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Auteur(s)
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François RONDÉ‐OUSTAU : Ingénieur civil des Mines de Nancy - Docteur-Ingénieur - PSA Peugeot-Citroën, unité de Recherches Matériaux Technologie
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Lire l’articleINTRODUCTION
Parmi tous les procédés de mise en forme des tôles minces (épaisseur inférieure à 3 mm), l’emboutissage est de loin le plus utilisé. C’est un procédé qui permet de réaliser des pièces de surface non développable à partir de tôles minces. Il trouve son application dans bon nombre de secteurs d’activité tels que le mobilier métallique, l’électroménager, l’emballage métallique (ferblanterie) et surtout la carrosserie des véhicules automobiles qui représente environ 300 pièces embouties pour une masse totale d’acier mis en œuvre de 500 kg environ. C’est à cette dernière application que nous nous intéresserons plus particulièrement. Compte tenu des chutes inhérentes au procédé, la carrosserie automobile représente à travers le monde environ 20 millions de tonnes d’acier par an, soit près de 20 % de la production mondiale de tôles minces d’acier extra‐doux. Particulièrement développé sur les aciers, ce procédé est aussi applicable avec plus ou moins de facilité à d’autres matériaux, en particulier l’aluminium.
Pour une approche plus facile de cet article, le lecteur devra se reporter aux articles voisins de cette rubrique :
L’auteur remercie vivement ses collègues Bruno CHAMONT et François MAIRE, de la Direction des Méthodes PSA, pour les conseils avisés et les suggestions amicales qu’ils ont bien voulu lui apporter lors de la rédaction de cet article.
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2. Étapes de la conception de la gamme
La conception de la gamme d’emboutissage nécessite plusieurs étapes que nous allons suivre pas à pas.
2.1 Définition géométrique de la pièce
L’emboutissage ne permet que très rarement d’obtenir directement la pièce définie par le bureau d’études. Généralement, il est nécessaire de réaliser une pièce dérivée capable de la géométrie souhaitée, c’est‐à-dire dans laquelle cette géométrie sera découpée lors du détourage. De plus, plusieurs opérations complémentaires sont souvent indispensables pour l’obtention de détails secondaires par rapport à l’opération d’emboutissage proprement dite (tombage ou relevage bord, relevé de collets, frappe de détails, etc.).
La première étape consiste donc, partant de la pièce Études, à la remodeler dans ses zones périphériques et à la compléter par des surfaces additionnelles (ou habillage) pour aboutir à une pièce Méthodes plus équilibrée qui sera emboutissable avec un minimum de difficultés (figure 2). Cette approche, qui augmente l’engagement matière et renchérit d’autant le coût de la pièce, repose sur les deux analyses ci‐après.
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Étude des gradients de profondeur
Des variations de profondeur importantes entre deux sections voisines conduisent à des champs de déformations sévères susceptibles de provoquer des ruptures ou des plis rédhibitoires. Il convient donc d’évaluer les profondeurs, section par section, de façon à vérifier que ces gradients de profondeur soient raisonnables au regard des caractéristiques du matériau (allongement en particulier).
Des différentiels de profondeur importants entre deux parois opposées de la pièce entraînent généralement le rehaussement de la plus basse pour équilibrer les écoulements dans les deux parois.
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Balancement de la pièce
Cette phase a pour objet de définir la position que devra avoir la pièce par rapport à l’axe d’emboutissage. Le balancement ou balance de la pièce est indispensable pour l’opération...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RAULT (D.) - Description de l’emboutissage et problèmes posés. - Chap. XVIII, Mise en Forme des Métaux et Alliages (1976), Éd. CNRS (École d’été de Villars‐sur-Ollon) (1975).
-
(2) - RONDÉ‐OUSTAU (F.) - Le plissement en emboutissage : approche phénoménologique et expérimentale. - 5e partie, Chap. 1, Physique et Mécanique de la Mise en Forme des Métaux (1990), Presses du CNRS (École d’été d’Oléron) (1987).
-
(3) - MAEDER (G.), JAMEUX (J.P.), EL MOUATASSIM (M.) - L’emboutissage, les attentes des constructeurs, modélisation. - 2e Symposium Automobile de Paris, (doc. Sollac) 27-28 juin 1991.
-
(4) - PEARCE (R.) - Sheet metal forming. - Éd. Adam Hilger (New York) (1991).
-
(5) - SANZ (G.) - Gagner du temps sur le temps. Enjeux de la recherche/développement pour la production sidérurgique et la mise en œuvre de l’acier. - 1er Symposium Automobile de Paris, (doc. Sollac) 27-28 juin 1990.
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ABICHOU (H.) - Simulation de l’emboutissage à froid par une méthode asymptotique numérique. - Thèse de doctorat Sciences et Techniques, Metz (2001).
DE MAGALHAES CORRELA (J.P.) - Modélisation et étude numérique du plissement des tôles dans les processus d’emboutissage profond. - Thèse de doctorat Sciences de l’Ingénieur. Option mécanique des matériaux, Metz (2001).
PESSANHA MOREIRA (L.) - Étude numérique de l’influence du modèle de plasticité sur le comportement des tôles lors de l’emboutissage. - Thèse de doctorat Sciences de l’Ingénieur. Option mécanique des matériaux, Metz (2002).
GATI (W.) - Approche pseudo inverse pour simulations rapides du procédé d’emboutissage et de retour élastique des pièces en tôle minces. - Thèse de doctorat Calcul et optimisation des structures mécaniques, Compiègne (2000).
HAUT DE PAGE
Syndicat National du Découpage et de l’Emboutissage SNDE.
Centre Technique des Industries Mécaniques CETIM http://www.cetim.fr.
HAUT DE PAGE3 Logiciels et leurs distributeurs
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