Avant de choisir de travailler avec un nouveau processus de fabrication, il est important de comprendre les fondamentaux de la technologie. Autrement dit, vous devez vous familiariser avec ce que c’est, comment ça fonctionne et ses différents avantages. Dans cet article, nous aborderons les bases de la fabrication de tôlerie. Nous visons à éclairer cette technique de production métallique avec de nombreuses applications dans de nombreux secteurs.
Qu’est-ce que la Fabrication de Tôlerie ?
La fabrication de tôlerie désigne la transformation de feuilles métalliques plates en produits et structures métalliques. En général, cette technique implique la transformation de différents types de tôles métalliques en pièces et composants. C’est aussi un processus polyvalent qui peut créer une large gamme de composants métalliques en aluminium, acier, acier inoxydable, cuivre et laiton.
Dans la fabrication de tôlerie, différentes techniques sont généralement combinées pour produire la pièce désirée. Les processus de base comprennent la découpe, le pliage, le poinçonnage, l’estampage, la soudure et la finition. Ces techniques se complètent mutuellement et jouent un rôle vital dans la réalisation réussie d’un projet.
De plus, il est peu probable que vous passiez une journée sans rencontrer des produits de tôlerie. Que vous soyez chez vous, au travail ou en déplacement, il est fort probable que vous trouviez ces produits partout. Cela témoigne de la durabilité, de la polyvalence et de l’omniprésence de la fabrication métallique.
Le Processus de Création de Pièces en Tôle Métallique
La fabrication de tôlerie peut être complexe et difficile à comprendre pour de nombreuses personnes, ce qui entraîne des attentes irréalistes et des exigences pour un projet. Il est important de noter que le processus de création de pièces métalliques comprend plusieurs étapes du début à la fin.
L’Idee
Chaque processus de prototypage rapide commence par une idée, et la conception de tôlerie ne fait pas exception. Elle commence par les concepts de base de ce que vous souhaitez en tant que concepteur. Vous pouvez les mettre approximativement sur papier pour fournir des exigences réalistes pour votre projet. Cela peut également impliquer la conception d’un modèle 3D du composant souhaité. Le modèle comprend souvent des exigences telles que l’épaisseur des parois, les rayons de cintrage, l’orientation des trous, l’ajustement du cintrage, etc.
Création des Dessins d’Ingénierie
Après la réalisation d’un modèle 3D, il est nécessaire de créer des dessins pour la fabrication. Avant que tout travail puisse commencer, les ingénieurs doivent développer des plans. Ces plans détermineront les spécifications de la tôle métallique nécessaire pour réaliser les dessins initiaux.
Les dessins seront envoyés à l’atelier d’usinage. Ils comprennent généralement toutes les informations de fabrication telles que la sélection des matériaux, la finition de surface, etc.
Analyse de Fabricabilité
Les dessins, ainsi que d’autres calculs associés, seront vérifiés pour s’assurer qu’ils respectent les exigences et les spécifications. En suivant une stratégie de DfM (Design for Manufacturing), il est possible de se concentrer sur la simplification des conceptions et la réduction possible du nombre de pièces. Cette analyse suggère la normalisation des pièces pour différentes applications.
De plus, les ingénieurs obtiendront des informations pour développer des conceptions qui peuvent être facilement fabriquées. Une fois l’analyse de la fabricabilité terminée, il y aura un plan final avec des calculs approfondis des niveaux de contrainte/déformation et des limitations de charge. Les informations contenues dans ce plan détermineront le processus de fabrication de tôlerie.
Développement de Prototype
Une fois que vous avez un modèle de conception de tôlerie, les ingénieurs réalisent plusieurs processus pour maintenir la géométrie du composant. Ces méthodes comprennent la découpe, le pliage, le poinçonnage, l’estampage et la soudure. Les finitions de surface contribuent également à améliorer l’esthétique du prototype créé. Il est important de suivre ces étapes les unes après les autres. Se précipiter à travers le processus ou sauter une étape peut compromettre la qualité et l’intégrité du produit final.
Test de Prototype
Après avoir développé le prototype, les clients l’évaluent pour s’assurer qu’il répond à leurs exigences. Les tests peuvent également impliquer l’utilisation de ces composants dans des conditions réelles. De plus, l’évaluation peut être effectuée en demandant aux utilisateurs de donner leur avis sur les produits.
Production à Grande Échelle
Un prototype qui passe les tests et répond aux spécifications requises entre en production en série.
Les Processus Courants de Fabrication de Tôlerie
Chaque pièce doit ensuite passer par les processus de fabrication de métal nécessaires pour transformer les conceptions en composants fonctionnels tridimensionnels. Les points suivants couvrent les processus les plus courants.
Découpe
La découpe est généralement la première étape de la fabrication de tôlerie. Elle implique l’utilisation d’outils spécialisés, tels que des cisailles ou des découpeuses laser, pour découper la tôle métallique dans la forme souhaitée.
Plus précisément, la découpe des tôles métalliques est possible à l’aide de cisailles, qui utilisent des forces de cisaillement pour traverser le métal. Il y a trois options impliquées dans ce type de découpe – le cisaillement, le poinçonnage et l’évidement. D’autre part, les fabricants de tôle métallique effectuent également des découpes sans cisaillement. Il s’agit du processus idéal pour les projets industriels nécessitant une découpe de précision et des délais de livraison plus rapides.
De plus, la découpe laser est la méthode privilégiée pour obtenir des coupes de haute qualité. Nous vous recommandons donc de faire appel à un service de découpe laser professionnel de tôlerie. Nous considérons que ce processus convient mieux aux applications industrielles. La découpe laser permet d’obtenir un haut degré de précision (+/- 0,1 mm) et est rapide.
Pliage
Le pliage peut créer une large gamme de formes et d’angles, des plis simples à des formes complexes nécessitant plusieurs plis. De plus, le pliage est un processus rentable qui permet de fabriquer des pièces en grande quantité avec une qualité constante.
Le processus implique l’utilisation d’une presse plieuse pour plier la tôle métallique selon un angle ou une forme souhaitée. Même si le pliage peut sembler simple aux yeux non avertis, c’est un processus plutôt complexe qui nécessite un fabricant hautement qualifié. Cela est principalement dû à l’apparition du “ressort”, qui est le terme désignant le fait que le métal tente inévitablement de retrouver sa structure plate d’origine après le pliage. Pour surmonter ce problème, les opérateurs doivent surplier la pièce de sorte que l’angle de ressort soit l’angle souhaité.
Poinçonnage
Le poinçonnage est une technique précieuse pour une large gamme de tôles métalliques. Pendant le processus de poinçonnage, les fabricants pressent le poinçon à travers la tôle métallique, créant un trou de la forme et de la taille souhaitées, et positionnent la matrice sous la tôle métallique pour collecter les déchets créés par le trou. En plus de créer des trous, le poinçonnage peut également réaliser des indentations dans la tôle métallique et créer des caractéristiques telles que des embossages ou des fraisures.
Chez RapidDirect, nous proposons des capacités de poinçonnage CNC pouvant créer des trous jusqu’à 50 mm de diamètre. Cette technique permet un poinçonnage précis et efficace, garantissant que le produit final répond à toutes les spécifications et normes requises.
Soudage
Le soudage est un processus essentiel dans la fabrication de tôlerie qui consiste à assembler des pièces métalliques pour créer une seule pièce. Il existe différentes techniques de soudage, notamment le soudage à l’arc électrique, le MIG et le TIG.
Bien que les techniques de soudage diffèrent dans leur approche, elles servent toutes le même objectif de joindre des pièces métalliques en faisant fondre les bords des pièces et en ajoutant du matériau d’apport. Ce processus crée une liaison métallurgique entre les pièces, les fusionnant solidement. Le soudage est nécessaire uniquement si un produit comporte deux composants ou plus distincts.
Assemblage
L’assemblage est la dernière étape du processus de fabrication de tôlerie, qui permet de créer des structures et des composants métalliques complexes. En utilisant les bonnes méthodes et techniques, les fabricants de tôlerie peuvent créer des produits de haute qualité qui répondent à toutes les spécifications et normes requises.
L’assemblage peut être réalisé par diverses méthodes, notamment l’assemblage mécanique, le soudage et le collage adhésif. L’assemblage mécanique utilise des boulons, des vis ou d’autres fixations pour fixer les pièces métalliques ensemble. Le soudage crée une liaison permanente entre les pièces, garantissant que le produit final est solide et durable. Le collage adhésif convient aux assemblages temporaires et permanents et est souvent utilisé pour créer des structures légères ou pour des applications où le soudage n’est pas possible.
L’assemblage peut être un processus complexe qui nécessite un haut niveau de compétence et d’expertise. Il est essentiel d’assembler toutes les pièces correctement et solidement pour éviter tout problème avec le produit final.
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Sélection des Matériaux pour la Fabrication de Tôlerie
Le choix du bon matériau est un aspect crucial du processus de fabrication, car il peut avoir un impact sur la qualité, la durabilité et les performances du produit final. Avec une large gamme de matériaux disponibles, chacun avec ses propriétés et avantages uniques, choisir le bon matériau peut être une tâche ardue. Cette section donne un aperçu de certains des matériaux les plus courants pour les pièces métalliques.
-Stainless Steel – Il existe plusieurs types d’acier inoxydable parmi lesquels vous pouvez choisir. Ils peuvent être en acier inoxydable austénitique. Ce sont des métaux non magnétiques avec des niveaux élevés de nickel et de chrome. Ils sont largement utilisés en raison de leur résistance à la corrosion et de leur formabilité. L’acier inoxydable ferritique, en revanche, est magnétique. Ils conviennent aux applications non structurales ou décoratives. L’acier martensitique donne également des produits solides et résistants à la corrosion.
-Hot Rolled Steel – Un type d’acier fabriqué lorsqu’une série de procédés de laminage (à plus de 1700 degrés Fahrenheit) crée de l’acier. Vous pouvez facilement former de tels aciers en grandes pièces en raison de leur flexibilité.
-Cold Rolled Steel – Il s’agit essentiellement d’un acier laminé à froid avec un traitement supplémentaire. Ils sont plus lisses et offrent des tolérances plus précises.
-Pre-Plated Steel – Il s’agit également de matériaux en tôle galvanisée. Ils sont revêtus d’un revêtement protecteur pour les empêcher de rouiller. Ils supportent également les méthodes de traitement de la tôle métallique grâce à une ductilité accrue.
-Aluminium – Un autre choix populaire pour les secteurs manufacturiers. Il dispose d’un excellent rapport résistance-poids. Il présente également de nombreuses caractéristiques qui l’aident à répondre à de nombreuses exigences d’application.
-Cuivre/Laiton – Travailler le laiton est facile, grâce à sa faible teneur en zinc. Les métaux en cuivre sont également dotés de couches d’oxyde protectrices pour éviter la corrosion. Les deux matériaux sont souhaitables dans les produits architecturaux pour leur aspect esthétique.
Sélection de la Finition de Surface pour la Fabrication de Tôlerie
Une bonne finition de surface peut considérablement améliorer l’apparence, la durabilité et la fonctionnalité du produit final. Que vous souhaitiez améliorer l’apparence de votre produit ou en améliorer les performances, comprendre les différentes options de finition de surface métallique disponibles est essentiel pour obtenir les résultats souhaités.
Certaines des finitions de surface que vous pouvez appliquer sur la tôle métallique sont les suivantes :
-Sablage – Cette méthode consiste à projeter du sable ou d’autres abrasifs contre la tôle métallique à grande vitesse. Ainsi, il confère aux pièces métalliques une texture mate pour les préparer à la finition.
-Polissage brillant – Dans cette méthode, une roue en tissu est utilisée pour polir la surface métallique, lui donnant un aspect brillant.
-Thermolaquage – Cela consiste à pulvériser directement de la peinture en poudre sur la pièce métallique. Cette dernière est ensuite cuite dans un four pour former une couche résistante à l’usure.
-Anodisation – L’anodisation permet de donner à un composant d’excellentes propriétés de résistance à la rouille. Elle améliore également la dureté et la durabilité de la surface.
-Revêtements chimiques – Il s’agit de finitions qui offrent une bonne conductivité et une bonne résistance à la corrosion. Ce processus de revêtement sert de base pour la peinture et donne une finition de surface dorée.
Considérations de conception pour la fabrication de tôlerie
Voici quelques caractéristiques de conception importantes à prendre en compte lors de la modélisation d’une pièce en tôle métallique :
-Épaisseur des parois : il est crucial d’obtenir une épaisseur uniforme pour produire des pièces de haute qualité. Les géométries comportant plusieurs épaisseurs de paroi nécessitent des tôles métalliques d’épaisseurs variables. Cela peut entraîner des problèmes d’alignement et d’orientation, résultant en des pièces inexacts et des temps de production plus longs. Il est donc essentiel de prendre soigneusement en compte la géométrie et l’épaisseur du matériau pour garantir que le produit final respecte les spécifications et les normes requises.
-Rayon de cintrage : il est important de garder le rayon de cintrage intérieur de la tôle métallique au moins égal à son épaisseur. Cela permet d’éviter les déformations et les fractions dans les pièces finales. Le maintien du rayon de cintrage de manière constante sur toute la pièce garantit une rentabilité et une bonne orientation.
-Allocation et déduction de cintrage : l’allocation de cintrage correspond à la quantité de matériau à ajouter aux longueurs réelles des pièces pour développer un patron plat. La déduction de cintrage correspond à la quantité de matériau à retirer de la longueur des flancs pour obtenir un patron plat.
-Facteur K : Le facteur K est un paramètre crucial qui détermine le rapport entre l’axe neutre et l’épaisseur du matériau. Cette valeur n’est pas constante et peut varier en fonction des propriétés physiques et de l’épaisseur des matériaux utilisés dans le processus de fabrication. Comprendre le facteur K est essentiel pour obtenir des cintrages précis et précis dans la tôle métallique.
-Orientation des trous et des fentes : Ces facteurs sont également très importants. Le diamètre des trous et des fentes doit être au moins égal à l’épaisseur de la tôle métallique. De plus, les trous doivent être espacés de manière raisonnable. Ils ne doivent jamais être trop proches du bord du matériau.
-D’autres caractéristiques à prendre en compte comprennent les ourlets, les encoches, les pattes, les roulages, les chanfreins et les calibres.
Conseils DfM pour la Fabrication de Tôlerie
Il est important de noter quelques conseils de conception efficaces pour une meilleure et plus rapide création des composants.
-Spécifier les tailles de trous, leur alignement et leur emplacement dans la conception de la pièce. Les diamètres des trous inférieurs à l’épaisseur de la tôle métallique peuvent entraîner de longues marques, une charge élevée des poinçons et une bavure excessive. Par conséquent, les diamètres des trous doivent être supérieurs à l’épaisseur du métal.
-De plus, la distance entre les trous doit être au moins deux fois l’épaisseur de la tôle métallique. Dans les cas où il doit y avoir un trou près du bord, l’espace entre le trou et le bord doit être au moins l’épaisseur de la tôle.
-L’ajout de collets et de dégagements de cintrage près des zones de perçage aide à renforcer les composants. Les structures de grains sont également importantes pour éviter les fissures dans les pièces avec des languettes ou des pattes. Les pattes ne doivent pas être parallèles à la direction du grain. Cela peut conduire à la formation de fissures. Au lieu de cela, elles doivent être perpendiculaires ou un peu moins de 45 degrés vers la direction du grain.
-Vous devez également garder les jeux poinçon-matrice importants pour éviter l’usure prématurée du poinçon. En outre, vous pouvez augmenter la rigidité en ajoutant des perles sur les plis et des chanfreins aux coins. De cette façon, vous pouvez réduire l’effet de retour élastique. Une pièce en tôle métallique peut facilement conserver sa planéité et sa résistance en faisant des coins autour des trous évasés.
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La fabrication de tôlerie est une science et un art. Sa vaste gamme de nuances et de techniques rend important qu’un fabricant de métal qualifié prenne en charge chaque projet. Maintenant que vous connaissez les bases de la conception de tôlerie, laissez un service professionnel s’occuper du reste !
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