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Le repoussage

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INTRODUCTION

Le repoussage au tour est une technique permettant de raliser des surfaces de rvolution (dmes, cnes et vases de toutes formes,

figure 1) partir de mtal en feuille. Lorigine de cette technique qui se perd dans la nuit des temps est sans doute contemporaine de

lpoque de linvention du tour de poterie. Lindication la plus ancienne de cette mthode remonte lgypte antique. Le repoussage

manuel au tour sappuie sur un savoir-faire et est toujours considr comme un mtier dart. Avec certaines gomtries, le repoussage

au tour savre tre la meilleure mthode, voire la seule, permettant de raliser la pice sans oprations complmentaires. Grce

au dveloppement de tours commande numrique (figure 2), lindustrie offre aujourdhui des services de sous-traitance trs

avantageux pour la petite et moyenne srie (plusieurs milliers de pices).

Figure 1 (rf. : Entreprise Biemon Repoussage)

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LE PROCD

Dans le repoussage au tour (spinning), le mtal en forme de disque plat (le flan) est dabord centr avant de le pincer solidement

entre un mandrin de forme et un tampon (plaque de bute) grce la pousse de la contrepointe du tour de repoussage. Le mandrin,

le flan et le tampon sont entrains ensemble en rotation (le choix de la vitesse de rotation est fait en fonction du diamtre du flan

et de lpaisseur du mtal, voir figure 4) et le flan est repouss par balayage successif de la surface de la tle laide dun galet ou

dun outil lisse (brunissoir) mont sur une barre qui peut glisser et pivoter contre la tige dappui. La tige peut tre dplace le long

du support pour changer au besoin la position de lappui. La force ncessaire la dformation de la tle est produite par loprateur

grce au long manche du brunissoir qui sert de levier (figure 2a). La tle est ainsi dforme progressivement afin de la plaquer contre

le mandrin de forme (voir figure 2 et liens 1 7) qui reproduit la forme de la pice obtenir. La prcision accessible en repoussage

manuel est de 0.2 mm pour des flans de 30 cm de diamtre et passe 1 mm pour des flans de 3.5 m.

Figure 2a Schma dun tour de repoussage manuel (auteur = Nerijp)

Figure 2b Squence de repoussage sur un tour commandes numriques : 1 : flan en rouge; 2 : galet de travail; 3 :

mandrin; 4 : tampon; 5 : support mobile (rf. : Entreprise Repoussage de Mtal Franjo)

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Des outils de repoussage sont normalement fournis avec les tours, mais il arrive frquemment que les oprateurs fabriquent leurs

propres outils. Avec des flans de forte paisseur, on utilise de longs manches (jusqu 1 m) et loprateur sattache au tour avec une

sangle (lien 5) pour augmenter la force et faciliter le travail.

Le mandrin de forme est fabriqu en bois ou en mtal pour une plus grande rsistance lusure. Le mandrin mtallique plus rigide

permet dobtenir une meilleure prcision en repoussage. Lorsque la pice comporte des angles rentrants, le mandrin doit tre

fabriqu en sections dmontables et conu de manire pouvoir retirer les sections par louverture de la pice (figure 3 et lien 7).

Figure 3 - Mandrins pour angles rentrants (Rf. 2)

Figure 4 - Vitesse de rotation en fonction

du diamtre et de lpaisseur du flan en pouces (Rf. 2)

Section du mandrin

Ligne de sparation du mandrin

( b )( a )

Cl

Centre amovible

Tour/minute

Diamtre en pouce

40003600

2400

1225

1000920

575525

450

375

325

242

112

3200

1600

.003

.015

.025

.035

.032

.040

.050 .062

.090

.109

.093

.125

.187

.250

800

400

200

100

50

25

1 1 1 1 2 2 4 4 6 8 10 16 18 32 64 128 256

1 FT. 2 FT. 4 FT. 6 FT. 8 FT. 12 FT. 16 FT. 8

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Il est ncessaire dappliquer un lubrifiant pour minimiser le frottement, en particulier avec un outil lisse. Le choix du lubrifiant (huile,

graisse, savon et cire) est conditionn par la svrit de lopration et le cot du nettoyage.

En repoussage au tour, on obtient des formes creuses autour de laxe de rotation dans un mode de dformation similaire

lemboutissage (voir le Feuillard technique Lemboutissage de laluminium ) o le diamtre local est rduit chaque passe. La

dformation est produite de faon incrmentale au contact de loutil, ce qui gnre chaque tour une collerette quon repousse

progressivement vers la priphrie du disque (figure 5b). Chaque passe est assimilable un remboutissage o une mince collerette

en compression tangentielle subit une rduction de diamtre sous la pousse (traction radiale) de loutil qui joue ici le rle de matrice

expansible . Ltat de compression tangentielle dans la collerette est souvent mis en vidence par le retroussement de la tle

lorsque loutil approche de la priphrie du disque (voir lien 6). Cet tat de contrainte tension-compression dans le plan de la tle

permet de conserver une paisseur relativement constante tout au long de lopration. tant donn quil ny a que peu ou pas de

changement dpaisseur, le diamtre du flan est facile valuer en mesurant ou en calculant sa longueur lorsquil va pouser le profil

du mandrin. Comme le repoussage sapparente une succession de rembouti de faible rduction, le plissement de la tle (chec de

lopration) est empch par le choix judicieux de lpaisseur de la tle et du nombre de passes, de sorte que le succs du repoussage

manuel repose en grande partie sur le savoir-faire de loprateur.

Figure 5a Formation de la collerette (lien 1) Figure 5b

Il est prfrable de repousser le flan sa forme finale en oprant avec un minimum de passes (grosse collerette) pour minimiser le

durcissement. Un durcissement excessif est dailleurs susceptible de nuire la ralisation de la pice sans devoir procder un recuit

intermdiaire.

OutilDire

ction de

dplace

ment

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Figure 6a Figure 6b

Une pousse leve de loutil (fortes passes) avec une tle mince par rapport son diamtre va causer des distorsions et des

contraintes indsirables, en particulier au dmarrage. La figure 6a montre que cette pousse F1 va gnrer une flexion maximale

en A chaque tour. Cette dformation rpte un grand nombre de fois par minute peut causer une fissuration le long de la ligne

de pincement entre mandrin et tampon et mme compromettre la formation de la collerette (dformation plastique) au contact de

loutil. Pour sopposer au couple gnr par F1, on applique en priphrie du flan une force F2 grce un second outil (en bois) retenu

par loprateur ou un support mobile en repoussage CNC (figure 2b et lien 2). Pour empcher le voilement du bord du flan sous la

pousse de loutil, et en mme temps rduire la flexion en A, on peut donner de la rigidit au flan en repliant le rebord (bordage, voir

figure 6b). Cette opration doit prcder le repoussage (voir lien 4).

Puisquen repoussage on gnre des bauches qui se rapprochent peu peu de la forme creuse avant quelles pousent le mandrin

de forme, il est donc possible de raliser des pices sans lusage de prformes. Cependant, tant donn le degr dhabilet requis et

la prcision ralisable avec cette mthode, le repoussage en lair au tour na t appliqu que dans le domaine artisanal. Lusage

de tour de repoussage commande numrique pourrait cependant rendre la mthode intressante pour la production de pice

industrielle.

Les alliages daluminium gnralement utiliss pour le repoussage sont les mmes quen emboutissage, soit les alliages 1200, 1050A,

3003, 5052, 5454, 5086, 5083, 5183, 4006, 4007 dans les tats O et H111 et 2017A-T4 et 6061-T4. Quel que soit lalliage, il est prfrable

de repousser le mtal ltat recuit (tat O) si on veut bnficier de la ductilit maximale. Quel que soit lalliage, si on veut bnficier

de la ductilit maximale, il est prfrable de repousser le mtal ltat recuit (tat O) ou immdiatement aprs le traitement thermique

de mise en solution pour les alliages durcissement structural (voir Le Feuillard technique Les traitements thermiques des alliages

daluminium ).

Mandrin

F2

F1

A

Tampon

F1 F1

Bordage

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LE FLUOTOURNAGE

Dans le fluotournage (shear spinning), on utilise un quipement similaire (machine CNC). La diffrence dans ce procd est que loutil

gnre une force suffisante pour plaquer la tle contre le mandrin de forme en une seule passe de loutil (voir figure 7 et lien 3). La tle

est dforme en cisaillement dans son paisseur et on peut imaginer chacun des anneaux concentriques du disque glissant sur le

prcdent sans changer de diamtre (glissement de cartes). Le diamtre du flan requis sera gnralement gal au diamtre maximal

de la pice produire. Dans ces conditions, il ny a pas dtat de contrainte susceptible de produire du plissement, mais il en rsulte

une rduction dpaisseur de la tle dautant plus importante que la forme est profonde. Pour une forme conique, on dtermine la

vari