Principales Techniques de Formage de Tôle pour l'Ingénierie Moderne

La tôle est l'un des matériaux les plus essentiels utilisés dans presque toutes les applications qui nous entourent aujourd'hui. Elle existe en différents types aux propriétés variées, ce qui rend ses processus de formage et ses usages très vastes. On retrouve la tôle dans les carrosseries d'automobiles et de camions, les tables médicales, les fuselages et ailes d'avions, les toitures de bâtiments (architecture), et bien d'autres applications.

Le choix d'un processus de formage spécifique dépend du résultat recherché. Beaucoup des méthodes décrites ci-dessous donnent des résultats similaires, mais leurs coûts peuvent varier selon les tailles de lots, la disponibilité et la précision désirée.

Aujourd'hui, nous examinerons en profondeur les différentes méthodes de formage de tôle et leur mise en œuvre.

Procédés de formage de la tôle

Bien qu'il existe une grande variété de services de production métallique, l'essentiel est de trouver la solution adaptée à vos besoins tout en restant rentable. Les informations ci-dessous visent à vous y aider. Voici les différents types de procédés de formage de tôle :

Pliage

Le pliage s'obtient lorsqu'une tôle est pliée sous contrainte pour prendre la forme désirée. On plie jusqu'à atteindre la déformation plastique, ce qui empêche le métal de reprendre sa forme initiale.

Le pliage peut se faire avec un matrice en V, d'où le terme « pliage en V ». C'est la forme la plus courante, donnant la forme désirée lorsqu'elle est utilisée avec une presse à poinçon. Ce pliage sert à créer des brides et des corrugations. Une autre méthode courante est le pliage de bord, utilisant une matrice d'essuyage et un poinçon.

Laminage (Rolling)

Ce procédé de formage de tôle vise à réduire l'épaisseur globale de la tôle et à la rendre plus uniforme. Pour ce faire, le matériau passe entre un jeu de rouleaux, selon la température (laminage à chaud ou à froid). En laminage à chaud, la température pour l'acier est d'environ 1400 °F (760 °C). Cela permet d'obtenir une épaisseur de 1/16 à 5/16 de pouce. En laminage à froid, le processus se fait à température ambiante. La tôle peut ensuite être décapée à l'acide et traitée thermiquement pour obtenir une belle finition.

Ce procédé permet aussi d'obtenir des courbes à grand rayon, au lieu d'utiliser des presses plieuses. Il permet d'obtenir un grand rayon uniforme sans travail manuel continu.

Décambrage

Le décambrage de tôle consiste à éliminer le cambre (courbure horizontale) d'une tôle. Une tôle, surtout sous forme de bandes, présente une courbure horizontale lorsqu'elle est aplanie. Cette courbure est supprimée en aplatissant les bords pour éliminer le cambre. La force est appliquée sur les bords déformés, et non sur la face, pour la redresser. Cela se fait généralement sur des sections de longueur limitée.

Poinçonnage

C'est une technique très courante pour percer des trous dans la tôle. Elle utilise un poinçon et une matrice de poinçonnage, avec un jeu très faible entre les deux. S'ils se rencontrent, le matériau est pressé entre eux et, sous une force suffisante, le trou est découpé. Ce procédé est relativement peu coûteux en grandes quantités et permet de poinçonner des trous dans des bandes comme dans des tôles.

On peut réaliser des trous de différentes tailles, mais il est recommandé que le diamètre des trous soit supérieur à l'épaisseur du matériau. Sur les alliages robustes, le diamètre et l'épaisseur du matériau poinçonné doivent être différents.

Emboutissage profond

Ce procédé de formage de tôle se produit lorsque la forme de la tôle est modifiée en plusieurs étapes à l'aide d'une série de matrices. On parle d'emboutissage profond si la profondeur de la pièce formée dépasse le diamètre initial de la tôle. Il est surtout utilisé pour la production en grande série, transformant la tôle en éviers, réservoirs, pièces automobiles, etc.

Étirage (Expanding)

L'étirage consiste à faire passer une tôle à travers un objet perforant qui la découpe et l'étire en un motif. Un maillage en forme de losange est utilisé car il offre des avantages structurels supérieurs. Couramment employé pour produire des clôtures, plateformes, passerelles, caillebotis, etc. Ce procédé donne un produit auto-drainant et résistant, capable de supporter la charge prévue. Les produits étirés sont souvent utilisés là où le passage d'air ou de liquide est nécessaire, mais où les grosses particules doivent être bloquées, par exemple pour le tamisage.

Bourdonnage (Curling)

La méthode de bourdonnage est utilisée pour former un bord en anneau sur une tôle. Elle sert aussi à éliminer les arêtes vives et à augmenter le moment d'inertie près de l'extrémité bourdonnée.

Il y a une différence entre le bord boudonné courant et le bord en forme de larme (hem). Dans le bourdonnage, le bord initial est enroulé dans le cercle formé, alors que dans le hem en larme, le bord initial reste ouvert.

Le bourdonnage se classe encore en rouleau décentré et centré. Le rouleau décentré a son centre au-dessus du niveau de la tôle, tandis que le rouleau centré a son centre au même niveau que la tôle.

Roulage à la roue anglaise (Wheeling)

Dans ce procédé, une roue anglaise (English wheel) étire et courbe des tôles planes pour obtenir les formes requises. Le roulage à la roue anglaise requiert une main-d'œuvre hautement qualifiée, ce qui le rend coûteux. Cependant, il ne convient pas à la production de masse ; il sert principalement à produire des pièces personnalisées à faible volume. Il est aussi utilisé pour les pièces de tôle d'avions et de prototypes automobiles. Le travail se fait par étapes, et à chaque étape l'opérateur compare la pièce formée à la forme originale.

Hydroformage

L'hydroformage est une méthode avancée de formage de la tôle en formes désirées, y compris formes conventionnelles. On place le métal sur une matrice et on utilise un fluide à haute pression pour former la tôle. Les avantages : création de pièces plus complexes en moins de temps, coût réduit car moins de travail, compatibilité avec presque tous les matériaux (acier inoxydable, laiton, acier au carbone, etc.).

Filage (Ironing)

Ce procédé s'applique quand l'épaisseur de la tôle doit être réduite dans certaines zones. Il aide le fabricant à obtenir une épaisseur de paroi uniforme lors de l'emboutissage profond. Le filage est souvent utilisé pour fabriquer des canettes de soda, car la paroi doit être amincie à une épaisseur prédéterminée. 2 à 3 opérations de filage avec différentes matrices sont nécessaires pour créer l'épaisseur désirée sur des canettes en aluminium. Le procédé est réalisé en combinaison avec l'emboutissage profond.

Découpe laser

Quand on parle de découpe dans le formage de tôle, le laser est souvent utilisé. Dans la plupart des cas, des machines CNC découpent des formes spécifiques. Le procédé est précis et la finition extrêmement lisse. La découpe laser offre de la flexibilité, l'un de ses avantages. Il est aussi possible de découper des pièces extrêmement complexes.

Usinage photo-chimique

Ce procédé contrôle la corrosion sur les pièces de tôle selon les exigences. Il utilise un agent chimique et un photorésist pour donner sa forme à la tôle. Développé dans les années 60, c'est une méthode relativement peu coûteuse aujourd'hui. Ses avantages : peut découper n'importe quel métal, idéal pour la production de masse. Tout comme la découpe laser, l'usinage photo-chimique est extrêmement précis et offre une finition lisse. Utilisé pour fabriquer des mailles fines, ouvertures, éléments chauffants flexibles, joints métalliques, contacts électriques et bijoux.

Pliage sur presse plieuse

Le pliage sur presse plieuse courbe une longue tôle autour d'un axe droit traversant le matériau. L'opération peut sembler simple, mais le pliage de précision est une tâche difficile.

Les propriétés du matériau, la presse et l'outillage doivent être pris en compte pour compenser le retour élastique (spring-back). Le pliage sur presse plieuse convient parfaitement aux petites pièces, ce qui le rend adapté aux petites comme aux grandes pièces.

Formage incrémental

Le formage incrémental est un procédé de travail des métaux qui donne une forme certaine à la tôle. Bien qu'il ne soit viable que pour de faibles volumes, car la pièce est formée par étapes incrémentales. Dans ce procédé, des modifications peuvent être apportées rapidement au produit sans trop de difficulté. Le formage incrémental est plus flexible. Il offre des résultats similaires à l'emboutissage profond, rendant les poinçons et matrices inutiles.

C'est tout pour cet article « procédés de formage de tôle ». J'espère que vous avez apprécié la lecture ; si c'est le cas, commentez et partagez avec d'autres étudiants. Merci !