Une étude de cas sur la découpe de précision par rapport à l'emboutissage

Quand une entretoise estampée n'est tout simplement pas assez bonne

Il était une fois - il y a plus de 20 ans - une grande entreprise de construction automobile a eu une idée géniale pour son système d'injection de carburant :ils ont inventé un volet qui s'ouvrait et se fermait comme une valve cardiaque, pour alternativement doser le carburant et sceller pour garder carburant. Pour accompagner ce nouveau clapet, l'entreprise avait besoin d'une bague d'étanchéité avec des dimensions d'épaisseur, de planéité et de parallélisme contrôlées à des tolérances au micron.

Plus précisément, le constructeur automobile voulait un petit anneau parfaitement plat qui formerait une surface qui s'accouple précisément à la surface du volet et se scelle hermétiquement afin qu'aucun carburant ne s'échappe lorsque le volet est en position fermée. La surface de l'entretoise devrait résister à la saleté afin de maintenir une étanchéité et d'empêcher le carburant de fuir dans le système d'injection. Il devrait également résister à des milliards de cycles, avec des ouvertures et des fermetures répétées du volet.

L'entreprise automobile recherchait un anneau métallique très fin, semblable à une rondelle, d'une épaisseur inférieure à 0,050 pouce et présentant des tolérances de planéité, d'équerrage et de parallélisme de l'ordre du micron afin d'éviter toute distorsion de surface. L'entretoise devait également fonctionner parfaitement, quelles que soient les températures auxquelles elle était soumise - du froid glacial à la chaleur torride du moteur. De plus, l'entreprise avait besoin de millions de ces entretoises et les voulait à moindre coût !

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Les options d'estampage de précision

Il s'avère que la réalisation d'une bague d'espacement parfaitement plate était un véritable défi, et le constructeur automobile a eu du mal à trouver une pièce dont il était sûr qu'elle ne se déformerait pas dans les conditions du moteur.

Tout d'abord, le constructeur automobile s'est adressé à une entreprise d'emboutissage de précision pour la fabrication de l'entretoise. L'emboutissage de l'anneau dans une feuille semblait initialement être la méthode parfaite, produisant une pièce plate avec un grain horizontal. Cependant, lors des tests, la pièce n'a pas pu maintenir sa planéité, certaines courbes se produisant toujours le long du corps; de plus, le bord embouti de la pièce serait déformé.

Ensuite, le constructeur automobile a essayé un fournisseur qui fabriquerait les bagues d'espacement par découpe fine, un processus de formage de précision des métaux qui est un hybride des méthodes d'emboutissage et d'extrusion à froid. Le découpage fin utilise une presse hydraulique à triple mouvement et un outillage spécialement conçu pour produire des pièces avec des bords entièrement cisaillés et à coupe droite.

Pour l'application d'entretoise du constructeur automobile, la méthode de découpe fine a produit un périmètre cisaillé plus proprement que l'estampage de précision conventionnel. Cependant, en plus d'avoir un coût un peu plus élevé que l'estampage de précision conventionnel, le découpage fin ne produisait pas une planéité qui pouvait être maintenue dans le temps. Le constructeur automobile a également découvert que la direction du grain de ces processus leur posait des problèmes de durée de vie.

La troisième option est le charme

Enfin, le constructeur automobile s'est adressé à Metal Cutting pour explorer d'autres options permettant d'obtenir la planéité, l'arête vive et le diamètre extérieur sans distorsion appropriés pour leur bague d'espacement. Nous avons adopté une approche différente de celle des fournisseurs précédents, suggérant l'utilisation de tubes - soit extrudés, soit à l'aide d'une tige solide ou d'un tube plus gros tiré à travers une matrice pour obtenir le bon ID - pour produire un anneau qui a ensuite été coupé avec précision à la bonne épaisseur requis pour l'entretoise.

Contrairement à l'estampage et au découpage fin, la découpe de précision a produit une structure de grain dans la direction d'étirage du tube qui a réduit le risque de déformation au fil du temps par rapport à un grain plat. Là où l'emboutissage et le découpage fin pouvaient provoquer des arrachements et des bavures là où le matériau était cisaillé, la coupe de précision produisait des rayons d'angle aigus. Capable de fournir une coupe sans bavure de matériaux très fins sans déformation ni distorsion d'extrémité, la coupe de précision a également maintenu des tolérances serrées tout en offrant les dimensions dont le constructeur automobile avait besoin pour son entretoise très fine.

En fin de compte, la coupure de précision s'est avérée être l'option "heureuse pour toujours" pour cette application. Alors qu'au départ, le processus ne serait pas aussi peu coûteux que l'estampage ou le découpage fin, le coût en valait la peine par rapport aux frais de remplacement si le volet révolutionnaire du constructeur automobile avait été installé avec une entretoise qui était destinée à échouer - pas une fois, mais des millions de fois.