Investissement initial et coûts de maintenance plus élevés.

Types d'opérations de formage sur presse plieuse 

Le pliage à l'air, le pliage par le bas et le gaufrage sont trois types de pliage utilisés en fabrication. Le choix dépend des propriétés de la tôle, de la précision souhaitée, de la flexibilité de pliage et de la force de pliage disponible. 

Flexion de l'air

Flexion à l'air

Le pliage à l'air consiste à presser la tôle dans la matrice, le poinçon ne touchant pas le fond de celle-ci. La profondeur atteinte par le poinçon dans la cavité en forme de V de la matrice détermine l'angle de pliage. Par conséquent, un seul outillage pour presse plieuse suffit pour réaliser différents angles de pliage. 

Le temps de contact du poinçon est plus court en pliage à l'air, ce qui contribue à réduire le temps de cycle et à prévenir les défauts de surface. Cependant, le retour élastique est plus important en pliage à l'air. 

Quand utiliser:  pliage de tôles minces à moyennement épaisses, pliage à faible tonnage et lorsqu'une pièce implique plusieurs angles de pliage.

Flexion par le bas

Flexion inférieure 

Contrairement au pliage à l'air, le pliage en fond de matrice consiste à enfoncer l'extrémité du poinçon jusqu'au fond de la matrice de la presse plieuse. Dans ce type de formage de tôle, la géométrie de la matrice définit l'angle de pliage, et le contrôle de la profondeur n'est pas nécessaire. En revanche, il requiert une force de pliage plus importante. 

Quand utiliser: Lorsque le pliage précis avec une tolérance plus serrée est requis. 

Estampage

frappe de tôle

Ce type d'opération de formage consiste à comprimer la tôle entre un poinçon et la matrice de la presse plieuse sous haute pression, généralement jusqu'à 10 fois la pression de pliage à l'air comprimé. Le matériau se déforme ainsi et forme des plis aux angles et rayons précis.

Quand utiliser: Pour des angles de pliage précis et un retour élastique minimal, sur des tôles épaisses et rigides. 

Calculs mathématiques en pliage sur presse plieuse 

Le formage par presse plieuse implique divers calculs mathématiques liés aux propriétés physiques et aux variables de pliage, notamment le facteur K, la tolérance de pliage et la déduction de pliage. 

Examinons quelques calculs de pliage sur presse plieuse. 

Facteur K

Lorsqu'une force de flexion s'applique, l'axe neutre tend à se déplacer vers le rayon intérieur. Il est donc important de tenir compte du coefficient K lors de la conception et de la fabrication afin de compenser ce déplacement lors du dimensionnement des tôles. Par exemple, 0.3 pour l'acier inoxydable et 0.5 pour l'aluminium. 

k=tT, où t = distance entre le rayon de courbure intérieur et l'axe neutre et T = épaisseur

Allocation de pliage et déduction

Ces deux paramètres servent à déterminer le gabarit pour la géométrie de pliage souhaitée. La tolérance de pliage tient compte de la longueur de matériau consommée le long de l'axe neutre et est ajoutée lors du calcul du gabarit. En revanche, la déduction de pliage est soustraite du gabarit.

BA=180π180×θ×(Ri+K⋅T)

BD=2×(Ri+T)×tan(θ2​)−BA)

Retour élastique

Le retour élastique désigne le phénomène élastique qui se produit dans un matériau lors du pliage. Les angles de pliage diminuent légèrement lorsque la charge est relâchée, car la tôle tend à reprendre sa forme initiale. 

Utilisez la formule de Gardiner pour calculer le retour élastique :

Retour élastique = θ xEx T2 x Y x Rioù E = rigidité, T = épaisseur, Ri = rayon de courbure intérieur, Y = limite d'élasticité

Applications industrielles du formage par presse plieuse 

pièces de pliage de presse plieuse

Le pliage sur presse plieuse permet de fabriquer une gamme variée de pièces et de produits en tôle. Cette technologie est privilégiée dans de nombreux secteurs industriels en raison de sa capacité à traiter des pièces complexes, avec précision et une large gamme d'épaisseurs, ainsi que des faibles coûts d'outillage et de la flexibilité des volumes de production.

Le tableau ci-dessous présente les applications du pliage sur presse plieuse dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'électronique, du médical et de l'architecture. 

résumer

Le pliage sur presse plieuse permet de produire des pièces complexes à plis multiples avec une grande précision pour différents secteurs industriels. Il peut transformer l'acier inoxydable, l'aluminium, l'acier, le fer, l'Inconel et d'autres tôles métalliques d'épaisseurs variées en pièces de tôlerie. Toutefois, le choix de l'outillage et des paramètres de pliage appropriés est tout aussi crucial.

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QFP

Quel procédé de formage utilise une presse plieuse ?

Les principaux procédés de formage utilisant une presse plieuse sont le pliage en U, le pliage en V, le formage par fond, le pliage à l'air et le frappage.

Quelle est la règle du 8 sur une presse plieuse ?

La règle des 8 sur une presse plieuse stipule que l'ouverture d'une matrice en V doit être supérieure à 8 fois l'épaisseur de la tôle. 

Quel est le rayon de courbure minimal pour une presse plieuse ?

Le rayon de courbure minimal d'une presse plieuse dépend de l'épaisseur et du type de matériau, généralement compris entre 0.8 et 2 fois l'épaisseur.