Tôle : Types, Usages et Essentiels de Fabrication

La tôle est l'un des métaux les plus importants et connus dans le monde de l'ingénierie, car elle sert à de multiples usages dans notre vie quotidienne. La tôle est très courante : on la voit sur les voitures, machines, façades de maisons, meubles. Elle est surtout utilisée pour des pièces servant de boîtiers ou d'enveloppes.

Dans cet article, nous examinerons en profondeur les matériaux de tôle, types, dimensions et épaisseurs, applications, tôles laminées à chaud et à froid, et enfin les procédés de formage de la tôle.

Un ingénieur doit connaître les mesures standard, les matériaux, les différences de fabrication, les propriétés et les méthodes de formage avant de les appliquer à tout projet.

Les tôles sont formées par un procédé industriel en pièces minces et plates, principalement utilisées par les métallurgistes. Elles peuvent être découpées et pliées en différentes tailles et formes, ce qui les rend applicables à divers projets de fabrication.

Applications

Historiquement, la tôle servait pour les armures de plaques portées par la cavalerie et était largement utilisée à des fins décoratives.

Les applications de la tôle incluent : carrosseries d'automobiles et de camions, tables médicales, fuselages et ailes d'avions, toitures de bâtiments (architecture), et bien d'autres.

La tôle en fer et autres matériaux à haute perméabilité magnétique trouve de bonnes applications dans les machines électriques et transformateurs.

Feuille, Tôle et Plaque

Ces métaux se déclinent en différentes épaisseurs : les feuilles extrêmement minces sont considérées comme feuille (foil) ou métal en feuille (leaf). Les tôles plus épaisses que 6 mm (0,25 po) sont considérées comme plaque ou acier de construction. Elles sont disponibles en pièces plates ou en bandes enroulées. Les bobines sont formées en faisant passer une bande continue de métal dans une cisaille à bobiner. Les feuilles de métal (foil) sont souvent produites en aluminium, avec une épaisseur généralement jusqu'à 0,2 mm.

Types de tôles

Voici les types de tôles et les matériaux dont elles sont faites :

Matériaux

Différents matériaux peuvent être transformés en tôle : aluminium, cuivre, laiton, étain, nickel, titane. Certains métaux précieux créent des tôles à usage décoratif : argent, or, platine. Le choix de la tôle pour un projet dépend de l'application et des exigences du produit.

Certains matériaux ont des propriétés mécaniques similaires à d'autres métaux du projet. Par exemple, la tôle d'acier a une haute résistance à la traction et une grande durabilité, la rendant adaptée aux machines et travaux de construction.

Acier inoxydable

L'acier inoxydable se décline en trois nuances : la nuance 304 est la plus courante. Elle offre une bonne résistance à la corrosion tout en conservant formabilité et soudabilité. Finitions disponibles : #2B, #3, #4.

La nuance 316 possède une résistance à la corrosion et une résistance à haute température supérieures à la 304. Elle est utilisée pour équipements chimiques, applications marines, et pièces comme pompes, vannes, etc.

La nuance 410 est traitable thermiquement, mais sa résistance à la corrosion est inférieure aux précédentes. Elle est largement utilisée pour la coutellerie.

Populaire, la nuance 430 est une alternative à faible coût comparée aux nuances 300. Elle est choisie quand la haute résistance à la corrosion n'est pas critique. Utilisée pour les produits d'électroménager.

Aluminium

L'aluminium est un autre métal populaire pour la tôle grâce à sa flexibilité, son rapport coût-efficacité, sa large gamme d'options et autres propriétés. Il se décline en quatre nuances :

1100-H14, 3003-H14, 5052-H32, 6061-T6

• 1100-H14 : aluminium pur, haute résistance chimique et aux intempéries. Soudable et assez ductile pour l'emboutissage profond, mais faible résistance. Applications : équipements de traitement chimique, bijouterie, réflecteurs légers.
• 3003-H14 : quand le faible coût et la formabilité priment. Plus résistant que le 1100, résistant à la corrosion et soudable. Utilisé pour boîtes aux lettres, pièces filées et embouties, armoires, pales de ventilateur, estampage, etc.
• 5052-H32 : beaucoup plus résistant que le 3003 tout en conservant une bonne formabilité. Soudabilité et haute résistance à la corrosion aussi bonnes. Applications : châssis électroniques, vessels sous pression, réservoirs.
• 6061-T6 : la nuance supérieure, alliage d'aluminium structural traité thermiquement courant. Soudable, résistant à la corrosion et plus résistant que le 5052. Cependant, une certaine résistance est perdue au soudage et il n'est pas formable. Utilisé surtout dans les structures aéronautiques modernes.

Laiton

Le laiton est un alliage de cuivre, aussi utilisé comme tôle. Il a de bonnes propriétés : conductivité, formabilité, résistance à la corrosion et plus de résistance.

Le problème des tôles en laiton est la variation des propriétés des bobines entrantes. Le matériau a connu un taux de rebut élevé en raison d'un comportement incohérent en production. Bien qu'il existe des méthodes de test discriminantes pour la formabilité des tôles entrantes.

Épaisseur des tôles

L'épaisseur des tôles est spécifiée en millimètres partout dans le monde. Aux États-Unis, on utilise couramment une mesure traditionnelle non linéaire appelée « gauge » (calibre) : plus le numéro de gauge est grand, plus le métal est fin.

Les tôles d'acier les plus courantes vont du gauge 30 au gauge 7 environ. Le gauge diffère entre métaux ferreux et non ferreux. Pour les non-ferreux comme le cuivre, l'épaisseur se mesure en onces, représentant le poids du cuivre. Les pièces de tôle doivent maintenir une épaisseur uniforme pour un résultat idéal.

Tôle laminée à chaud et à froid

Les deux façons de produire la tôle sont le laminage à chaud et à froid. Des recherches montrent que les tôles et plaques sont laminées à chaud pour des raisons de coût-efficacité. Dans la construction d'aciers, le laminage à froid ne va que jusqu'à 3 mm. Pour l'acier inoxydable, le laminage à chaud commence à 3 mm et couvre la tôle avec le laminage à froid, c.-à-d. jusqu'à 6 mm.

Les ingénieurs doivent différencier ces deux procédés pour des raisons de précision. Les aciers laminés à froid sont préférés car la dimension finale peut être contrôlée. En revanche, dans les aciers laminés à chaud, la taille et la forme peuvent changer après refroidissement, entraînant un léger retrait.

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