cour fabrication 12 final 1

ISET Béja Cours procédées de mise en forme

SOMMAIRE

RAPPEL SUR LE COMPORTEMENT PLASTIQUE ....................... 3

1.1 Comportement plastique: .......................................................................................................... 3

2 LE CISAILLAGE .............................................................................. 7

2.1 Définition : .................................................................................................................................. 7

2.2 Principe : ..................................................................................................................................... 7

2.3 Méthode classique de cisaillage : .............................................................................................. 7

2.4 Effort de cisaillage : ................................................................................................................. 10

2.5 Application : ............................................................................................................................. 10

Solution : .............................................................................................. 10

3 Le poinçonnage – découpage .......................................................... 11

3.1 Principe du découpage en général: ......................................................................................... 11

3.2 Principe du poinçonnage: ........................................................................................................ 11

4 LE PLIAGE ...................................................................................... 15

4.1 Définition :(Fig 4.1 et 4.2) ........................................................................................................ 15

4.2 Paramètres de pliage : ............................................................................................................. 16

4.3 Analyse de la déformation : ..................................................................................................... 16

4.4 Outils spéciaux : ....................................................................................................................... 26

4.5 Application : ............................................................................................................................. 28

Correction : ............................................................................................ 28

5 EMBOUTISSAGE ........................................................................... 29

5.1 Définition .................................................................................................................................. 30

5.2 Principe : ................................................................................................................................... 30

5.3 Procède d’emboutissage : ........................................................................................................ 30

5.4 Paramètres d’emboutissage : .................................................................................................. 31

5.5 Détermination de flan : ............................................................................................................ 34

5.6 Application: .............................................................................................................................. 40

6 SOUDAGE ........................................................................................ 42

6.1 Définitions : ............................................................................................................................... 42

6.2 Procédés de soudages : ............................................................................................................. 44

6.3 Soudage aluminothermique : .................................................................................................. 45

6.4 Soudage oxyacétylénique :....................................................................................................... 46

6.5 Soudage électrique à l’arc sous air : ....................................................................................... 47

6.6 Soudage électrique à l’arc sous atmosphère gazeuse : .......................................................... 49

6.3 Soudage par fusion et écrasement de la matière ................................................................... 50 Classe : Niveau 1 1

ISET Béja Cours procédées de mise en forme 7 METROLOGIE ............................................................................... 53

7.1 Introduction : ........................................................................................................................... 54

7.2 Vérificateurs à dimensions variables : ................................................................................... 56

7.3 Vérificateurs à dimensions fixes ............................................................................................. 58

7.4 Contrôle aux cales étalons : ..................................................................................................... 59

7.5 Exemple de contrôle ................................................................................................................. 59

7.6 Contrôle des angles .................................................................................................................. 61

7.7 Contrôle de la rugosité ............................................................................................................. 63

7.8 Contrôle des spécifications géométriques .............................................................................. 64

7.9 LE PROJECTEUR DE PROFIL : ......................................................................................... 68

7.10 Procédure de contrôle sur MMT : méthodologie .................................................................. 69

Classe : Niveau 1 2


RAPPEL SUR LE COMPORTEMENT PLASTIQUE

Comportement plastique:

Définition :

Un matériau est dit fragile lorsqu’il se rompe sans avertissement et de façon très brutale. Sa

courbe contrainte déformation demeure linéaire jusqu’à la rupture de l’échantillon où toute

l’énergie élastique emmagasinée est libérée d’un seul coup (Fig1.1.a).

Par contre, un matériau est dit ductile s’il absorbe une bonne partie de l’énergie sous forme

de déformations plastiques. (Fig1.1.b).

Fig 0-1 Courbes de traction

Comportement des matériaux ductiles :

Le comportement des matériaux ductiles, tels que les métaux, les alliages et certains

polymères se compose de deux phases (Fig1.2) et (Fig1.3) :

Phase de comportement élastique : le matériaux retourne à son état initial dés qu’ont

annule la charge.

Phase de comportement elasto-plastique : à partir d’une certaine limite de contrainte la

déformation de matériaux se divise en une partie élastique (s’annule après déchargement) et

une partie plastique (reste en permanence présente dans le matériaux)

Phase de rupture : Lorsque la contrainte dépasse la limite de rupture

fragile ductile élastiquenon-linéairefragile ductile élastiquenon-linéaire

Classe : Niveau 1 3


Figure 0-2 Comportement elast-plastique des matériaux ductile

Figure 0-3 Evolution de la forme de l’éprouvette de traction pendant les trois phases de déformation

Contrainte :σ

Déformation :ε εp

εe

Zone de rupture

Zone élastique

Zone elasto-plastique

Re

Rm

Classe : Niveau 1 4

ISET Béja Cours procédées de mise en forme Exemple d’application :

Les courbes suivantes (Fig1.4), (Fig1.5) ont été obtenues à partir d’un essai de traction.

Sachant que l’éprouvette de métal utilisée avait un diamètre de 5mm, déterminer pour ce métal :

Le module d'Young E,

Limite élastique Re 0,2% ,

Limite à la rupture Rm,

Figure 0-4 Courbe conventionnelle de traction

Classe : Niveau 1 5


Solution E = 350 MPa/ 0,005 (E est la pente de la partie élastique) ; A.N : E = 70 MPa

Re0,2% = 250 MPa (graphiquement, voir Fig1.5)

Rm = 525 MPa; R10% = 440 MPa.

Figure 0-5 Représentation graphique de E et Rp0,2% sur la courbe de traction

Classe : Niveau 1 6


LE CISAILLAGE

Définition : Le cisaillage est la séparation totale ou partielle d'un élément métallique à l'aide de deux lames dont

l'une, au moins, est mobile.

Principe : Sous l'action de la contrainte imposée par la partie active des lames, il se produit une déformation

élastique, puis un glissement avec décohésion du métal suivant deux directions formant l'angle β

(Fig2.1) L’angleβ, ainsi que la profondeur de la décohésion, varient suivant la nuance du métal et son

état. La lame poursuivant sa course provoque la rupture complète du métal.

Nota : l'aspect, le profil de la face cisaillée peuvent être améliorés en alignant la direction du

glissement par le jeu

Fig 2-1 Principe de cisaillage

Sous l'action de F (Fig2.2), un couple tend à faire basculer La pièce, d'où l’utilisation de la butée F1

pour le maintient de la pièce.

Méthode classique de cisaillage :

Cisaillage avec lames parallèles

Dans ce cas, le cisaillage est simultané pour toute la longueur de la tôle. Les coupes sont

généralement rectilignes et l’effort de cisaillage est important. (Fig2.3)

Classe : Niveau 1 7


Fig 2-2 Lame parallèle

Cisaillage avec lames obliques : L’intérêt à avoir un angle est très important puisque F décroît. Si α > 15°, le métal peut se dérober

(Fig2.4). La partie découpée est fortement fléchie, donc déformée. Il existe deux types de cisailles :

- lames longues appelées cisailles guillotines avec 2° < α < 6° pour coupes rectilignes.

- lames étroites avec α ~ 15° pour coupe de forme curviligne ou sinueuse. (Fig2.4)

Fig 2-3Cisaille à lame oblique

Cisaillage avec lame circulaire : Les lames sont rotatives et motrices. Pour un diamètre convenable des lames et un jeu « a» bien

réglé, le métal à découper est entraîné. Leurs axes peuvent être parallèles ou inclinés par rapport au

plan de coupe. (Fig2.5)

Classe : Niveau 1 8


Fig 2-4 Lames circulaires

Cisaillage à la main : Cisaillage manuel par tronçons autour de la pièce ou élément (fig 4)

Figure 2-5 cisaillage à la main

Lames :

Parties coupantes des machines à cisailler. Elles sont rectilignes ou circulaires.

Jeux entre lames

Le jeu favorise le phénomène de rupture. Trop faible il provoque des cisaillements secondaires.

Trop fort, il permet un basculement de la tôle se traduisant par une coupe irrégulière et une bavure

importante. Le jeu optimal est fonction du matériau cisaillé et de l’épaisseur de celui-ci

Classe : Niveau 1 9

ISET Béja Cours procédées de mise en forme Effort de cisaillage : L’effort de cisaillage est le produit de la section cisaillée par la résistance au cisaillement.

mcis .l.e.R,F 80= l : Longueur découpée

e : épaisseur de la tôle

Rm : résistance à la rupture en traction ( Rc = 0,8 Rm )

Application : On souhaite découper une tôle de longueur 1m et d’épaisseur 3mm

La résistance à la rupture en traction de la tôle 750 MP

On donne la vitesse de coupe de la lame V=0.25 m/s et le rendement de la machine η=0.8

Calculer l ’ef fort nécessaire au découpage de la tôle

Calculer la puissance de coupe

Calculer la puissance de moteur nécessaire à la réal isat ion de cette

opérat ion

Solution :

NxxxxFRelF

Cis

mcis

18000001075003.018.0 AN

...8.0 aOn 5 ==

=

La puissance de coupe Pc = FC i s .V AN Pc = 1800000x0.25 = 450 Kw

La puissance moteur Pm=Pc /η = 562 Kw

Classe : Niveau 1 10


Le poinçonnage – découpage

Principe du découpage en général: Une partie de l'outil associant poinçon(s) et matrice(s) est bridée sur la table fixe de la presse,

tandis que l'autre partie est animée du mouvement alternatif du coulisseau. A chaque course, un

ou plusieurs découpages sont effectués.

Figure 3-1 principes du poinçonnage

Principe du poinçonnage:

Le principe et le mécanisme de rupture du matériau sont les mêmes que pour le cisaillage sauf qu'un poinçon et une matrice remplacent les lames de la cisaille.

La force appliquée F vaut : F = L * e * Rm (avec L le périmètre découpé, e l’épaisseur, et Rm la résistance à la rupture par traction du matériau).

Notations

Poinçonnage : le déchet est appelé débouchure, ce sont des trous de petit diamètre. Découpage : le produit obtenu est un flan (souvent récupéré pour une opération d’emboutissage ou de pliage). Crevage : c’est un découpage partiel. Encochage : c’est un découpage débouchant sur un contour. Grignotage : c’est le poinçonnage partiel par déplacement progressif de la pièce ou du poinçon.


http://iut25-70.univ-fcomte.fr/gmp/dossiers_techniques/decoupage/DECcisa.htm


Figure 3-2 Différentes formes obtenues par poinçonnage

3 .3 Poinçons et matrices

Figure 3-3 Différents composants d’un poste de poinçonnage

3.3.1Poinçons

Les poinçons sont fixes si les matrices sont mobiles, et mobiles dans le cas contraire. Ils doivent résister à la compression et au flambage. S’ils sont cylindriques, on prendra : d = 1,6 e

(on peut prendre pour un acier doux : d = e ).

L’effort peut être diminué en utilisant une vague de coupe : si celle-ci est placée sur le poinçon, alors elle va déformer la pièce ou la débouchure ; et si elle est fixée sur la matrice, ce sont les déchets ou la bande qui seront déformés.


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Pour résister au flambage, la longueur des poinçons doit vérifier la formule :

Avec E = module d’élasticité en N/mm 2, I = moment quadratique de la section en m4, F = effort de découpage en N.

Pour un poinçon cylindrique :

(Avec d = diamètre du poinçon).

Un poinçon doit être conçu de telle sorte qu'il puisse être affûté après usure.

3.3.2Matrices

Une ouverture à section constante (où le poinçon va pousser le flan), de hauteur h permet l'affûtage. La hauteur h varie en principe de 4 à 5 mm.

En moyenne, une matrice en acier peut produire environ 50000 pièces sans être affûtée ; on constate alors une baisse de l'affûtage de 2 à 5/10 mm.

On remarquera qu'une dépouille réduit le nombre de débouchures coincées et empilées, et limite ainsi l'effort du poinçon pour pousser le flan précédent (coincé dans la section constante) qui doit être d'environ 1,5% de F.

3 .4 Contraintes et efforts

Les contraintes horizontales (correspondant à F2 dans le cisaillage), diamétralement opposées, provoquent une augmentation du diamètre de l'ajour et une diminution de celui du flan.

Lorsque le poinçon est sorti au maximum, c'est-à-dire lorsqu'il vient juste de découper le flan, l'élasticité du matériau pose un problème : la pièce découpée se coince autour du poinçon et le flan reste serré dans la matrice. On limitera donc la hauteur h de la matrice et un dévêtisseur sera nécessaire pour dégager le poinçon. L'effort que doit exercer le dévêtisseur sur la pièce pour libérer le poinçon doit être d'environ de 2 à 7% de la force appliquée par le poinçon (F).

3.5 Nécessité d'un jeu entre matrice et poinçon Classe : Niveau 1 13


Matériaux J(jeu) = D(matrice) - d(poinçon)

Acier doux, laiton, cuivre 0,05 * e

Acier demi-dur 0,06 * e

Acier dur 0,07 * e

Aluminium 0,10 * e

Le jeu est pris sur la matrice si l'on veut obtenir un ajour précis, et sur le poinçon si le flan doit être précis.

3.6 Pénétration du poinçon dans la matrice

Elle est minimale (les flans tombant par poussée après entassement dans la matrice). Pour un outil carbure (ou des autres outils durs), il n'y a pas de pénétration car ils seraient détruits si le centrage entre le poinçon et la matrice est imprécis.



LE PLIAGE Définition :(Fig 4.1 et 4.2) Le pliage est une opération qui consiste à modifier l’aspect plat d’une feuille métallique pour lui donner différentes formes développables. Donc le pliage est un procédé d’obtention des pièces par déformation plastique.

FIG 4-1 Principe de pliage en vé FIG 4-2 pièce (flan) avant pliage/ pièce pliée

Exemple : pliage par rotation d’un outil pivotant (plieuse par tablier) : (fig 3-3) La plieuse à tablier est sans doute la machine la plus utile dans un petit atelier de tôlerie.

Effort pour serrer la pièce

Plaque pivotante

Sens de rotation de la plaque

Forme nécessaire pour grands rayons

Butée

Figure 4-3 Pliage par rotation d’un outil pivotant



R

Rext

α°

Fibre neutre

k.e

Rf = R + k.e

e

Paramètres de pliage :

Fig 4-3 Paramètres de pliages

Les paramètres nécessaires pour la réalisation d’une plie sont : θ : Angle de pliage r : rayon de pliage e : épaisseur de la tôle L : largeur de la pièce pliée

Analyse de la déformation : 4 .3 .1 La fibre neutre : Pendant le pliage la zone de déformation de la pièce exposée aux contraintes de compression pour les fibres situées vers le rayon intérieur et aux contraintes de traction pour les fibres extérieures. Ces contraintes s’annulent sur le fibre non déformée dénommée « fibre neutre ». L’équilibre des sections (l’une qui augmente l’autre qui diminue) provoquent un déplacement de la fibre neutre vers le rayon intérieur.

fibres exposées aux contraintes de traction

fibres exposées aux contraintes de compression

fibre non déformée "fibre neutre"

Dans la partie pliée de la tôle, le rayon Rf de la fibre neutre est : Rf = R + k.e

Figure 4-3 : rayon de la fibre


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Avec :

R/e > 0.62 > 1.00 > 1.5 > 2.4 > 3.8 k 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50

Remarque : la position de la fibre neutre sert de référence pour déterminer la longueur initiale de la tôle à plier. Cette longueur initiale est dénommée « flan ».

Allongement de la fibre extérieure :

La fibre extérieure est celui qui subi le maximum de déformation. L’allongement en pourcent de la fibre

extérieur est définie par la relation suivante :

( )( ) eRx

eR

eReRA .3 si 100

.2

).2(.% ≥

+

+−+=

α

αα

Développement du flan :

Calcul de développé de flan analytiquement :

La longueur de flan est la dimension de brut qui permet d’obtenir les cotations indiquées sur le dessin

de définition d’une pièce réalisé par pliage. Dans le cas de la pièce de la Fig4.4. La longueur de flan

est divisé en trois parties linéaires et deux arcs la longueur de flan et donné par :

322

211

1 3602

3602 lRlRlLt ++++=

απαπ (α en degrés)

R : rayon intérieur de la pièce pliée Rf : rayon de la fibre neutre. e : épaisseur de la tôle. k : coefficient de proportionnalité dont sa valeur dépend de R/e



Fig. 4-4 Flan développé avant pliage

Calcul de développé de flan par l’abaque :

Il est nécessaire de connaître la longueur développée d’une tôle pliée pour pouvoir

régler la position des butées lors de l’opération de pliage

La fibre non développée (fibre neutre) sert de référence pour établir la longueur initiale de la

tôle à plier

Dans la partie pliée de la tôle, le rayon de cette fibre neutre est (r + k.e)

Le tableau suivant donne la valeur de k

Exemple d’utilisation de l’abaque :

Quelque soit la valeur de l’angle de pliage, la longueur développée

est :

L = A + B –C

θπθ ).(180

)2

180(cot)(2 ekrgerc +−−

+=


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Données :

Rayon de pliage :=5mm

Angle de pliage α = 30°

Epaisseur de tôle :e = 1.5 mm

Résultat : La valeur de C est donné par la courbe située à l’intersection de la droite qui joint la valeur de r et de e

et l’horizontale passant par α Ici C=1.5mm



Fig 4-5 Abaque pour la détermination de valeur de C


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Effort à fournir :

Lors d'un pliage en vé l'effort est difficile à évaluer compte tenu du frottement (pièce-outil), de

l'évolution des masses métalliques extérieures au pli, et de l'évolution de la résistance du métal qui

s'écrouit. Les formules expérimentales suivantes fournissent des valeurs acceptables.

Pliage en l’air :(Fig4.5) L’effort de pliage d’une tôle métallique par pliage en air est donné par la formule suivante :

aRelKF m... 2

1 =

k est un coefficient déterminé à partir du tableau suivant :

e = épaisseur à plier (mm),

L= longueur du pli (mm),

a = ouverture du vé (mm),

Rm = résistance maximale en traction du métal à plier (N/mm2).

Fig 4-6 Pliage en l’air (à fond de vé)

K 1,40 1,33 1,24 1,20

a /e 6 8 12 16


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Détermination de l’effort de pliage par abaque : Il est évident qu’une détermination exacte de la valeur de l’effort de pliage par une formule générale ne peut être que approximative. Par conséquent, dans les cas spéciaux, on peut se référer aux essais et mesurages préliminaires, suivant une nécessité, pour déterminer les valeurs d’efforts plus ou moins précises.

6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 10

0 125

160

200

250

320

400

500 V

4 5.5 7 8.

5 11 14 17.5

22 28 35 45 55 71 89 11

3 140

175

226

281

350 b

1 1.3

1.6 2 2.

6 3.3 4 5 6.5 8 10 13 16 20 26 33 41 53 65 83 r

0.5 3

0.6 5 4

0.8 8 5 4

1 13 9 7 6

1.2

20 14 11 8 6

1.5

22 16 13 9 7

2

32 24 16 12 9 2.5

42 29 20 15 11

3

49 32 23 16 12

4

66 43 30 22 16

5

80 51 36 25 19

6

82 55 38 28 23

8

110 77 55 40 30

10

127 92 68 51 39

12

140

105 80 60 43

15

190

140

103 72 55 41

20

230

145

106 75 56

25

250

180

128 90 70

30

275

180

131

105 96 F t/m

=104N/m

40

275

285

200

170

50 350

250

bV

e

Figure 4-7 Abaque pour déterminer l’effort de pliage

F


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Remarque : il faut tenir compte de la largeur de la tôle

4.3.3.3 Détermination de l’effort de pliage en V en utilisant la formule : En utilisant la formule suivante, on peut déterminer l’effort de pliage F.

VeRLCF m

2...=

Exemple :

218.1*3.13

3.133

40.

=⇒=⇒

===⇒=

CeVeVxexV

C : coefficient qui dépend de V V : ouverture de la matrice (mm). Rm : résistance à la flexion (N/mm2). e : épaisseur de la tôle (mm).

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

0 5 10 15 20 25 30 35

overture V(mm)

coef

ficie

nt C

5e 10e 15e 20e 25e 30e 35e

Figure 4-8 : graphe pour déterminer le coefficient C

L = 400 mm e = 3 mm V = 40 mm


ISET Béja Cours procédées de mise en forme 4.3.3.4 Détermination de l’effort de pliage avec plaque pivotante : La figure (12) schématise l’opération de pliage avec plaque pivotante exerçant une force sur la pièce qui est d’un côté encastrée et libre de l’autre.

L/2L/2L

e

Rayon minimal de pliage (rm) :

Le rayon minimal de pliage est le plus petit rayon pour lequel il n’y a pas apparition de fissures lors de

pliage.

Les facteurs qui influent sur ce rayon, sont :

La nature du métal,

La géométrie de la pièce,

L’état de bords découpés.

La relation empirique, reliant le rayon minimal de pliage rapporté à l’épaisseur du flan et aux

caractéristiques mécaniques en traction du métal, est :

F

Figure 4-9 : effort de pliage avec plaque pivotante

LRleF m

3..

= F : effort (N) L : longueur de la pièce soumise au pliage (mm) e : épaisseur de la tôle (mm) l : longueur du pli (mm) Rm : résistance à la rupture (N/mm2)



−−

−−

=

)100(24

1004

1

ZA

ZAe

rm

Retour élastique :

?0

?

rm

rm'rr0

Fig 4-10 principe de retour élastique

θ0 angle de pliage avant retour élastique

θ angle de pliage après retour élastique

K est appelé facteur de retour élastique

r0 et r rayon intérieur avant et après retour élastique

rm et r’m rayon moyen avant et après retour élastique

Lorsque l'effort de pliage cesse, le flan ne reprend pas sa forme initiale, mais une forme intermédiaire

qui est d'autant plus éloignée de celle obtenue par le fléchissement maximum que l'élasticité du métal

est grande. C’est le phénomène de retour élastique, couramment appelé « ressaut ».

La correction de l’angle de pliage en prenant compte de ce phénomène est donnée par la

formule suivante :

)2()2( 00ee rr +=+ θθ

'220

0 rr

m

m

er

er=

+

+=

θθ

e = épaisseur de la tôle

A= allongement % du métal

Z = coefficient de striction %



α1 = k α2 avec α1 = angle de l’outil ou de pliage

α2 = l’angle à obtenir.

k est un coefficient qui dépend de la nature du métal et du rapport R/e (voir tableau. 1).

k Aluminium

Acier

Laiton

Z 200 CN 18-10

1

0,99

0,99

0,98

0,99

2

0,99

0,99

0,97

0,97 R/e

4

0,99

0,98

0,95

0,94

10

0,99

0,95

0,92

0,90

40

0,96

0,85

0,82

0,65

Outils spéciaux :

Pliage en vé : (Fig4.7.a) Pour ce type de pliage, l’outillage utilisé est simple : le poinçon est fixé sous le coulisseau de la presse,

la matrice sur la table. Un éjecteur facilite la récupération de la pièce et un drageoir positionne le flan

sur la matrice.

Pliage en équerre : (Fig4.11.b) La zone pliée produit un effet de chasse qui doit être compensé par une surface de réaction. L'aile la

plus courte est celle qui doit être relevée. Si le flan est ouvragé et si la position du pli doit être précise

par rapport à l'ouvrage, un ou plusieurs pilotes de référence sont nécessaires.

L'éjecteur a un double rôle : celui d'éjecter la pièce de l'outil après pliage, mais aussi et surtout celui de

créer un effort sur la partie ouvragée du flan afin d'éviter sa déformation.

Tableau 1. Métaux à l’état initial recuit



Fig 4-11 pliage en vé (a) et en équerre (b)

III.3. Pliage en Z : (Fig4.12) La figure 3.9 montre un outil simple, peu coûteux mais fournissant des pièces peu précises. L'outil est

présenté en fin de course. Son serre-flan permet d'obtenir des pièces précises. Les ressorts sont

calculés pour qu'au cours de la descente, le pliage s'effectue en premier lieu en a, sur l'arête de

l'éjecteur, puis en b lorsque le serre flan vient en butée sur son support. Cet outil est surtout utilisé

pour des pièces à aile médiane longue (tôles d'épaisseur ≤ 2 mm). Les parties frottantes sont

rapportées en acier dur.

FIG 4-12 Outil de pliage en Z


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Application : On désire fabriquer une pièce en tôle par pliage en Vé. Les données de construction sont les

suivantes :

• Matériau : l’acier A34 S, Rm = 40 daN/mm2, A = 26 % et Z = 60%.

• Forme : l’épaisseur de la tôle e = 3mm, le rayon de pliage R = 20 mm,l’angle de la pièce pliée

α = 80°, la longueur du pli L’= 5 cm, les paramètres du pliage : A1 = 50 mm et A2 = 100 mm.

α°

e

A2L2

y

A1

L1y

β°

O

P

Q N

R

Travail demandé :

1. Calculer l’allongement de la fibre extérieure. 2. Calculer le rayon minimal du pliage. 3. Calculer la longueur développée en utilisant la formule générale. 4. Calculer l’effort du pliage d’après l’abaque et la formule générale, sachant que

l’ouverture a = 36 mm. On donne :

r/e ≥ 0,65 ≥1 ≥1,5 ≥2,4 ≥3,8

K 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

Correction : Classe : Niveau 1 28

ISET Béja Cours procédées de mise en forme l’allongement de fibre extérieur est donné par la formule suivante

( )( )

( ) ( )( )

%9.6

39.15.12039.15.12039.1320100

.2

).2(.%

=

++−+

=+

+−+=

A

xxxx

eR

eReRA

α

αα

2. Le rayon minimal de pliage est donné par :

( )

mm

xZA

ZA

erm 5

260100426

60100426

3

)100(24

1004

=

−−

−−

=

−−

−−

=

3. La longueur developpée

mmxxxlR

lLt 14850360

8020270360

221 =++=++=

παπ

4. L’effort fourni lors de cette opération de pliage

daNxxxF

ker

amRelK

F

15036

409503.0

3.066.63

20

.2..

==

=⇒==

=

EMBOUTISSAGE



Définition L’emboutissage est un procédé de formage des métaux en feuille par déformation plastique à froid.

Contrairement au pliage, les pièces obtenues sont non développables. Fig5.1 ; Fig5.2

Principe :

Fig 5-1 Emboutissage sans serre-flan : limité aux emboutis de faible hauteur.

Fig 5-2. Emboutissage Avec serre-flan : utilisé pour s’opposer à la formation des plis.

La tôle, préalablement découpée suivant un disque « flan » est mise en forme par l’action d’un

poinçon qui l’oblige à pénétrer dans une matrice (Fig5.1).

Pour empêcher la formation des plis, on dispose autour de poinçon, une pièce appelée serre-flan. Ce

serre-flan est amené au contact de la tôle avant le début de l’opération et y est maintenu pendant

toute l’opération avec une pression appropriée (Fig5.2).

Procède d’emboutissage : Il existe deux procèdes d’emboutissage suivant la forme de la pièce :

Emboutissage en expansion : Si la pièce a une forme complexe mais de faible profondeur on peut bloquer le flan entre serre flan

et matrice. La tôle ne se déforme alors que sur le poinçon en s’allongeant dans une ou plusieurs

directions et en s’amincissant .Nous disons que nous travaillons en expansion. (Fig5.3).



Fig 5-3 Emboutissage en expansion

Emboutissage en retreinte : Si la pièce à une forme cylindrique droite (base circulaire ou quelconque) de forte profondeur on

laisse glisser le flan entre serre-flan et matrice, la déformation se fait par rétrécissement sur la matrice,

c’est l’emboutissage en retreint.

Une opération d’emboutissage quelconque est la combinaison des deux modes. Dans une opération

mixte, un des gros problèmes est de régler le glissement sous serre-flan, suffisamment faible pour

permettre les déformations et éviter les plis, suffisamment fort pour éviter un étirage trop important qui

conduira à la rupture. (Fig5.4).

Fig 5-4 Emboutissage en retreint

Paramètres d’emboutissage :

Matériaux d’emboutissage : L’emboutissage est un procédé de formage par déformation plastique d’où la nécessité de

l’utilisation des matériaux et alliage ayant une très grande ductilité.


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Coefficient de réduction :

Les contraintes à vaincre pour obtenir un embouti doivent être plus faible que la résistance à la

rupture de matériaux utilisés. La mise en équation de cette condition étant délicate, on utilise des

coefficients pratiques permettant le calcule rapide de la réduction de première passe (transformation

du flan en embouti). De passe suivante s’il y a lieu (transformation de l’embouti en un autre embouti de

diamètre inférieur) et cela jusqu’à l’obtention de diamètre cherché (Fig5.5).

m1 : rapport de réduction entre D et d1

m2 : rapport de réduction entre d1 et d2

mn : rapport de réduction entre dn-1 et dn

1

122

11

.

..

−===

nnn dmddmdDmd

Matière m1 m2

tôle d’emboutissage :

ordinaire

spéciale

tôle en acier inoxydable :

austénitique

ferrite

cuivre

laiton

aluminium

0.6

0.55

0.51

0.57

0.58

0.53

0.5

0.8

0.75

0.8

0.8

0.85

0.75

0.8

Tab 1 Valeur de coefficient de réduction en fonction de matériaux

Fig 5-5 Réduction/nbre de passe


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Vitesse d’emboutissage :

C’est la vitesse de poinçon au moment de l’attaque. Les vitesses optimales recommandées

pendant l’emboutissage de certains matériaux sont données dans le tableau suivant.

Matière Vitesse acier inoxydable alliage non ferreux acier non allier

V < 15 m/mn V < 30 m/mn V < 25 m/mn

Tab 2 Vitesse d’emboutissage

Effort d’emboutissage : Cet effort dépend de :

La matière (qualité et épaisseur)

Géométrie de l’outil

Vitesse d’emboutissage

Pression de serre-flan

Lubrification

En première approximation l’effort d’emboutissage est donne par :

deRkF mE .... π=

d : Diamètre de poinçon (mm)

Rm : Résistance à la traction (daN/mm2)

K : Coefficient

D : Diamètre de flan

d/D 0 .55 0.6 0.65 0 .7 0.75 0.8 k 1 0.86 0.72 0.6 0.5 0.4

Tab 3 Coefficient k en fonction du rapport diamètre de poinçon et diamètre de flan

Remarque : Si l’emboutissage est effectué sur presse à simple effet, l’effort à exercer devient la

somme de l’effort d’emboutissage et de celui de serre-flan.

Effort sur le serre-flan : PSFS .=

S : Surface de contact entre le flan et le serre-flan

P : Pression spécifique

Matière P( daN/cm2)


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Acier doux 25 à 30

Acier inoxydable 35 à 70 Aluminium 12

Laiton 20

Tab 4 Pression spécifique en fonction de matériaux embouti

Lubrification : Il y a des efforts dus aux frottements lors de l’opération d’emboutissage qui provoque l’usure

rapide du poinçon et de la matrice. Pour les diminuer, il est indispensable de graisser le flan avec un

lubrifiant approprié.

Détermination de flan : Pour lancer le travail sériel d’une telle pièce en emboutissage il faut déterminer les dimensions de

flan et le nombre de passe. Il existe un grand nombre de méthode pour ce calcul. Toutes basées sur

le même principe : le volume de la matière de l’embouti est égale au volume du flan.

Le calcule s’effectuent à travers la fibre moyenne, en considérant que l’épaisseur est constant.

On a emboutiflan SS =

Détermination analytique du diamètre de flan ; Pour la recherche de diamètre du flan de l’embouti on doit suivre les étapes suivantes :

On décompose l’embouti en surface élémentaire

On applique la relation : ∑ = emboutil' de Surface élémentare Surface

SeD f =4. 2π

Se : surface de l’embouti

Df : diamètre du flan

Si l’embouti cylindrique a une forme compliquée, on le décompose en plusieurs surfaces élémentaires

S1, S2, ……,Sn, dont la somme étant la surface totale de l’embouti.

Ainsi on a :

∑=

=++++=n

iSiSnSSS

D

1

2

..............3214.π

d’ou ∑=

=n

iSiD

1

4π



Elément πS.4 Elément

πS.4

1

Ød

8 R

i

S

id..4 ou iR..8 ou 22 .4( iS +

2 d1

d2

22

21 dd −

9

D

r

d

)3.1(..2 rdr +π )7.0(..2 rDr −π

3

h

hd..4

10

dr

)7.0(..2 rdr +π )3.1(..2 rDr −π

4

1

d2

he

).(.2 21 dde + ou

4)()(2

2212

21ddhdd −

++

11 d

r

dr...4π

5

d

he

22

4..2 hdd +

ou ed..2

12

d

r

)58.0(..4 rdr +π )42.1(..4 rDr −π

6

Ød

2.2 d

13

r

d

D

)58.0(..4 rdr +π )42.1(..4 rDr −π

7

Ød

h

hd..4

Tab 5 Surface élémentaire

2d


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Détermination de diamètre de flan par l’abaque


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Détermination graphique du diamètre de flan :

Méthode de traçage :

Tracer une ligne d'axe.

L'embouti étant symétrique tracer la moitié de sa section en considérant l'axe

précédent comme axe de symétrie.

Décomposer la forme (section) en éléments simples (droites ou arcs de cercles).

Calculer la longueur de chaque élément simple.

Déterminer la position du centre de gravité de chaque élément simple.

Tracer les lignes de rappel issues des centres de gravité des éléments simples.

Tracer le segment AB = Σli

Prendre un point P quelconque et joindre les extrémités des segments li à P.

Numéroter les polaires de 1 à N, en commençant par le haut.

Ensuite tracer une droite parallèle à la 1ère polaire et coupant la lère ligne de

Rappel situé à gauche de la section au point ( P ).

A partir de ce point d'intersection ( PI ), tracer une droite parallèle à la 2eme

Polaire.

On procède ainsi de suite avec toutes les polaires.

Prolonger les polaires 1 et N qui se couperont en un point (P) qui présentera la

position du centre de gravité de la section par rapport à l'axe de l'embouti. La

distance entre le point l'axe de symétrie est égale à rm.

Tracer le segment BC = 2rm.

Tracer le demi-cercle de diamètre AC=Σli+2.r.m

Au point B, tracer une droite perpendiculaire qui va couper le demi-cercle en un

point D. BD = Rf

.

Diamètre du flan Df = 2 Rf


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Détermination de centre de gravité :

La détermination de centre de gravité pour les sections droites est facile, tan disque pour les

sections pliées on doit utiliser les formules suivantes.

α

2.

.sin..180

.sin..180

ααπ

ααπ

α

tgRb

Ra

=

=

Fig 5-6 Centre de graviter d’une surface élémentaire de forme circulaire

G



Fig 5-7 Méthode graphique pour chercher le rayon de flan


ISET Béja Cours procédées de mise en forme Application:

Exercice I : Calculer le diamètre du flan de la pièce (fig 2) par la méthode analytique.

ABC

D

EF

GH

I

- calcule du diamètre du flan Forme réelle de la pièce

Calcule des surfaces élémentaires

Calcul de la section Forme de la section - Elément AB - Elément BC

D

r

d

d1

d2


ISET Béja Cours procédées de mise en forme - Elément CD

- Elément DE

- Elément EF

- Elément FG

- Elément GH

- Elément HI

Calculer la surface du flan Calculer le diamètre du flan

d

r

h

d1

d2

1

d2

he

d1

d2

Ød


cour fabrication 12 final 1

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