Avant de choisir de travailler avec un nouveau processus de fabrication, il est important de comprendre les fondamentaux de la technologie. C’est-à-dire que vous devez vous familiariser avec ce que c’est, comment cela fonctionne et ses différents avantages. Dans cet article, nous allons aborder les bases de la fabrication de tôles métalliques. Nous avons pour objectif de mettre en lumière cette technique de production de métal qui trouve de nombreuses applications dans de nombreux secteurs industriels.
Qu’est-ce que la fabrication de tôles métalliques ?
La fabrication de tôles métalliques fait référence à la transformation de feuilles métalliques plates en produits et structures métalliques. Cette technique implique généralement la transformation de différents types de tôles métalliques en pièces et composants. C’est également un processus polyvalent qui peut créer une large gamme de composants métalliques en aluminium, acier, acier inoxydable, cuivre et laiton.
Dans la fabrication de tôles métalliques, différentes techniques sont généralement combinées pour produire la pièce souhaitée. Les processus de base comprennent la découpe, le pliage, le poinçonnage, l’estampage, le soudage et la finition. Ces techniques se complètent les unes les autres et jouent un rôle essentiel dans la réalisation réussie d’un projet.
De plus, il est peu probable que vous passiez une journée sans rencontrer des produits en tôle métallique. Ainsi, que vous soyez à la maison, au travail ou en déplacement, il est fort probable que vous trouviez ces produits partout. C’est la preuve de la durabilité, de la polyvalence et de l’omniprésence de la fabrication de métaux.
Le processus de création de pièces en tôle métallique
La fabrication de tôles métalliques peut être complexe et difficile à comprendre pour de nombreuses personnes, ce qui entraîne des attentes et des exigences irréalistes pour un projet. Il est important de noter que le processus de création de pièces métalliques implique plusieurs étapes, du début à la fin.
L’idée
Chaque processus de prototypage rapide commence par une idée, et la conception de tôles métalliques ne fait pas exception. Cela commence par des concepts de base de ce que vous souhaitez en tant que concepteur. Vous pouvez esquisser ces idées 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, le rayon de pliage, l’orientation des trous, la tolérance de pliage, et plus encore.
Création de dessins d’ingénierie
Après l’achèvement 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 sont ce qui sera envoyé à l’atelier d’usinage. Les dessins incluent souvent toutes les informations de fabrication telles que la sélection des matériaux, la finition de surface, et plus encore.
Analyse de la fabriquabilité
En plus d’autres calculs connexes, les dessins seront vérifiés à nouveau pour s’assurer qu’ils respectent les exigences et les spécifications. Suivre une stratégie de DfM (Design for Manufacturability) aide à se concentrer sur la simplification des conceptions et la réduction possible du nombre de pièces. Une telle analyse suggère une standardisation des pièces pour diverses applications.
De plus, les ingénieurs obtiendront des informations pour développer des conceptions pouvant être facilement fabriquées. Une fois l’analyse de la fabriquabilité terminée, il y aura un dessin définitif avec des calculs approfondis des niveaux de contrainte/déformation et des limitations de charge. Les informations disponibles détermineront le processus de fabrication de la tôle métallique.
Développement de prototype
Une fois qu’il y a un modèle de conception de tôle métallique, les ingénieurs réalisent plusieurs processus pour maintenir la géométrie de la pièce. Ces méthodes comprennent la découpe, le pliage, le poinçonnage, l’estampage et le soudage. Les finitions de surface aident également à améliorer l’esthétique du prototype créé. Il est important de suivre ces étapes les unes après les autres. Se précipiter dans le processus ou sauter une étape peut compromettre la qualité et l’intégrité du produit final.
Test du prototype
Après avoir développé le prototype, les clients l’évaluent ensuite 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 réalisée en demandant aux utilisateurs de donner leur avis sur les produits.
Production en série
Un prototype qui réussit les tests et répond aux spécifications requises passera en production de pièces en série.
Les types courants de processus de fabrication de tôles métalliques
Chaque pièce doit ensuite passer par les processus de fabrication de métal nécessaires pour donner vie aux 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 tôles métalliques. Elle implique l’utilisation d’outils spécialisés, tels que des cisailles ou des découpeurs laser, pour découper la tôle de métal dans la forme souhaitée.
Pour être précis, la découpe des tôles métalliques peut se faire à l’aide de cisailles, qui utilisent des forces de cisaillement pour couper le métal. Il existe trois options dans ce type de découpe : le cisaillage, le poinçonnage et l’emboutissage. D’autre part, les fabricants de tôles métalliques effectuent également une découpe sans cisaillement. Il s’agit du processus idéal pour les projets industriels nécessitant des découpes de précision et des délais de réalisation plus rapides.
De plus, la découpe au laser est la méthode préférée pour obtenir des découpes de haute qualité. Nous vous recommandons donc de faire appel à un service professionnel de découpe laser de tôles métalliques. Nous considérons que ce processus convient mieux aux applications industrielles. La découpe au laser permet d’obtenir un degré de précision élevé (+/- 0,1 mm) et est rapide.
Pliage
Le pliage peut créer une large gamme de formes et d’angles, des plis simples aux 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 consiste à utiliser une presse plieuse pour plier la tôle métallique selon un angle ou une forme souhaité. Bien que le pliage puisse sembler simple aux yeux non avertis, il s’agit en réalité d’un processus assez complexe qui nécessite un fabricant hautement qualifié. Cela est dû principalement à l’apparition du “ressort”, qui est le terme utilisé lorsque 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 manière à ce que l’angle de rappel du ressort corresponde à l’angle souhaité.
Poinçonnage
Le poinçonnage est une technique précieuse pour une large gamme de tôles métalliques. Lors du processus de poinçonnage, les fabricants appuient sur l’outil de poinçonnage à travers la tôle métallique, créant ainsi un trou dans la forme et la taille souhaitées. Ils positionnent également la matrice sous la tôle métallique pour récupérer les déchets créés par le trou. En plus de créer des trous, le poinçonnage peut également créer des indentations dans la tôle métallique et des caractéristiques telles que des creux ou des fraisures.
Chez RapidDirect, nous proposons des capacités de poinçonnage CNC qui peuvent créer des trous jusqu’à 50 mm de diamètre. Cette technique permet de réaliser des poinçonnages précis et efficaces, garantissant que le produit final respecte toutes les spécifications et normes requises.
Soudage
Le soudage est un processus essentiel dans la fabrication de tôles métalliques qui consiste à assembler des pièces métalliques pour créer une seule pièce. Il existe différentes techniques de soudage disponibles, notamment le soudage à l’arc, le soudage MIG et le soudage TIG.
Bien que les techniques de soudage diffèrent dans leur approche, elles ont toutes le même but : assembler les 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 n’est nécessaire, bien sûr, que si un produit est composé de deux composants distincts ou plus.
Assemblage
L’assemblage est la dernière étape du processus de fabrication de tôles métalliques qui permet la création de structures et de composants métalliques complexes. En utilisant les bonnes méthodes et techniques, les fabricants de tôles métalliques peuvent créer des produits de haute qualité qui répondent à toutes les spécifications et normes requises.
Différentes méthodes, notamment les fixations mécaniques, le soudage et le collage adhésif, peuvent être utilisées pour l’assemblage. La fixation mécanique utilise des boulons, des vis ou d’autres fixations pour maintenir 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 correctement et solidement toutes les pièces pour éviter tout problème avec le produit final.
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Sélection des matériaux pour la fabrication de tôles métalliques
Le choix du bon matériau est un aspect essentiel du processus de fabrication, car il peut influencer la qualité, la durabilité et les performances du produit final. Avec un large éventail de matériaux disponibles, chacun avec ses propriétés et avantages uniques, le choix du bon matériau peut être une tâche intimidante. Cette section donne un aperçu de certains des matériaux les plus courants pour les pièces métalliques.
Acier Inoxydable : Il existe plusieurs types d’acier inoxydable parmi lesquels vous pouvez choisir. Ils peuvent être austénitiques, c’est-à-dire 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. Le ferritique inoxydable, quant à lui, est magnétique. Ils conviennent aux applications non structurales ou décoratives. L’acier martensitique donne également des produits solides et résistants à la corrosion.
Acier laminé à chaud : Il s’agit d’un type d’acier produit lorsqu’une série de processus 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.
Acier laminé à froid : Il s’agit essentiellement d’un acier laminé à chaud avec un traitement supplémentaire. Ils présentent une surface plus lisse et des tolérances améliorées.
Acier pré-plaqué : Il s’agit également de tôles d’acier galvanisées. Elles sont dotées d’un revêtement de protection pour éviter la rouille. Elles facilitent également les méthodes de traitement des tôles métalliques grâce à une ductilité accrue.
Aluminium : Un autre choix populaire pour les secteurs de la fabrication. Il présente un excellent rapport résistance/poids. Il possède également de nombreuses caractéristiques qui lui permettent de 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 prévenir la corrosion. Les deux matériaux sont recherchés dans les produits architecturaux pour leur aspect esthétique agréable.
Sélection de finitions de surface pour la fabrication de tôles métalliques
La bonne finition de surface peut grandement améliorer l’apparence, la durabilité et la fonctionnalité du produit final. Que vous cherchiez à améliorer l’apparence de votre produit ou à en améliorer les performances, il est essentiel de comprendre les différentes options de finition de surface métallique disponibles pour obtenir les résultats souhaités.
Certaines des finitions de surface que vous pouvez appliquer sur les tôles métalliques sont :
Sablage : Cette méthode consiste à projeter du sable ou d’autres abrasifs contre la tôle métallique à grande vitesse. Ainsi, elle donne aux pièces métalliques une texture mate pour les préparer à la finition.
Polissage : Dans cette méthode, une roue en tissu est utilisée pour polir la surface métallique, lui donnant un aspect brillant.
Revêtement en poudre : Il s’agit de la pulvérisation directe de peinture en poudre sur la pièce métallique. Elle est suivie de la cuisson de la pièce dans un four pour former une couche résistante à l’usure.
Anodisation : L’anodisation permet de donner à un composant des propriétés d’excellente résistance à la rouille. Elle améliore également la dureté et la durabilité de la surface.
Films chimiques : Il s’agit de finitions qui offrent une bonne conductivité et résistance à la corrosion. Ce procédé de revêtement convient mieux comme base pour la peinture, et elle donne une finition de surface dorée.
Considérations de conception pour la fabrication de tôles métalliques
Voici quelques-unes des caractéristiques de conception importantes à prendre en compte lors de la modélisation d’une pièce en tôle métallique :
Épaisseur de paroi : Obtenir une épaisseur uniforme est crucial pour produire des pièces de haute qualité. Les géométries ayant plus d’une épaisseur de paroi nécessitent des tôles métalliques de différentes épaisseurs. Cela peut entraîner des problèmes d’alignement et d’orientation, ce qui entraîne des pièces inexactes et des temps de production plus longs. Il est donc essentiel de tenir compte avec soin de la géométrie et de l’épaisseur du matériau pour que le produit final respecte les spécifications et les normes requises.
Rayon de pliage : Il est important de maintenir le rayon de pliage intérieur de la tôle métallique au moins égal à son épaisseur. Cela permet d’éviter les déformations et les fractions dans les pièces finales. Maintenir les rayons de pliage de manière cohérente sur la pièce garantit une rentabilité et une bonne orientation.
Ajout et déduction de pliage : L’ajout de pliage est le matériau à ajouter aux longueurs réelles des pièces pour aider à développer un modèle plat. La déduction de pliage est le matériau à retirer de la longueur des brides pour obtenir un modèle plat.
Coefficient K : Le coefficient K est un paramètre critique qui détermine le rapport de l’axe neutre à 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 coefficient K est essentiel pour obtenir des pliages précis et précis dans les tôles métalliques.
Orientation des trous et des fentes : Ces facteurs sont également très importants. Le diamètre des trous et des fentes doit au moins être égal à l’épaisseur de la tôle métallique. De plus, les trous doivent être espacés raisonnablement. Ils ne doivent jamais être trop proches du bord du matériau.
D’autres caractéristiques supplémentaires à prendre en compte incluent les ourlets, les encoches, les pattes, les boucles, les fillets, les fraisages et les fraisures.
Quelques conseils de DfM pour la fabrication de tôles métalliques
Il est important de prendre en compte quelques conseils de conception efficaces pour une création plus rapide et de meilleures composants.
Spécifiez les tailles, l’alignement et les emplacements des trous dans la conception de la pièce. Les diamètres des trous inférieurs à l’épaisseur de la tôle peuvent entraîner un long polissage, une charge de poinçonnage élevée 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.
Les colliers et les dépouilles près des zones de perçage contribuent à renforcer les composants. Les structures de grains sont également importantes pour éviter les fissures dans les pièces avec des pattes ou des bossages. Les bossages ne doivent pas être parallèles à la direction des grains. Cela peut entraîner la formation de fissures. Au contraire, ils doivent être perpendiculaires ou légèrement inférieurs à 45 degrés vers la direction des grains.
Vous devez également maintenir des espaces vides entre le poinçon et la matrice pour éviter une usure prématurée du poinçon. De plus, 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 rappel. Une pièce en tôle métallique peut facilement conserver sa planéité et sa résistance en réalisant des rainures autour des trous évasés.
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La fabrication de tôles métalliques est à la fois une science et un art. Sa gamme étendue de nuances et de techniques fait qu’il est important qu’un fabricant de métal qualifié gère chaque projet. Maintenant que vous connaissez les bases de la conception de tôles métalliques, confiez le reste à un service professionnel !
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