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Auteur(s)
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Alain COL : Ingénieur-conseil, Consultac, expert en mise en forme des tôles minces - Ancien responsable mise en forme à Sollac
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Pour mieux adapter le choix d’une tôle à un type donné d’emboutissage, il est important de prendre en compte l’influence des caractéristiques mécaniques sur la mise en forme. Nous aborderons dans une première partie de cet article une description des forces mises en jeu en emboutissage, et analyserons ensuite en détail le rôle des caractéristiques mécaniques telles que le coefficient d’anisotropie, le coefficient d’emboutissage, la limite d’élasticité, la résistance à la traction. Les facteurs métallurgiques comme la cristallographie, la structure métallographique, la taille des grains, la surface, et l’homogénéité du matériau agissent également sur l’aptitude au formage et seront aussi examinés.
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Aspects métallurgiques
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2. Adaptation de la tôle au type d’emboutissage
Nous nous proposons d’examiner tour à tour l’influence de chacune des caractéristiques mécaniques sur la mise en forme, en sériant le plus précisément possible le type d’emboutissage pour lequel elles sont favorables ou néfastes.
2.1 Influence du coefficient d’anisotropie
Comme on l’a vu, au paragraphe 3.4 de l’article , le coefficient d’anisotropie r rend compte de la tendance du métal, au cours d’un essai de traction, à se déformer plutôt en largeur qu’en épaisseur. Notons que ce comportement est vrai dans les deux sens : si r est élevé, le métal s’épaissit également mais en compression. Par ailleurs, nous avons aussi vu, au paragraphe 1.1 de l’article que le mode de déformation appelé rétreint impose précisément une diminution de largeur (circonférentielle) sous traction pour que le métal pénètre dans la matrice.
A priori, un matériau à r élevé apparaît donc comme parfaitement adapté à la réalisation des pièces profondes en rétreint, c’est-à-dire essentiellement des godets cylindriques (boîtes de conserves deux pièces, boîtes de boissons, filtres à huiles d’automobiles et camions, corps d’extincteurs, etc.) puisque sa facilité à se rétreindre va réduire les efforts de traction et les risques de rupture.
Le raisonnement, simple, est le suivant : un coefficient d’anisotropie élevé dénote la facilité avec laquelle un métal peut s’écouler sous l’action d’une traction ainsi que le fait que son épaisseur variera peu. Or, le métal de la collerette, soumis à une tension radiale, doit justement se rétrécir circonférentiellement ; il le fera docilement. De plus, ce métal s’amincira moins sur le rayon de poinçon, donc induira un moindre affaiblissement de cette zone chargée de « tirer » le métal...
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BIBLIOGRAPHIE
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(3) - KEELER (S.P.), BACKOFEN (W.A.) - Plastic Instability and Fracture in Sheets Stretched Over Rigid Punches. - Trans. ASM 56, 25 (1963).
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(4) - KEELER (S.P.) - Determination of Forming Limits in automotive stampings. - SAE Paper no 650535, mai 1965.
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(5) - GOODWIN (G.M.) - Application of strain analysis to sheet metal forming problems in the press shop. - SAE paper No 680093, janv. 1968.
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(6) - NAKAZIMA (K.), KIKUMA (T.), ASUKA (K.) - Study on the formability of steel sheet. - Yawata...
NORMES
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Produits sidérurgiques – Essais d’aptitude à la déformation et d’usinabilité – Essais d’emboutissage à flans bloqués. - NF A03-652 - 12-84
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Produits sidérurgiques – Méthode de détermination du coefficient d’anisotropie plastique r des tôles en acier. - A03-658 - 11-01
-
Produits sidérurgiques – Méthode de détermination du coefficient d’écrouissage n des tôles en acier. - A03-659 - 11-01
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Produits sidérurgiques – Détermination de la grosseur du grain ferritique ou austénitique des aciers. - NF A04-102 - 11-80
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Matériaux métalliques – Essai de traction – Partie 1 : méthode d’essai à température ambiante. Indice de classement : A03-001. - NF EN 10002-1 - 10-01
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Produits sidérurgiques – Produits plats laminés à froid, en acier doux pour emboutissage ou pliage à froid. Indice de classement : A36-401. - NF EN 10130 - 09-98
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