Emboutissage profond

L’emboutissage profond (Deep drawing en anglais) est un procédé de formage de la tôle dans lequel une plaque est étirée radialement dans une matrice de formage par l’action mécanique d’un poinçon. Il s’agit donc d’un procédé de transformation de la forme avec rétention de matière. Le procédé est considéré comme un emboutissage « profond » lorsque la profondeur de la pièce emboutie dépasse son diamètre.

Ceci est obtenu en ré-emboutissant la pièce à travers une série de filières. La région de la bride (tôle dans la zone de l’épaulement de la matrice) subit une contrainte d’emboutissage radiale et une contrainte de compression tangentielle en raison de la propriété de rétention du matériau. Ces contraintes de compression (contraintes de cerclage) entraînent des rides de la bride (rides de premier ordre). Les rides peuvent être évitées en utilisant un support de flan, dont la fonction est de faciliter l’écoulement contrôlé du matériau dans le rayon de la matrice. Les presses d’emboutissage profond, en particulier dans les industries aérospatiale et médicale, exigent une précision et une exactitude inégalées. Presses d’hydroformage de feuilles pour les travaux d’emboutissage complexes. La taille du banc, le tonnage, la course, la vitesse, etc. peuvent être adaptés à votre application spécifique d’emboutissage.

Le procédé d’emboutissage profond

La charge d’emboutissage totale se compose de la charge de formage idéale et d’une composante supplémentaire destinée à compenser le frottement dans les zones de contact de la région de la bride et les forces de flexion ainsi que les forces de non flexion au niveau du rayon de la matrice. La charge de formage est transférée du rayon du poinçon à la zone de déformation (bride de la tôle) en passant par la paroi de la pièce étirée. Dans la paroi de la pièce emboutie, qui est en contact avec le poinçon, la déformation circulaire est nulle et la condition de déformation plane est atteinte. En réalité, la plupart du temps, l’état de déformation n’est qu’approximativement plan. En raison des forces de traction agissant dans la paroi de la pièce, l’amincissement de la paroi est important et entraîne une épaisseur inégale de la paroi de la pièce, de sorte que l’épaisseur de la paroi de la pièce est la plus faible au point où la paroi de la pièce perd le contact avec le poinçon, c’est-à-dire au rayon du poinçon.

L’épaisseur la plus faible de la pièce détermine la contrainte maximale qui peut être transférée à la zone de déformation. En raison de la constance du volume du matériau, la collerette s’épaissit et entraîne un contact du serre-flan à la limite extérieure plutôt que sur toute la surface. La contrainte maximale qui peut être transférée en toute sécurité du poinçon à l’ébauche fixe une limite à la taille maximale de l’ébauche (diamètre initial de l’ébauche dans le cas d’ébauches à symétrie de révolution). Un indicateur de la formabilité du matériau est le rapport limite d’étirage (LDR), défini comme le rapport entre le diamètre maximal de l’ébauche qui peut être étirée en toute sécurité dans une coupelle sans collerette et le diamètre du poinçon. La détermination du LDR pour les composants complexes est difficile et la pièce est donc inspectée pour détecter les zones critiques pour lesquelles une approximation est possible. Pendant l’emboutissage profond, le matériau se durcit et il peut être nécessaire de recuire les pièces dans des fours à atmosphère contrôlée pour rétablir l’élasticité initiale du matériau.

Les applications commerciales de ce procédé de façonnage du métal impliquent souvent des géométries complexes avec des côtés et des rayons droits. Dans ce cas, le terme d’emboutissage est utilisé afin de faire la distinction entre les composantes d’emboutissage profond (tension radiale-compression tangentielle) et d’étirage-cintrage (le long des côtés droits). L’emboutissage profond est toujours accompagné d’autres techniques de formage au sein de la presse.

Conventionnel ou non-conventionnel

L’emboutissage profond a été classé en emboutissage profond conventionnel et non conventionnel. L’objectif principal de tout procédé d’emboutissage non conventionnel est d’étendre les limites de formabilité du procédé. Parmi les procédés non conventionnels, citons l’emboutissage hydromécanique, le procédé Hydroform, le procédé Aquadraw, le procédé Guerin, le procédé Marform et le procédé d’emboutissage hydraulique, pour n’en citer que quelques-uns.

Le procédé Marform, par exemple, fonctionne selon le principe des techniques de formage par patins en caoutchouc. Il permet de former des pièces en creux profond avec des parois verticales ou inclinées. Dans ce type de formage, la matrice utilise un tampon en caoutchouc comme moitié d’outil et une moitié d’outil solide, similaire à la matrice d’un jeu de matrices conventionnel, pour donner à un composant sa forme finale. Les matrices sont fabriquées en alliages légers moulés et le tampon en caoutchouc est 1,5 à 2 fois plus épais que le composant à former. Pour le Marformage, les presses à simple effet sont équipées de coussins de matrice et de supports d’ébauche. Le flan est maintenu contre le tampon en caoutchouc par un porte-flan, à travers lequel un poinçon agit comme dans l’emboutissage conventionnel. Il s’agit d’un appareil à double action : d’abord le coulisseau coulisse vers le bas, puis le serre-flan se déplace : cette caractéristique lui permet d’effectuer des emboutissages profonds (30-40% de la dimension transversale) sans plis.