Conseils d'expert pour la conception de pliage tôle : forme, résistance et précision

Le pliage est une forme de déformation, l'un des trois procédés primaires de la fabrication de tôle ; les deux autres étant la découpe et l'assemblage. Le pliage se fait en maintenant la pièce en position à l'aide de pinces ou matrices et en appliquant stratégiquement une force sur une zone de la pièce. La force appliquée doit dépasser la limite d'élasticité du matériau pour causer la déformation plastique de la pièce. Ce processus résulte en une forme en V, en U, ou en canal sur un axe, créant une nouvelle géométrie de pièce. Le pliage change la forme mais le volume de la pièce reste le même.

Types de pliage de tôle

Il existe diverses méthodes pour le pliage de tôle. Elles sont :

Pliage à l'air (Air bending) : Cette méthode utilise deux matrices ; la matrice supérieure (aussi appelée poinçon) et la matrice inférieure. La matrice inférieure a une ouverture en V. Le poinçon force la tôle dans la matrice inférieure. Le pliage à l'air n'est pas aussi précis que les autres méthodes.

Frappe à fond (Bottoming) : Dans cette méthode, la tôle est pressée sur la surface de la matrice par le poinçon. Le métal prend alors l'angle final, identique à celui de la matrice. Pour des tôles d'environ 3 mm d'épaisseur, la largeur optimale pour l'ouverture en V est de 6x l'épaisseur du matériau et environ 12x l'épaisseur pour des tôles de 12 mm.

Estampage (Coining) : Ceci est similaire au pliage à l'air. Cependant, la force utilisée est généralement 5 à 30 fois la force pour le pliage à l'air. Cela donne une précision bien plus élevée.

Pliage par pliage (Folding) : Des poutres de serrage sont utilisées pour maintenir le côté le plus long du métal. La poutre est libre de monter et plier la tôle autour d'un profil de pliage. Les angles de pliage négatifs et positifs sont possibles.

Essuyage (Wiping) : Le côté le plus long de la tôle est serré, et un outil monte et descend, pliant le métal autour du profil de pliage. L'essuyage est relativement plus rapide que le pliage mais a une tendance plus élevée à produire des rayures ou endommager la tôle.

Pliage rotatif (Rotary bending) : La matrice supérieure est faite d'un cylindre libre de rotation. La forme finale du pli est découpée dedans, et une matrice inférieure correspondante. Quand les rouleaux contactent la tôle, elle tourne. Le processus plie la tôle.

Pliage en décalage (Joggle bending) : C'est un pliage décalé. Les deux plis opposés sont à moins de 90 degrés chacun. Une âme neutre sépare les plis opposés.

Conseils de conception pour le pliage

Pour assurer un pliage sans accroc et éviter la déformation, les 10 conseils suivants sont vitaux lors de la conception.

1. Épaisseur de la pièce

Les pièces doivent avoir une épaisseur de paroi uniforme tout au long. Xometry Europe est capable de fabriquer des pièces en tôle pliée jusqu'à 6,35 mm d'épaisseur, mais cette tolérance dépend principalement de la géométrie.

2. Dégagement pour trous et fentes

La distance des trous par rapport au pli doit être d'au moins 2,5x l'épaisseur du matériau. Les fentes nécessitent plus de dégagement. Les fentes doivent être placées à une distance d'au moins 4x l'épaisseur du matériau des bords de pli. C'est parce que les trous et fentes sont susceptibles de se déformer quand placés près d'un pli. Aussi, pour éviter un effet de bombement, placez ces caractéristiques à une distance d'au moins 2x l'épaisseur du matériau des bords de la pièce.

3. Rayon de pliage

Le rayon des plis doit être d'un minimum de 1x l'épaisseur du matériau pour empêcher les pièces de se fracturer ou se déformer. Aussi, le rayon de pliage doit être maintenu constant pour minimiser les coûts.

Tous les plis dans le même plan doivent être conçus dans une direction pour éviter la réorientation de la pièce. Cela économise à la fois argent et temps.

Les pièces grandes et épaisses ne devraient pas avoir de petits plis en raison de la forte tendance à devenir imprécises. En règle générale, le rayon de pliage intérieur doit être au moins égal à l'épaisseur du matériau.

4. Boucles (Curls)

Le rayon extérieur des boucles doit être d'au moins deux fois l'épaisseur du matériau.

De plus, la distance des trous par rapport aux boucles doit être d'au moins le rayon de la boucle plus l'épaisseur du matériau. Les autres plis doivent être placés à l'écart de la boucle à une distance d'au moins 6x l'épaisseur du matériau plus le rayon de la boucle.

5. Dégagement pour fraisage (countersink)

Les fraisures sur pièces tôle sont généralement produites avec des outils manuels. Elles ne doivent pas être plus profondes que 0,6x l'épaisseur du matériau. Cela signifie que la profondeur maximale d'une fraisure dans un matériau de 10 mm d'épaisseur doit être de 6 mm.

De plus, les fraisures doivent avoir une distance minimale de 3x l'épaisseur du matériau d'un pli, 4x d'un bord, et 8x les unes des autres.

6. Ourlets (Hems)

Les ourlets sont des plis créés au bord des pièces pour créer un bord sûr et arrondi. Il existe trois designs d'ourlets avec différentes règles de conception.

Pour les ourlets ouverts, le diamètre intérieur minimum doit être au moins égal à l'épaisseur du matériau, car des diamètres plus grands causeront une perte de circularité. Pour assurer un pliage parfait, la longueur de retour doit être de 4x l'épaisseur du matériau.

Les ourlets en goutte d'eau (teardrop) doivent aussi avoir un diamètre intérieur minimum égal à l'épaisseur du matériau. L'ouverture doit être d'un minimum de ¼x l'épaisseur du matériau, tandis que la longueur de course doit être d'au moins 4x l'épaisseur du matériau suivant le rayon.

7. Côtés chanfreinés

Les chanfreins sur les brides doivent laisser assez de place pour les plis afin d'éviter des pièces déformées.

8. Plis adjacents

Les plis successifs doivent être évités sauf quand absolument nécessaires. Un problème courant pour les plis successifs est la difficulté à adapter les pièces déjà pliées sur la matrice. Cependant, quand inévitable, la partie intermédiaire doit être plus longue que les brides.

9. Dégagement pour encoches et languettes

La distance encoche-pli doit être d'au moins 3x l'épaisseur du matériau plus le rayon du pli. Les languettes, d'autre part, doivent être à 1 mm ou l'épaisseur du matériau l'une de l'autre, la valeur la plus grande étant retenue.

10. Coupes de décharge (Relief cuts)

Les coupes de décharge sont essentielles pour éviter le bombement et la déchirure aux plis. La largeur des coupes de décharge doit être au moins égale à l'épaisseur du matériau, et la longueur doit être plus longue que le rayon du pli.

Calcul de la force de pliage requise

Différents facteurs entrent en jeu pour créer le bon pli dans une pièce. Ceux-ci incluent :

• Résistance au pliage du matériau
• Degré de pliage
• Épaisseur de la pièce
• Angle de pliage
• Rayon interne
• Ouverture de la matrice en V
• Bord interne minimum

Le graphique ci-dessous peut être utilisé pour calculer la force de pliage requise pour plier en V de l'acier doux S235 de différentes épaisseurs, dans différentes formes, à un angle de 90°. L'acier doux S235 a une résistance au pliage de 42 kg/mm². Les paramètres variables sont les suivants.

• S (mm) – Épaisseur de la pièce
• V (mm) – Ouverture de la matrice en V
• B (mm) – Bord interne minimum
• Ri (mm) – Rayon interne

Conclusion

Chez Xometry Europe, nous offrons des services de pliage et fabrication de tôle de haute précision, rapides et de qualité pour la création de pièces en tôle comme l'aluminium, l'acier, les alliages de cuivre, et bien d'autres. En utilisant des techniques de pliage automatisées, nous garantissons haute précision et qualité des pièces finies.

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