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 aborderons les bases de la fabrication de tôles. Nous cherchons à éclairer cette technique de production de métal avec de nombreuses applications dans de nombreux secteurs.
Qu’est-ce que la fabrication de tôles ?
La fabrication de tôles désigne la transformation de feuilles métalliques plates en produits et structures métalliques. Généralement, cette technique implique la transformation de différents types de tôles métalliques en pièces et composants. C’est également un processus polyvalent qui peut créer un large éventail de composants métalliques en aluminium, acier, acier inoxydable, cuivre et laiton.
Dans la fabrication de tôles, 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 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 en tôle. Ainsi, 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 de métaux.
Le processus de création de pièces en tôle métallique
La fabrication de tôles 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 implique plusieurs étapes, du début à la fin.
L’idée
Chaque processus de prototypage rapide commence par une idée, et la conception de tôles ne fait pas exception. Cela commence par des concepts de base de ce que vous souhaitez en tant que concepteur. Vous pouvez noter ces idées approximativement pour fournir des exigences réalistes pour votre projet. Cela peut également impliquer la conception d’un modèle 3D du composant souhaité. Le modèle inclut souvent des exigences telles que l’épaisseur de paroi, le rayon de pliage, l’orientation des trous, l’allowance de pliage, et bien plus encore.
Création de 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 élaborer des plans. Ces plans détermineront les spécifications de la tôle nécessaires pour réaliser les dessins initiaux.
Les dessins sont ce qui sera envoyé à l’atelier d’usinage. Les dessins comprennent généralement toutes les informations de fabrication telles que la sélection des matériaux, les finitions de surface, et bien plus encore.
Analyse de faisabilité de fabrication
Lors de l’analyse de faisabilité de fabrication, les dessins seront vérifiés pour s’assurer qu’ils respectent les exigences et les spécifications. En suivant une stratégie de DfM (Design for Manufacturability), l’accent est mis sur la simplification des conceptions et la réduction possible du nombre de pièces. Une telle analyse suggère la standardisation 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 faisabilité de fabrication terminée, il y aura un dessin d’atelier final avec des calculs approfondis des niveaux de contrainte/déformation et des limites de charge. Les informations disponibles détermineront le processus de fabrication de tôles métalliques.
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 du composant. 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 évaluent ensuite le prototype 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 avec des utilisateurs donnant leur avis sur les produits.
Production à grande échelle
Un prototype qui passe les tests et répond aux spécifications requises passera à la production en série.
Types courants de processus de fabrication de tôles métalliques
Chaque pièce doit ensuite passer par les processus de fabrication de tôles métalliques nécessaires pour transformer les conceptions en composants tridimensionnels fonctionnels. Voici les plus courants.
Découpe
La découpe est généralement la première étape de la fabrication de tôles métalliques. Elle consiste à utiliser des outils spécialisés, tels que des cisailles ou des découpeuses laser, pour découper la tôle métallique selon la forme souhaitée.
Plus précisément, la découpe des tôles métalliques est possible en utilisant des cisailles, qui utilisent des forces de cisaillement pour traverser le métal. Cette technique comprend trois options : le cisaillage, le poinçonnage et l’évidage. D’autre part, les fabricants de tôles métalliques 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 au laser est la méthode privilégiée pour obtenir des coupes de haute qualité. Ainsi, nous vous recommandons 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 un degré de précision élevé (+/- 0,1 mm) et est économique en termes de temps.
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 peut 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, c’est un processus assez complexe qui nécessite un fabricant hautement qualifié. Cela est principalement dû à l’apparition du “ressort de rappel”, qui désigne 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 façon à ce que l’angle de rappel 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 l’outil à travers la tôle métallique, créant un trou de la forme et de la taille souhaitées. Ils positionnent également la matrice sous la tôle métallique pour collecter les déchets créés par le trou. En plus de créer des trous, le poinçonnage peut également créer des indentations dans la tôle métallique et créer des caractéristiques telles que des bosses ou des fraisures.
Chez RapidDirect, nous proposons des capacités de poinçonnage CNC qui peuvent créer des trous allant jusqu’à 50 mm de diamètre. Cette technique permet une perforation précise et efficace des trous, garantissant que le produit final respecte toutes les spécifications et les normes requises.
Soudage
Le soudage est un processus essentiel dans la fabrication de tôles métalliques qui consiste à assembler des pièces métalliques pour en faire une seule. Il existe différentes techniques de soudage disponibles, notamment le soudage à l’arc, le MIG et le TIG.
Bien que les techniques de soudage diffèrent dans leur approche, elles ont toutes le même but : assembler des pièces métalliques en fusionnant les bords des pièces et en ajoutant un matériau de remplissage. 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 pièces séparées ou plus.
Assemblage
L’assemblage est la dernière étape du processus de fabrication de tôles métalliques qui permet de créer des structures et des composants métalliques complexes. En utilisant les bonnes méthodes et techniques, les fabricants de tôles métalliques peuvent créer des produits de haute qualité qui respectent toutes les spécifications et les normes requises.
Diverses méthodes, telles que la fixation mécanique, 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 fixer ensemble les pièces métalliques. 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 la création de 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 critique du processus de fabrication, car il peut avoir un impact sur la qualité, la durabilité et les performances du produit final. Avec un large éventail de matériaux disponibles, chacun ayant ses propriétés et avantages uniques, choisir le 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 en acier inoxydable austénitique, qui est non magnétique 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, quant à lui, est magnétique. Il convient aux applications non structurelles ou décoratives. L’acier inoxydable 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 procédés de laminage (à plus de 1700 degrés Fahrenheit) crée de l’acier. Vous pouvez facilement former de tels aciers en grandes pièces grâce à leur flexibilité.
Acier laminé à froid : Il s’agit essentiellement d’un acier laminé à chaud avec un traitement supplémentaire. Ils sont plus lisses et présentent de meilleures tolérances.
Acier pré-plaqué : Ils sont également appelés matériaux galvanisés. Ils sont dotés d’un revêtement de protection pour les empêcher de rouiller. Ils permettent également des méthodes de traitement de tôles métalliques faciles en raison d’une plus grande ductilité.
Aluminium : Un autre choix populaire pour les secteurs manufacturiers. Il présente un excellent rapport résistance-poids. Il présente 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 de cuivre présentent également des couches d’oxyde protectrices pour éviter la corrosion. Les deux matériaux sont recherchés dans les produits architecturaux pour leur aspect esthétique plaisant.
Sélection des finitions de surface pour la fabrication de tôles métalliques
La bonne finition de surface peut grandement améliorer l’apparence, la durabilité et les fonctionnalités 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.
Voici quelques finitions de surface que vous pouvez appliquer sur une tôle métallique :
Sablage : Cette méthode consiste à projeter du sable ou d’autres abrasifs sur la tôle métallique à grande vitesse. Ainsi, elle donne aux pièces métalliques une texture mate afin de les préparer pour un revêtement.
Polissage à la brosse : Dans cette méthode, une brosse en tissu est utilisée pour polir la surface métallique, la rendant brillante.
Revêtement en poudre : Cela consiste à pulvériser directement de la peinture en poudre sur la pièce métallique. Celle-ci est ensuite cuite au four pour former une couche résistante à l’usure.
Anodisation : L’anodisation aide à donner au composant d’excellentes propriétés de résistance à la corrosion. Elle améliore également la dureté et la durabilité de la surface.
Films chimiques : Il s’agit de finitions qui offrent une bonne conductivité et une résistance à la corrosion. Ce processus de revêtement sert de base pour la peinture et donne un fini de surface doré.
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 : Il est essentiel d’obtenir une épaisseur uniforme pour produire des pièces de haute qualité. Les géométries comportant plus d’une épaisseur de paroi nécessitent des tôles de différentes épaisseurs. Cela peut entraîner des problèmes d’alignement et d’orientation, entraînant des pièces inexactes et des temps de production plus longs. Il est donc essentiel de prendre soigneusement en compte la géométrie et l’épaisseur du matériau pour s’assurer 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 fractures dans les pièces finales. Maintenir les rayons de pliage de manière cohérente sur toute la pièce garantit une rentabilité et une bonne orientation.
Allowance et déduction de pliage : L’allowance de pliage est la quantité de matériau à ajouter aux longueurs réelles des pièces pour développer un motif plat. La déduction de pliage est la quantité de matériau à retirer de la longueur des brides pour obtenir un motif plat.
Facteur K : Le facteur K est un paramètre essentiel 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 facteur K est essentiel pour obtenir des plis 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 raisonnablement espacés. Ils ne doivent jamais être trop proches du bord du matériau.
D’autres fonctionnalités supplémentaires à prendre en compte comprennent les ourlets, les encoches, les pattes, les boucles, les rayons, les fraisages et les chanfreins.
Quelques conseils de DfM pour la fabrication de tôles métalliques
Il est important de noter quelques conseils de conception efficaces pour une meilleure et plus rapide création de 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 polissage long, 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 renforts de pliage près des zones de perforation aident à renforcer les composants. Les structures de grain sont également importantes pour éviter les fissures dans les pièces avec des pattes ou des picots. Les picots 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 inclinés de moins de 45 degrés vers la direction des grains.
Vous devez également garder des jeux de dégagement importants pour le poinçon par rapport à 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 manière, vous pouvez réduire l’effet de rappel. Une pièce en tôle métallique peut facilement maintenir sa planéité et sa résistance en formant un coin autour des trous évasés.
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La fabrication de tôles métalliques est à la fois une science et un art. Sa vaste gamme 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, laissez un service professionnel prendre soin du reste !
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