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Auteur(s)
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André MAILLARD : Docteur en mécanique et matériaux - Ingénieur au Service découpage-emboutissage du Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM) - Responsable des formations et des études
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le découpage de tôles est une opération courante réalisée par les entreprises de la mécanique pour produire des pièces métalliques à partir de tôles. Son but est de séparer partiellement ou complètement des zones de la tôle de façon à obtenir la forme voulue et/ou de les préparer pour d"autres opérations comme le pliage ou l"emboutissage.
Selon l"importance des séries de pièces à réaliser, plusieurs procédés peuvent être utilisés.
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Petites séries : l'électroérosion au fil est utilisée en général pour réaliser les ajourages dans la bande au cours de la mise au point de l'outil de presse. Elle permet de se passer, à cette étape de développement de l'outil où seuls les postes de formage sont testés, de la réalisation des postes de découpage de la bande. C'est un procédé thermique.
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Petites et moyennes séries : l'oxycoupage , les découpages plasma traditionnel ou à jet fin, laser ou au jet d'eau abrasif sont des techniques dites « de tôlerie ». Elles sont utilisées pour débiter les tôles et, pour les trois dernières techniques, afin de réaliser des découpages de précision. L'oxycoupage, les découpages plasma et laser sont des procédés thermiques. Le découpage au jet d'eau abrasif est un procédé abrasif.
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Moyennes et grandes séries : le découpage à la presse est le procédé de découpage des tôles le plus ancien et reste encore, et de loin, le plus productif. La plupart des pièces métalliques qui composent une automobile sont découpées selon ce procédé : les pièces visibles, dites d'aspect (capots, ailes, côtés de caisse, haillons...), et plus ou moins cachées de la structure (longerons, pieds milieu, charnières, colonnes de direction...). Ce procédé est également utilisé dans les secteurs de la quincaillerie (rondelles, mécanismes de portes et fenêtres...), de l'électroménager (tambours de machines à laver, capotages...), du bâtiment (caillebotis, pièces d'échafaudage...), des composants électriques et électroniques (boîtiers d'autoradios, connexions, supports de circuits imprimés...).
La plupart du temps, le découpage accompagne une opération de formage comme l'emboutissage ou le pliage. Dans certains cas, c'est la seule ou la principale opération réalisée (cas des rondelles ou des pièces plates de connectique).
C'est ce dernier procédé que nous présentons dans cet article. Nous exclurons cependant le découpage fin qui reste une technique à part [1]Découpage fin..
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5. Paramètres influents en découpage
Le découpage est influencé par différents paramètres, tant liés à l'outil de découpage qu'au process de réalisation de la pièce. Parmi ces paramètres , nous avons choisi de présenter ceux qui paraissent majeurs ou qui sont souvent mal compris par ceux qui découvrent le métier.
5.1 Paramètre majeur : le jeu de découpage
Parmi les paramètres importants de l'opération de découpage, le jeu occupe une place majeure. Bien que plusieurs travaux importants sur le sujet aient été réalisés par le passé Découpage des tôles à la presse[9], le jeu n'était pas considéré dans le métier à la hauteur de son importance. Depuis une douzaine d'années environ, le Cetim a fortement contribué au changement de cette position en proposant des abaques précis et pratiques permettant de mieux saisir l'intérêt d'optimiser ce paramètre Découpage des tôles à la presse[6].
Le jeu est défini habituellement comme étant l'écart entre les arêtes de coupe du poinçon et de la matrice, rapporté à l'épaisseur de la tôle (figure 40). Les valeurs courantes utilisées varient entre 5 et 10 % de l'épaisseur de la tôle. Des jeux plus faibles, jusqu'à quelques pour-cent, peuvent être utilisés, ainsi que des jeux beaucoup plus forts, jusqu'à 20 %. Leur choix est fonction du matériau travaillé et des caractéristiques du découpage recherchées.
La valeur du jeu de découpage choisi pour réaliser l'outil aura des conséquences sur la hauteur de bavure de la pièce, sur la proportion des hauteurs des zones sur le bord découpé et sur la dimension de la partie découpée (figure 41).
Le choix du jeu...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TILBY (M.) - Découpage fin. - [B 7 564] (1983).
-
(2) - HAMBLI (R.), POTIRON (A.) - Modélisation et simulation du découpage des tôles. - [BM 7 505] Travail des matériaux – Assemblage (2004).
-
(3) - FELDER (E.) - Lubrification en mise en forme – Principes généraux et choix. - [BM 7 530] Travail des matériaux – Assemblage (2006).
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KONDO (K.) - Research on the accuracy of sheared products by different working principles in precision shearing. - Journal of Materials Processing Technology, vol. 56 (1996).
MAILLARD (A.) - GASNIER (J.) - Performance evaluation of lubricants during blanking. - 19th Biennal Congress IDDRG (1996).
Collectif - Données matériaux en découpage-emboutissage. - Document technique du CETIM (2008).
SINGH (U.P.) - KLINGENBERG (W.) - Effect of tool geometry on punching performance. - Journal of Engineering for Industry, vol. 116 (1994).
RIMROTT (F.) - CHAWLA (D.) - Extention and curvature of perforated plate during the punching process. - ICM 3 – 3rd International conference on mechanical behaviour of materials, Cambridge, Royaume Uni (1979).
* - Metals Handbook, vol. 4.
BAAIJENS (F.P.T.) - GOIJAERTS (A.M.) - GOVAERT (L.E.) - Experimental and numerical investigation on the influence of process speed on the blanking process. - Journal of Manufacturing Science and Engineering, 124(2) (2002).
CONVERT - Guide des aciers à outils pour travail à froid sur presse. - CETIM, Éd., vol. 1, 2e éd. 3e12 (1994).
PEYRE (J.-P.) - LEBRETON (C.) - TOUSSAINT (H.) - Évolution des aciers à outils et des revêtements en découpage-emboutissage. - Journée d'information technique du CETIM du 9 déc. 2004.
Rapports
MAILLARD (A.) - Développements en découpage : classement des lubrifiants et influence de l'état de surface du substrat sur les performances de revêtements durs. - Rapport d'étude du CETIM, no 182560 (1994).
MAILLARD (A.) - Étude de l'influence de la vitesse en...
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