Étirement formant 101

Une introduction

Le formage par étirage est un processus de formage de métal qui étire et plie simultanément un matériau sélectionné sur une forme usinée, appelée matrice, pour former une pièce avec un ou plusieurs rayons de courbure différents. Ce processus produit des pièces parfaitement courbées avec des contours lisses et sans plis.

L’industrie aérospatiale a initialement inventé les presses de formage par étirage utilisées pour former des pièces d’avion en aluminium afin de réduire le poids et d’améliorer le rendement énergétique. Aujourd’hui, ils sont utilisés dans le monde entier dans des industries telles que l’automobile pour les composants de carrosserie et de châssis, l’architecture pour créer des éléments structurels courbes et l’industrie des wagons pour les composants de châssis de structure.

Le processus de formage par étirement

Les métaux ont une propriété mécanique fondamentale appelée élasticité: leur capacité à retrouver leur taille et leur forme d’origine après avoir été étirés par une charge appliquée, mais seulement jusqu’à une limite. Si une charge suffisante est appliquée, le matériau atteint sa limite élastique ou sa limite d’élasticité, où il se déformera de manière permanente. Les propriétés d’élasticité et de limite d’élasticité sont différentes pour chaque matériau. Ces propriétés sont des facteurs essentiels à prendre en compte lors du formage par étirage.

Comme un élastique, lorsqu’une pièce métallique est étirée, mais que la limite d’élasticité n’est pas dépassée, elle revient à sa longueur d’origine lorsque la charge de traction est relâchée. Si une force suffisante est appliquée pour dépasser la limite d’élasticité, la pièce sera allongée de façon permanente ou formée à la courbe souhaitée si elle est formée sur une matrice. Cet état chargé où la tension appliquée dépasse la limite d’élasticité mais ne rompt pas la pièce est une zone de chargement semi-plastique où se produit un formage par étirage.

La variété de matériaux avec des propriétés appropriées pour ce processus de formage comprend l’acier inoxydable, les métaux plaqués, le nickel, l’aluminium, le laiton et les alliages de titane, et d’autres métaux résistants à la chaleur et réfractaires. Dans certains cas, les pièces formées à l’aide de ces matériaux sont difficiles ou impossibles à former par d’autres méthodes.

Bras oscillant extensible Wrap V- Press

L’une des presses de formage par étirement de base est la V-Press à bras oscillant. Le bâti de la machine a une table pour le montage de la matrice. Deux bras (ou poutres de chariot) supportent un chariot positionnable équipé d’un vérin de tension hydraulique et d’une mâchoire de préhension. Pendant le processus de formage par étirage, chaque extrémité de l’ébauche de pièce est insérée dans une mâchoire de pince. Les vérins hydrauliques de tension étirent ensuite la pièce au-delà de la limite d’élasticité du matériau.

Les bras pivotent ensuite vers l’arrière sur les articulations à broches pour enrouler la pièce autour de la matrice tout en maintenant la charge de tension de formage. Lorsque l’emballage est terminé, la force d’étirement est relâchée, les mâchoires de la pince sont ouvertes et la pièce formée est retirée.

V-Press à bras oscillant

La presse de formage de film étirable d’aujourd’hui est conçue à l’aide de FEA. Les principaux composants de la machine sont fabriqués, soulagés des contraintes et usinés avec précision pour fournir un support rigide pour le processus de formage. Une commande CNC basée sur PLC est généralement utilisée pour la configuration, le contrôle des fonctions manuelles pour le chargement / déchargement, le formage et le contrôle des cycles de formage automatiques programmés.

Les commandes Modern Stretch Press fournissent la détection de la limite élastique, le contrôle de pré-étirement, le contrôle de la force ou de la position pendant le formage et le contrôle de post-étirement. Ils peuvent également être équipés de logiciels pour créer des programmes de formage de pièces, qui fournissent des cycles de formage cohérents et reproductibles pour une production de pièces de qualité, réduisent le temps de configuration et améliorent l’efficacité de la presse.

Des presses en V correctement équipées peuvent être utilisées pour former des pièces de tôlerie, d’extrusions et de profilés formés par frein. La longueur et la section transversale de la pièce dictent la taille et le tonnage requis pour étirer une pièce. Les presses en V typiques varient dans des tailles allant de 5 tonnes à 150 tonnes, mais des tonnages plus élevés sont possibles.

Formage par étirement de la tôle

Les presses à feuilles sont utilisées pour former des feuilles de grande taille en formes profilées. Ils sont généralement utilisés dans l’industrie aérospatiale pour former les pièces qui composent la peau d’un avion, mais ne sont pas limités à cette industrie.

La presse à feuilles de base a une table de matrice située au centre de la presse et des vérins hydrauliques pour fournir une force de levage pour le formage. De longues poutres des deux côtés de la table supportent chacune deux chariots. Les chariots internes supportent le joug, qui soutient la mâchoire de chaque côté de la table de matrice. Chaque chariot est entraîné par un vérin hydraulique qui déplace la mâchoire dans ou loin de la table de matrice.

Pour fonctionner, les bords opposés de la feuille sont chargés dans les mâchoires opposées et saisis. Les mâchoires sont éloignées de la table de matrice pour tendre la feuille. La matrice montée sur la table de matrice est entraînée vers le haut dans la feuille tandis que les mâchoires maintiennent la tension de formage. La feuille s’étire lorsqu’elle enveloppe la matrice pour former la pièce. Après le formage, les mâchoires se déplacent pour supprimer la tension de la feuille, puis s’ouvrent pour le retrait de la pièce.

Une commande CNC via un PLC fournit le contrôle manuel et automatique du processus de formage. Avec un programme chargé avec la presse en mode automatique, la commande déplace les mâchoires et la table de matrice vers leur position de chargement. L’opérateur charge la feuille et ferme les mâchoires pour serrer la feuille. Lorsque le bouton d’exécution est enfoncé, le jeu est retiré de la feuille. Un pré-étirage est appliqué sur la feuille, puis un formage se produit, suivi d’un post-étirage. Ensuite, la tension de la feuille est déchargée et les mâchoires s’ouvrent et se rétractent pour le déchargement des pièces.

Ce processus de formage par étirement crée des pièces de qualité sans plis, avec une répartition uniforme des contraintes, un retour élastique minimum et une surface exempte de peau d’orange ou de lignes de Luder.

Types de presse à tôlerie

Il existe trois types de presse à tôle de base:

  • T- Appuyez sur (Presse transversale):

La table principale de matrice est perpendiculaire aux poutres longues, parallèle aux lignes de mâchoire. Chaque mâchoire est fixée au joug. Les chariots entraînent le joug pour déplacer la mâchoire dans ou hors de la table de matrice. Le joug est équipé d’un mouvement Swing, de sorte que la mâchoire peut pivoter jusqu’à 45–90 degrés, selon la conception.

T - Appuyez sur (transversal - le grand axe de la pièce parallèle aux mâchoires)

La table de matrice principale pour une presse en T est généralement étroite pour permettre la formation de pièces de bord d’attaque Bullnose. Des selles de table peuvent être fournies. La selle s’adapte ou se monte sur le côté de la table de matrice pour supporter des matrices larges.

Cette presse peut être capable de former des films dramatiques, étirables ou arrondis, selon la conception. Pour le gauchissement par étirage, l’API doit contrôler le chargement de la table de matrice en fonction de la position d’oscillation de la fourche contrôlée par un dispositif de suivi de tangence.

Si elle est équipée d’un bulldozer, la presse peut également effectuer le formage par étirage.

Presse en L (Presse longitudinale):

La table de matrice L-Press est parallèle aux poutres longues, perpendiculaire à la mâchoire. La mâchoire est équipée d’un contrôle de tension et d’un mouvement de courbure, d’oscillation et de rotation. Les chariots positionnent les jougs pour déplacer les mâchoires dans ou loin de la table de matrice. Le joug est équipé d’un mouvement Swing afin que la mâchoire puisse pivoter vers le haut depuis l’horizontale 0-45 degrés.

Cette presse est principalement conçue pour le formage de film étirable.

Cette presse peut être fournie avec des tables de matrices auxiliaires pour des pièces très longues. Ces tables sont synchronisées pour se déplacer de haut en bas avec la table de matrice principale.

S’il est équipé d’un bulldozer, il peut également faire du formage par étirage.

VTL-Press (Versal Transverse / Longitudinal Press):
Pour la presse VTL, la table de matrice principale tourne pour se positionner parallèlement ou perpendiculairement à la mâchoire. La mâchoire est équipée d’un contrôle de tension et de mouvements de courbure, d’oscillation et de rotation. Les chariots positionnent les jougs pour déplacer les mâchoires dans ou loin de la table de matrice pour l’installation ou le chargement. Le chariot peut également anguler le joug. Le joug est équipé d’un mouvement d’oscillation afin que la mâchoire puisse pivoter vers le haut à partir de 0 à 90 degrés horizontal en fonction de la conception.

Cette presse est conçue pour faire du drapé, de la pellicule extensible et de la formation de bulles. S’il est équipé d’un bulldozer, il peut également faire du formage Stretch Draw.

Cette presse peut être fournie avec des tables de matrices auxiliaires pour les pièces longues. Dans ce cas, les tables sont synchronisées pour se déplacer vers le haut et vers le bas avec la table de matrice principale. La fourniture de tables de matrice auxiliaires élimine le besoin d’une table de matrice principale rotative.

Presse extensible

Cette presse de formage par étirement est conçue pour dessiner une forme à l’aide de matrices d’accouplement pendant que la feuille est en tension. La presse est équipée de plateaux supérieurs et inférieurs entraînés par un vérin hydraulique (tables) qui supportent, positionnent et chargent la matrice. Les deux mâchoires ont un contrôle de courbure, d’oscillation, de rotation, de levage et de tension. La presse est également capable de formage par étirage.

Autres types de presse de formage extensible disponibles

Lisseur extensible
Conçu pour étirer, redresser et dé-tordre de longues barres et extrusions.

Tirage rotatif
Cette presse à étirer utilisait une table rotative, une mâchoire de tension mobile fixe et linéaire et un essuie-glace. La matrice et la mâchoire sont montées sur la table rotative. La table tourne pour aginer les mâchoires pour le chargement des pièces. Lorsque la table tourne, la pièce enveloppe la matrice tandis que la mâchoire mobile maintient la tension de formation de la pièce. S’il est utilisé, l’essuie-glace presse un sabot d’essuyage qui correspond au profil de la pièce contre la position de formage.

Cette presse est utilisée pour former des extrusions, des profilés formés par frein et des pièces de tôlerie.

Avantages et inconvénients du formage par étirement

Le principal avantage du formage par étirage est sa capacité à former des formes complexes avec précision tout en conservant une forme de section transversale dimensionnelle des pièces et une finition de qualité.

En tant que processus rentable, le formage par étirage utilise moins de force que tout autre procédé de formage à la presse et peut réduire les coûts de matière. Les pièces métalliques sont créées avec une finition de qualité sans éraflures et / ou marquage. Le processus de formage par étirage induit un écrouissage, ce qui augmente la résistance du matériau tout en réduisant les contraintes résiduelles pour minimiser le retour élastique.

Le procédé de formage par étirage est rarement adapté aux opérations progressives ou de transfert. Bien que le processus puisse créer des contours nets et des angles rentrants, il est préférable de former des formes peu profondes ou presque plates. Le formage par étirage utilise le bulldozer ou le joggling comme opération secondaire pour dessiner des pièces de forme ou de retrait pendant ou après le formage. Les poinçons sont également utilisés pour fournir le prochain processus de localisation des trous.

Pour certaines applications d’emballage étirable en feuille, le temps de cycle de formage doit être ralenti pour maintenir les propriétés du matériau et l’état de surface. Pour cette raison, il n’est pas recommandé pour la production à grand volume. Cependant, le formage par étirage-étirage, qui utilise des matrices d’accouplement et d’autres procédés non couverts par ce document, comme le formage à quatre axes, peut être réalisé aussi rapidement et automatiquement que les opérations de presse conventionnelles.