Le travail de la tôle est essentiel dans l'industrie manufacturière, avec des applications dans la construction, l'automobile, l'aérospatiale et bien d'autres domaines. La polyvalence de la tôle, ainsi que sa capacité à être moulée en différentes formes et dimensions, en font un matériau de choix pour la création de conceptions complexes et sophistiquées.
Toutefois, pour garantir le succès de tout projet de fabrication de tôlerie, il est essentiel de maîtriser les principes de conception et les bonnes pratiques. Cet article constitue un guide complet de la conception de pièces en tôlerie, offrant des conseils sur le choix des matériaux, les contraintes géométriques et les stratégies de conception économiques.
Que vous soyez un ingénieur expérimenté ou un concepteur novice, ce guide vous aidera à créer des pièces de tôlerie de haute qualité qui répondent aux exigences et aux spécifications de votre projet.
Aperçu de la fabrication de tôlerie
En fabrication, le terme « tôle » désigne toute matière d'une épaisseur inférieure à 6,35 mm (0,25 pouce). Toutes les pièces en tôle doivent avoir une largeur constante, ce qui limite leurs applications mais garantit leur durabilité et leur longévité.
Les pièces en tôle sont couramment utilisées dans des applications telles que les châssis automobiles, où le rapport résistance/poids est crucial. Du fait de leur faible épaisseur, ces pièces sont généralement creuses, ce qui permet de réduire leur poids sans compromettre leur capacité de charge.
Bien que des procédés de précision ne soient pas nécessaires pour des applications simples, il est peu pratique d'éviter la fabrication de tôles de précision pour des applications de grande valeur, car cela peut entraîner des dommages matériels dus à l'usure.
Le principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement de la fabrication de tôles est relativement simple. Il repose sur l'élasticité du métal et sur le fait que le métal laminé à froid offre une meilleure durabilité. La fabrication de tôles comprend deux méthodes principales : la découpe et le formage.
Comme son nom l'indique, la découpe consiste à retirer une partie de la feuille pour obtenir la forme souhaitée. Le formage, quant à lui, est un processus plus complexe qui fait appel à trois étapes distinctes pour créer la forme requise. La conception et la faisabilité doivent être soigneusement prises en compte afin de minimiser les déchets et de garantir un résultat parfait.
Dans la plupart des cas, les fabricants utilisent des fichiers CAO aux formats DXF ou DWG pour garantir la conformité au cahier des charges. Les opérations de découpe et de formage sont souvent menées de front afin d'accélérer la réalisation des projets. Si la fabrication de tôles ne requiert généralement aucun post-traitement, certaines techniques de finition et d'assemblage peuvent s'avérer nécessaires selon l'application.
Les 4 principales techniques de fabrication de tôles
La fabrication de tôles comprend deux procédés principaux : le formage et la découpe. Ces techniques sont complémentaires et permettent de façonner le produit final. La découpe est un procédé relativement simple, tandis que le formage inclut l’emboutissage, le pliage et le poinçonnage comme sous-techniques.
Voici les principaux détails concernant les techniques utilisées pour la fabrication de pièces en tôle :
1 – Découpe
Le processus de découpe permet d'enlever l'excédent de tôle pour obtenir la forme finale. Il existe trois principales méthodes de découpe de la tôle :
- Découpe laser
- Découpe au plasma
- Découpe au jet d'eau
2 – Flexion
Le pliage consiste à appliquer une force importante en un point précis de la tôle pour obtenir la forme souhaitée. Dans certains cas, la zone de pliage peut nécessiter une préparation, comme la réalisation d'encoches de pliage, qui indiquent l'emplacement du pli et facilitent l'opération.
3 – Estampage
L'emboutissage est un procédé complexe qui combine le cisaillement, le pliage et l'étirage pour créer efficacement des pièces complexes. Les fabricants optent souvent pour l'emboutissage pour les projets urgents nécessitant des conceptions complexes.
4 – Coups de poing
Le poinçonnage consiste à utiliser différentes techniques, comme le cisaillement, le pliage et l'étirage, pour créer de nouvelles formes à partir de tôles. Certains procédés de poinçonnage impliquent même l'assemblage de plusieurs pièces par diverses techniques.
Principaux avantages et limites de l'utilisation de la tôle pour la fabrication
Les pièces en tôle présentent plusieurs avantages qui expliquent leur popularité dans de nombreux secteurs industriels. Cependant, il convient également de tenir compte de leurs limites. Comprendre ces avantages et ces limites est essentiel pour les fabricants afin de déterminer les applications les plus appropriées pour la tôle.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Délais de production rapides comparés aux autres méthodes de fabrication. | Il est difficile de réaliser des motifs complexes avec des détails minutieux, ce qui peut limiter la gamme de formes et de modèles réalisables. |
| Pièces de haute qualité pour la production et le prototypage. | Nécessite des investissements importants en outillage et autres équipements, ce qui peut constituer un obstacle à la production à petite échelle. |
| Assez polyvalent pour travailler avec plusieurs métaux, tels que l'acier, l'aluminium et le cuivre. | Les délais de fabrication sont plus longs que pour les autres méthodes en raison des multiples étapes que comporte le processus, telles que la découpe, le formage et la finition. |
| Grâce à sa conception creuse, il offre un rapport résistance/poids élevé. | Cela nécessite une main-d'œuvre qualifiée, ce qui peut s'avérer coûteux. |
| Ne nécessite généralement aucun post-traitement. |
Directives pour la conception de la fabrication de tôles
Comme mentionné précédemment, la conception de pièces de tôlerie exige de prendre en compte des exigences spécifiques qui varient selon la conception globale du produit. Les produits simples peuvent avoir moins d'exigences, tandis que les géométries complexes peuvent nécessiter des processus supplémentaires pour être commercialisés.
La fabrication de tôles suit généralement un ensemble de bonnes pratiques afin de garantir une qualité optimale et des délais de production réduits. Les cinq catégories suivantes définissent les principes généraux de la fabrication de tôles :
Tolérances
La tolérance est un paramètre essentiel dans de nombreuses applications. En règle générale, une précision accrue exige davantage de ressources et engendre des coûts supplémentaires. Par conséquent, les tolérances doivent être adaptées à l'application.
Par exemple, dans l'industrie automobile, la précision requise pour les portières ou les éléments de carrosserie est généralement inférieure à celle exigée pour le châssis ou d'autres composants intégrés. Bien que les exigences de tolérance dépendent des besoins spécifiques de chaque projet, le respect de normes de qualité établies contribue à garantir la constance et la performance. La conformité aux normes industrielles facilite également la satisfaction des exigences du secteur et renforce la confiance des consommateurs envers la marque.
La norme la plus répandue pour la fabrication de tôles est l'ISO 2768, qui couvre les exigences de tolérance dans de multiples secteurs industriels tout en maintenant un équilibre entre les coûts et les capacités de traitement.
Tolérances générales
La fabrication de tôles métalliques obéit à plusieurs tolérances générales universellement utilisées, conformément aux normes internationales. Cependant, des applications sensibles comme l'aérospatiale et l'automobile peuvent présenter des exceptions à ces normes en raison de l'importance cruciale de la précision pour des performances optimales.
| Fonctionnalité | Plage de tolérance prévalente | Notes complémentaires |
|---|---|---|
| Épaisseur de paroi | 0,9 mm à 20 mm | |
| Décalages | 0,3 mm à 0,7 mm | |
| Boucles | >2 fois l'épaisseur du matériau | Toute dimension de courbure inférieure à celle recommandée rendrait la feuille cassante. |
| Courbes | 0,9 mm–1,2 mm ; 1,8 mm–2,4 mm ; 3,8 mm–5,0 mm ; 7,5 mm–10 mm ; 15 mm–20 mm | Une tolérance de +/- degré est prévue sur tous les coudes. De plus, toute spécification supplémentaire entraînera des frais supplémentaires. |
| Ourlets | Diamètre intérieur = épaisseur du matériau, la longueur de retour étant égale à 4 fois l'épaisseur. | |
| Fraises à chanfreiner | Diamètre majeur = +/- 0,254 mm ; diamètre mineur > 2/3 de l'épaisseur | |
| Trous et fentes | Diamètre > épaisseur du matériau | Un diamètre inférieur à l'épaisseur du matériau provoquerait des fissures dans la tôle. |
| Encoches et languettes | Largeur de l'encoche > 1,5 fois l'épaisseur ; Longueur > 5 fois l'épaisseur |
Formation des bases
Le formage consiste à plier une tôle plate pour lui donner une forme prédéterminée en appliquant une pression. Les exigences et les détails du procédé varient selon le type de pliage. Bien qu'il existe de nombreuses méthodes, les trois suivantes sont les plus courantes pour le pliage de tôle :
- Pression sur les freins : Ce procédé manuel utilise une barre de serrage et une plaque pour former la tôle. Il convient au prototypage et aux petites séries.
- Cintrage par rouleaux : Cette méthode produit des résultats sous forme de cylindres, de cônes ou d'autres arcs, tout en suivant les mêmes principes que le pressage de freins.
- Pliage sur presse plieuse : Ce procédé de pliage avancé utilise des machines hydrauliques équipées de poinçons et de matrices. Il convient aux tôles jusqu'à 6 mm d'épaisseur et permet d'obtenir des formes précises.
Paramètres intégraux du pliage de tôles
Lors du pliage, plusieurs paramètres doivent être pris en compte par les fabricants et les concepteurs. Le respect de ces exigences de conception est essentiel pour caractériser tout pliage de tôle et garantir d'excellents résultats.
Voici les six paramètres les plus importants pour les opérations de pliage de tôle :
- Ligne de courbure : La ligne de pliage est une ligne droite tracée sur la surface de la tôle, marquant le début et la fin du pli de part et d'autre. La norme industrielle pour les lignes de pliage est de maintenir une distance égale à cinq fois l'épaisseur de la tôle entre le bord intérieur et le bord extérieur du pli.
- Rayon de courbure : Le rayon de courbure correspond à la distance entre l'axe de pliage et la surface intérieure du matériau, entre deux lignes de pliage. Il est généralement conseillé d'utiliser un rayon de courbure au moins égal à l'épaisseur du matériau. Un rayon de courbure supérieur est même préférable, car un rayon inférieur à l'épaisseur du matériau peut réduire la capacité de charge de la pièce.
- Angle de courbure : L'angle de pliage est l'angle formé par le pli et la perpendiculaire imaginaire issue de l'axe. Bien qu'il n'existe pas de valeur précise pour cet angle, il est recommandé que la longueur de la bride soit quatre fois son épaisseur. Il est également conseillé de conserver des angles de pliage identiques pour tous les éléments.
- Axe neutre : L'axe neutre est la portion d'une tôle qui conserve sa longueur initiale sans étirement ni compression. Bien qu'il n'existe aucune limite légale ni directive concernant son emplacement, la précision d'autres facteurs, tels que le rayon et l'angle de pliage, est essentielle pour déterminer les performances du produit final. Des paramètres précis garantissent de meilleures performances.
- Le facteur K : Le coefficient K d'un matériau est une mesure de sa position, déterminée en divisant la distance entre le matériau et son épaisseur (t) par sa température (T). Le coefficient K est influencé par des facteurs tels que le type de matériau, le procédé de pliage et l'angle de pliage. Pour des résultats optimaux, le coefficient K doit se situer entre 0,25 et 0,50. Le coefficient K se calcule à l'aide de la formule K = T/t.
- Tolérance de flexion : Pour obtenir des pièces pliées précises et régulières, il est important de mesurer et de prendre en compte la longueur de l'arc et la distance entre l'axe neutre et les lignes de pliage. Il convient d'utiliser des tolérances de pliage précises, adaptées au matériau, à l'épaisseur et au type de procédé de pliage (par exemple, pliage à l'air, pliage par le bas ou emboutissage).
Bases de la coupe
La découpe est un autre procédé essentiel dans la fabrication de tôles. Dans de nombreux cas, elle offre une alternative plus simple permettant d'obtenir rapidement des résultats d'une précision acceptable. Lors de la conception, les recommandations en matière de tôlerie se concentrent sur les cinq paramètres suivants.
Sélection des matériaux
Les caractéristiques du matériau jouent un rôle crucial dans le choix du procédé de découpe adapté à un matériau donné. Par exemple, l'aluminium est généralement plus facile à découper que l'acier en raison de sa résistance et de sa durabilité supérieures.
Lors du choix des matériaux, il convient également de tenir compte de leur facilité de fabrication. Si l'acier et l'aluminium peuvent tous deux supporter les charges requises pour l'opération, il n'est pas toujours judicieux d'opter pour l'option la plus résistante (l'acier) sans considérer les possibilités de fabrication.
Diamètre du trou
Lors de la conception d'un produit comportant des trous percés dans une tôle, il est important de tenir compte de l'épaisseur de la tôle et du diamètre du trou. En règle générale, le diamètre du trou doit être au moins égal à l'épaisseur totale de la tôle.
Si le diamètre du trou est trop petit par rapport à l'épaisseur de la tôle, des fissures et des zones de fragilité peuvent se former autour du trou. Avec le temps, ces fissures peuvent se propager et engendrer des problèmes de durabilité qui nuisent aux performances globales du produit.
Il est donc essentiel de veiller à ce que le diamètre du trou soit adapté à l'épaisseur de la tôle, afin de préserver l'intégrité structurelle et la durabilité à long terme du produit.
Durcissement localisé
Lors de la découpe, une chaleur importante peut être générée, altérant les propriétés du matériau. Une surchauffe autour de la zone de coupe peut entraîner un durcissement localisé. Pour éviter ce problème, il est recommandé de réduire la vitesse de coupe et d'utiliser un liquide de refroidissement afin de réguler la température dans la zone concernée. Ces mesures minimisent le risque de durcissement localisé.
Distorsion
La déformation en tôle désigne le gauchissement, le pliage, la torsion ou le flambage de la tôle lors du processus de fabrication. Ce problème peut être dû à des facteurs tels que les variations de température, les contraintes ou la pression exercées pendant la fabrication. La déformation peut engendrer des problèmes importants dans le produit final, comme des imprécisions dimensionnelles, un mauvais ajustement et une résistance réduite.
Pour éviter toute déformation, plusieurs étapes peuvent être prises lors de la fabrication de tôles :
Kerf
La largeur de coupe est directement liée à la largeur de l'outil de coupe et à l'épaisseur du matériau usiné. Elle représente la largeur de matériau enlevé par l'outil et détermine la quantité de matériau gaspillée lors de la coupe.
Par exemple, si un faisceau laser a une largeur de coupe de 0,1 mm et découpe une tôle de métal de 1 mm d'épaisseur, la largeur totale de matière enlevée sera de 0,2 mm (0,1 mm de chaque côté de la coupe). La largeur de coupe peut varier selon le procédé de découpe, le type de matériau et son épaisseur.
Il est important de tenir compte de la largeur de coupe lors de la conception de pièces pour la fabrication de tôles, car elle influe sur les dimensions finales. Si des dimensions précises sont requises, le concepteur doit intégrer la largeur de coupe et adapter la conception en conséquence. De plus, la largeur de coupe peut également impacter le coût du processus de fabrication, car des coupes plus larges entraînent un gaspillage de matière plus important.
Caractéristiques communes des pièces en tôle
Les pièces en tôle présentent souvent plusieurs caractéristiques communes afin de répondre aux exigences de l'industrie. Voici les six principales caractéristiques que l'on retrouve généralement dans les pièces en tôle :
| Paramètres | Description | Recommandations |
|---|---|---|
| Filets d'angle | Les congés d'angle sont des bords ou des coins arrondis sur les pièces de tôle, créés pour éviter les arêtes vives, qui peuvent être dangereuses et provoquer une concentration de contraintes dans le métal, entraînant une rupture. | Dimensions : La largeur du congé doit être au moins égale à l’épaisseur de la tôle. Autrement dit, un congé de 2 mm est nécessaire pour une tôle d’une épaisseur maximale de 2 mm. |
| Symétrie : Les congés d’une pièce doivent être symétriques. Cela signifie que les congés des angles opposés doivent avoir la même dimension. | ||
| Uniformité : Les congés doivent être de taille uniforme sur toute la pièce. Cela signifie que les congés situés à tous les angles doivent avoir la même taille. | ||
| Positionnement : Les congés doivent être placés aux endroits où des concentrations de contraintes sont susceptibles de se produire, notamment aux endroits où la tôle est pliée ou lorsqu’il y a un changement de forme ou de direction. | ||
| Rayon : Le rayon du congé doit être aussi grand que possible. Cela permet de répartir les contraintes plus uniformément et de réduire le risque de concentrations de contraintes. | ||
| Conception : La conception de la pièce doit permettre d'ajouter facilement des congés sans compromettre son intégrité. | ||
| Côtes | Les reliefs sont des éléments généralement perpendiculaires à la surface de la pièce en tôle. Ils servent à renforcer et à rigidifier la pièce sans en augmenter sensiblement le poids. | Maintenez l'épaisseur de la nervure à pas plus de 60% de l'épaisseur de la tôle pour éviter de créer des concentrations de contraintes. |
| Utilisez des congés pour adoucir la transition entre la nervure et le matériau environnant, ce qui contribuera à répartir les contraintes plus uniformément. | ||
| Évitez de placer les nervures trop près les unes des autres ou trop près des coudes, car cela peut créer des points faibles dans le matériau. | ||
| Envisagez l'utilisation de nervures coniques ou à hauteur variable pour répartir les contraintes plus uniformément. | ||
| Gaufrage | Les creux sont des éléments généralement parallèles à la surface de la pièce en tôle. Ils servent à donner du relief ou de la texture à la pièce, ou à créer un espace pour l'insertion d'un autre composant. | Limitez la profondeur du gaufrage à 50% maximum de l'épaisseur de la tôle pour éviter de créer des concentrations de contraintes. |
| Utilisez des congés pour adoucir la transition entre le gaufrage et le matériau environnant, ce qui contribuera à répartir les contraintes plus uniformément. | ||
| Évitez de placer les reliefs trop près les uns des autres ou trop près des plis, car cela peut créer des points faibles dans le matériau. | ||
| Tenez compte de l'impact du gaufrage sur l'aspect général de la pièce et assurez-vous qu'il soit conforme aux exigences de marque ou de conception. | ||
| Boss rond | Un relief circulaire en tôlerie sert à renforcer et rigidifier une pièce. Il est généralement obtenu par poinçonnage ou formage d'une dépression circulaire dans la tôle, ce qui provoque un bombement du métal sur le pourtour de la dépression et forme ainsi un relief circulaire. | Choisissez la taille et l'emplacement appropriés : réfléchissez bien à l'emplacement et à la taille du bossage afin de vous assurer qu'il fournira le soutien et la résistance nécessaires sans interférer avec d'autres composants ni créer de difficultés de fabrication. |
| Utilisez l'outillage approprié : la réalisation d'un bossage rond nécessite un outillage spécialisé, tel qu'un jeu de poinçons et de matrices ou un outil de formage. Il est important d'utiliser l'outillage adapté afin de garantir un formage correct du bossage et d'éviter d'endommager la tôle. | ||
| Tenez compte de l'épaisseur du matériau : l'épaisseur de la tôle influe sur la taille et la forme du bossage rond réalisable. Les matériaux plus épais peuvent nécessiter des bossages plus grands ou plus profonds pour garantir la résistance et la rigidité nécessaires. | ||
| Caractéristique des fossettes | Les alvéoles sont souvent utilisées pour diverses raisons, notamment : améliorer la rigidité et la résistance d’une pièce en tôle en la renforçant ; créer une surface lisse et plane pour la fixation d’éléments de fixation ou d’autres composants ; ménager un dégagement pour d’autres pièces ou composants. | Réfléchissez attentivement à la taille et à l'emplacement de la cavité. Celle-ci doit être placée aux endroits où elle sera la plus bénéfique, et sa taille doit être adaptée à l'application. |
| Des alvéoles trop grandes ou trop profondes peuvent fragiliser le matériau, tandis que des alvéoles trop petites ou trop peu profondes peuvent ne pas fournir un renforcement suffisant. | ||
| Choisissez l'outil adapté. Il existe différents outils pour créer des creux, comme les poinçons, les matrices et les outils de formage. Le choix de l'outil dépendra de la taille et de la forme du creux, ainsi que du type de matériau utilisé. | ||
| Tenez compte de l'épaisseur et du matériau de la tôle. Différents types de tôle peuvent nécessiter différentes techniques ou outils pour créer des emboutissages, et les matériaux plus épais peuvent nécessiter plus de force ou un outil plus grand. | ||
| Tenez compte des limitations et restrictions de conception. Les alvéoles peuvent être utiles, mais ne conviennent pas à toutes les applications. Assurez-vous que la conception prenne en compte les problèmes ou difficultés potentiels liés à leur ajout. | ||
| Fonction de persienne | Les persiennes ont pour principal objectif d'améliorer la circulation de l'air et la ventilation dans l'enceinte ou le panneau sur lequel elles sont installées. Elles peuvent être conçues pour répondre à un besoin précis, comme diriger l'air dans une direction particulière, réduire le bruit ou protéger contre la poussière, la saleté ou l'humidité. | Dimensions : La taille des persiennes doit être soigneusement choisie en fonction du débit d’air requis et de l’espace disponible pour l’installation. Des persiennes trop petites risquent de ne pas assurer une ventilation suffisante, tandis que des persiennes trop grandes peuvent compromettre la solidité du panneau. |
| Orientation : L’orientation des persiennes doit être choisie en fonction de la direction du flux d’air et de l’emplacement de toute obstruction ou obstacle potentiel susceptible d’affecter ce flux. | ||
| Forme : La forme des persiennes influe sur l’efficacité du système de ventilation. Des persiennes profilées et aérodynamiques améliorent le flux d’air et réduisent les turbulences. | ||
| Matériau : Le matériau des persiennes doit être choisi en fonction de l’application prévue et des conditions environnementales auxquelles le panneau sera exposé. Par exemple, l’acier inoxydable ou l’aluminium seront plus adaptés aux applications extérieures où l’exposition aux intempéries est un facteur important. | ||
| Méthode de fabrication : La méthode de fabrication utilisée pour créer les persiennes doit être choisie en fonction de la précision, de la régularité et de la rentabilité souhaitées du processus de fabrication. | ||
| KO au round | Les poinçons ronds permettent de créer des trous de différentes tailles, selon la taille du poinçon et de la matrice utilisés. Ils sont couramment utilisés en tôlerie pour des applications telles que les boîtes électriques, les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) et les boîtiers. | Choisissez la bonne taille : assurez-vous d’utiliser le poinçon et la matrice adaptés au diamètre du trou souhaité. Un poinçon et une matrice de taille incorrecte peuvent entraîner un trou trop petit ou trop grand. |
| Utilisez le bon matériau : les outils de découpe ronds sont généralement conçus pour fonctionner avec des types spécifiques de tôle ; assurez-vous donc d’utiliser l’outil de découpe approprié au matériau que vous utilisez. | ||
| Veillez à ce que le poinçon et la matrice soient toujours bien affûtés : avec le temps, ils peuvent s’émousser et se déformer, ce qui peut entraîner des trous de mauvaise qualité. Maintenez-les affûtés et en bon état pour un résultat optimal. | ||
| Tenez compte de l'épaisseur du matériau : les emporte-pièces ronds sont plus adaptés aux matériaux fins. Si vous devez percer des trous dans une tôle plus épaisse, vous devrez peut-être utiliser un autre outil ou une autre technique. | ||
| Attention aux bavures : l’utilisation de trous prédécoupés ronds peut entraîner la formation de bavures sur le pourtour. Veillez à les éliminer à l’aide d’un outil d’ébavurage ou de papier de verre pour une finition impeccable. |
Épaisseur du matériau
L'épaisseur recommandée pour la tôle dépend de l'application et du matériau choisis. En général, les métaux plus épais offrent une meilleure résistance et une plus grande durabilité, tandis que les métaux plus fins privilégient la flexibilité et la légèreté. Les épaisseurs typiques pour la tôle varient de 0,5 mm à 6 mm, mais peuvent varier selon le matériau et l'utilisation prévue. Le tableau suivant présente les épaisseurs recommandées pour les métaux couramment utilisés en tôlerie :
| Métal | Jauge | Millimètres | Pouces |
|---|---|---|---|
| Acier/Acier inoxydable/Aluminium | 22 | 0.8 | 0.031 |
| Acier/Acier inoxydable/Aluminium | 20 | 1.0 | 0.039 |
| Acier/Acier inoxydable/Aluminium | 18 | 1.2 | 0.047 |
| Acier/Acier inoxydable/Aluminium | 16 | 1.6 | 0.063 |
| Acier/Acier inoxydable/Aluminium | 14 | 2.0 | 0.079 |
| Acier/Acier inoxydable/Aluminium | 12 | 2.5 | 0.098 |
| Acier/Acier inoxydable/Aluminium | 10 | 3.2 | 0.126 |
Note: Ce tableau fournit des indications générales, et l'épaisseur de matériau appropriée pour une application donnée peut dépendre de facteurs supplémentaires.
Erreurs courantes de conception de tôlerie à éviter
La fabrication de tôles est un processus complexe qui comprend la conception, la découpe, le pliage et l'assemblage de tôles pour obtenir un produit final. Même les concepteurs les plus expérimentés peuvent commettre des erreurs entraînant des retouches coûteuses ou la mise au rebut de pièces. Pour éviter ces erreurs, il est essentiel de connaître les erreurs de conception les plus fréquentes en matière de fabrication de tôles et de prendre les mesures nécessaires pour les prévenir.
Erreur n° 1 : Fichier CAO sans coudes
Une erreur fréquente à éviter est de fournir un fichier CAO sans pliage. Une pièce de tôlerie sans pliage ne peut être fabriquée d'un seul tenant et son assemblage peut nécessiter des pièces supplémentaires et de la main-d'œuvre. Il est donc important d'inclure les pliages dans la conception et de préciser leurs angles et rayons afin de garantir une fabrication correcte.
Erreur n° 2 : Éléments trop proches des virages
Une autre erreur fréquente consiste à placer des éléments tels que des trous, des languettes, etc., trop près des plis. Cela peut engendrer des pièces métalliques déformées, sources de pertes de temps et d'argent. Pour éviter cette erreur, il est impératif de respecter la règle des 4T dans toutes vos conceptions CAO. Cette règle stipule que chaque élément doit se situer à une distance d'au moins quatre fois l'épaisseur du matériau de toute ligne de pliure.
Erreur 3 : Rayon de courbure interne parfaitement perpendiculaire
Tenter d'obtenir un angle parfaitement vif lors du pliage d'une tôle peut entraîner une déformation et une fissuration du matériau, compromettant ainsi l'intégrité du produit final. Spécifiez un rayon de pliage minimal adapté au matériau et à l'épaisseur utilisés afin de garantir une transition en douceur et d'éviter les concentrations de contraintes susceptibles de provoquer une rupture. Le rayon de pliage se détermine en mesurant la longueur de la zone pliée et en la divisant par deux. Utiliser le même rayon pour tous les pliages est plus économique que d'utiliser des rayons différents pour chaque pli.
Erreur n° 4 : Ne pas inclure les détails matériels dans le fichier CAO
Il est préférable d'inclure un maximum de détails dans le fichier CAO, notamment les spécifications, les dimensions et l'emplacement précis des composants. Cela garantit un processus de fabrication plus fluide et un produit final plus précis. Par exemple, l'omission de détails essentiels concernant le matériel peut retarder l'assemblage et augmenter les coûts.
Erreur n° 5 : Choisir une fin inappropriée
La finition est une étape essentielle du processus de fabrication, et les différentes finitions remplissent diverses fonctions, au-delà de l'esthétique. Certaines offrent une protection contre la rouille et la corrosion, tandis que d'autres sont purement décoratives. Tenez compte des exigences spécifiques de votre pièce métallique et choisissez la finition appropriée en conséquence. Comprendre la finition adéquate pour l'application prévue est crucial pour obtenir la fonctionnalité et l'apparence souhaitées du produit.
Erreur n° 6 : Choisir la mauvaise tôle
Tenez compte de l'utilisation prévue de la pièce tout au long du processus de conception. Par exemple, l'utilisation d'acier brut en milieu marin ou salin exposerait les pièces métalliques à la rouille et à la corrosion. Choisissez la tôle appropriée en tenant compte de facteurs tels que l'usure quotidienne, les conditions environnementales, les possibilités de fabrication, l'aspect esthétique, la conductivité requise et les propriétés mécaniques.
Erreur n° 7 : Négliger la résistance des matériaux pour les profilés en U
Les profilés en U sont des composants essentiels dans de nombreuses conceptions de produits, et leur résistance dépend de la résistance globale du matériau. Négliger la résistance du matériau peut engendrer des profilés en U fragiles, susceptibles de se déformer ou de se rompre sous contrainte. Pour éviter ce problème, il convient de choisir le matériau et l'épaisseur appropriés pour le profilé en U en fonction de la charge prévue et des contraintes supplémentaires auxquelles il pourrait être soumis.
Erreur n° 8 : Concevoir des exigences de soudage irréalisables
Envisagez le soudage ou d'autres assemblages mécaniques dès la phase de conception. Surestimer les capacités de soudage peut accroître la complexité et les coûts. Mettez en œuvre des principes de conception pour la fabrication (DFM) rigoureux afin de garantir la conformité de toutes les caractéristiques aux normes en vigueur.
Types de tôles
La tôle désigne une vaste gamme de métaux utilisés en fabrication. Les types les plus courants sont :
- Acier inoxydable: Reconnu pour sa polyvalence, sa durabilité et son rapport coût-efficacité, l'acier inoxydable est largement utilisé dans diverses applications.
- Acier laminé à froid : Convient aux applications où la résistance des matériaux est une préoccupation primordiale.
- Acier pré-plaqué : Semblable à l'acier ordinaire, mais avec un revêtement spécial pour prévenir la corrosion.
- Aluminium: Légère et inerte, elle offre un excellent rapport résistance/poids.
- Cuivre: Coûteux mais efficace, résistant à la dégradation chimique et biologique dans des conditions normales.
- Laiton: Un alliage de cuivre et de zinc, reconnu pour sa résistance à la corrosion et sa dureté.
Finitions courantes pour les pièces en tôle
Bien que la tôle se comporte souvent bien sans traitement supplémentaire, certaines applications bénéficient d'étapes de post-traitement. Les finitions courantes pour les pièces en tôle comprennent :
- anodisation
- Brossage
- Polissage
- sablage aux microbilles
- revêtement en poudre
- Placage
- Passivation
- Revêtement chromé
- Finitions personnalisées sur demande
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