cintrage de tubes est souvent qualifiée d“” art occulte », un processus mystérieux fait d’essais et d’erreurs. Mais les principes fondamentaux qui sous-tendent cela sont en réalité assez simples. cintrage de tubes Les méthodes de cintrage des pièces tubulaires sont restées globalement inchangées depuis des décennies. Bien que les technologies aient considérablement progressé, les principes physiques sous-jacents demeurent les mêmes. Qu'il s'agisse de tubes ou de tuyaux, la réussite d'un cintrage parfait repose sur quatre facteurs essentiels : le matériau, la machine, l'outillage et la lubrification.
Table des matières
Comprendre les bases des techniques de cintrage des tubes métalliques
Le cintrage commence par la compréhension des propriétés du tube ou du tuyau. Les tuyaux, généralement utilisés pour le transport de fluides ou d'air, sont spécifiés par leur diamètre nominal (voir Figure 1Toutefois, lors du choix d'une cintreuse, le rayon de courbure de l'axe central, le diamètre extérieur et l'épaisseur de paroi du matériau sont des paramètres essentiels à prendre en compte.
De plus, chaque norme de tuyauterie possède une épaisseur de paroi nominale, mais celle-ci peut légèrement varier. Ces variations doivent être prises en compte, notamment lors des opérations de cintrage avec des outils de précision et de petits rayons de courbure. Parmi les autres variables importantes du cintrage figurent le rayon de courbure intérieur (ou intrados), le rayon de courbure extérieur (ou extrados) et le rayon de l'axe neutre (ou ligne neutre, où il n'y a ni compression ni étirement). L'angle de cintrage correspond à l'angle complémentaire du cintrage. Par exemple, un tube cintré à 45 degrés est appelé cintrage complémentaire à 45 degrés ou cintrage inclus à 135 degrés.voir figure 2La distance entre les virages (DBB) est simplement la distance entre deux points de tangence, où une section droite commence à se courber, et où le virage commence ou se termine.
Comme lors du pliage sur presse plieuse, les tubes subissent un retour élastique après le cintrage, ce qui provoque une dilatation radiale de la courbure. Plus le tube est rigide et plus le rayon de courbure est petit, plus le retour élastique et la dilatation radiale sont importants. Par exemple, le cuivre subit une dilatation radiale moindre que l'acier, et l'acier subit un retour élastique moindre que l'acier inoxydable.
Bien que certains tubes soient sans soudure, la plupart sont fabriqués avec une soudure longitudinale. Lors du cintrage de tubes, la qualité, la taille et la régularité du cordon de soudure sont des facteurs essentiels. Si les deux bords du joint sont mal alignés ou si le cordon de soudure est trop large ou irrégulier, ces imperfections peuvent affecter la circularité du tube et compliquer la réalisation d'un cintrage parfait.
Lors du pliage, l'allongement se produit lorsque le rayon extérieur s'étire, entraînant un amincissement de la paroi. Le matériau résiste à cet étirement et, à mesure que la surface extérieure du pli s'étire, elle peut se déformer, créant une ovalisation ou une modification de la forme de la section transversale. Une certaine ovalisation peut être acceptable pour certaines applications, mais pour les travaux de précision, même de légères déformations sont inacceptables. En effet, lorsque l'extérieur s'étire, le rayon intérieur se comprime et, à un certain point, l'intérieur commence à se plisser.
Procédés courants de cintrage de tubes
Les exigences de l'application dictent souvent le choix de cintrage de tubes Procédé. Les procédés de cintrage de tubes spéciaux varient en ancienneté et en complexité. Cependant, la plupart des tubes sont cintrés selon l'une des quatre principales méthodes suivantes : pliage de type bélier, cintrage par rouleaux, flexion par compression, et cintrage par étirage rotatif.
Cintrage de type bélier
Le cintrage par vérin est l'une des méthodes les plus anciennes et les plus simples, souvent utilisée dans les ateliers de réparation de silencieux. Ce procédé utilise un vérin hydraulique pour pousser le tube contre des rouleaux ou des blocs de pivot, obtenant ainsi un rayon de courbure central (RCC) d'environ trois à quatre fois le diamètre extérieur (DE) de la pièce (voir figure 3).
Cette méthode ne fournit pas de support au diamètre intérieur (DI) du tube, ce qui entraîne un étirement important à l'extérieur du coude. Cette méthode est souvent utilisée pour les tubes carrés, où l'outil de compression est intentionnellement conçu pour comprimer et déformer légèrement le rayon de courbure intérieur (voir figure 4Cette compression contribue à prévenir les plis et force la surface extérieure du pli vers l'intérieur, créant ainsi une surface concave et minimisant l'étirement à l'extérieur du pli.
Bien que le cintrage par vérin soit peu coûteux et couramment utilisé, il n'est pas la méthode la plus précise. Si l'esthétique de la pièce ou des tolérances de cintrage serrées sont importantes, cette méthode peut ne pas convenir.
Cintrage par roulage
Le cintrage par rouleaux est généralement utilisé pour les grandes pièces dans des secteurs tels que la construction. Le procédé implique trois rouleaux disposés en forme de pyramide (voir figure 5Les rouleaux s'ajustent pour former des rayons spécifiques, souvent importants, ce qui est idéal pour la création de spirales et de bobines. Une variante du cintrage par rouleaux, la cintreuse à pincement à deux rouleaux, utilise un rouleau supérieur et un rouleau inférieur avec des guides réglables pour cintrer le tube. Le cintrage par rouleaux offre une excellente polyvalence pour la création de longues bobines continues, notamment pour des applications telles que la tuyauterie ou les éléments de structure.
flexion par compression
Le cintrage par compression consiste à cintrer le tube autour d'une matrice fixe à l'aide d'un rouleau ou d'une matrice de compression (également appelée bloc suiveur). Le tube est fixé juste derrière le point de tangence arrière, et le rouleau “ comprime ” efficacement le tube contre la matrice de cintrage centrale (voir figure 6Le cintrage par compression est particulièrement adapté aux pièces symétriques et est souvent utilisé pour la fabrication de produits présentant des coudes identiques de chaque côté. Cette méthode est courante pour la production d'articles tels que les porte-serviettes et donne les meilleurs résultats pour les tubes cintrés à un rayon de courbure (CLR) au moins trois fois supérieur au diamètre extérieur (DE) du tube.
Cette méthode peut entraîner un léger aplatissement de la surface extérieure des tubes, car le diamètre intérieur n'est pas soutenu. Par conséquent, le cintrage par compression n'est généralement pas recommandé pour les tubes dont le CLR est inférieur à trois fois le diamètre extérieur, en particulier pour les pièces nécessitant des tolérances serrées (voir figure 7).
cintrage par emboutissage rotatif
Pour les travaux de précision, le cintrage par emboutissage rotatif est la méthode privilégiée, notamment pour les applications exigeant des rayons de courbure serrés, parfois aussi faibles que 0,7 fois le diamètre extérieur du tube (soit moins de 1×D). Ce procédé offre un contrôle optimal de l'amincissement et de l'ovalisation des parois, ce qui explique son utilisation fréquente dans des secteurs de pointe comme l'aérospatiale et l'automobile. Le procédé utilise un mandrin qui soutient le diamètre intérieur du tube pendant le cintrage, ainsi qu'un outillage de précision sur le diamètre extérieur.voir figure 8Le cintrage par étirage rotatif permet d'obtenir des rayons de courbure serrés sans compromettre l'intégrité structurelle du tube.
Le dispositif de cintrage par emboutissage rotatif comprend une matrice de pression pour maintenir la partie droite (la tangente) du tube, une matrice de serrage pour faire tourner le tube autour de la matrice de cintrage, et un mandrin, souvent équipé de billes articulées, pour soutenir l'intérieur du tube pendant toute la durée du cintrage. De plus, une matrice d'essuyage garantit l'absence de plis sur le rayon intérieur en essuyant le matériau juste avant le point de tangence (voir figure 9).
Le rôle des outils de cintrage de tubes
Le choix de l'outillage est crucial pour obtenir des cintres de haute qualité, notamment par cintrage rotatif. Parmi les éléments à prendre en compte figure la dureté du mandrin, qui doit être adaptée au matériau du tube. Un mandrin tendre est utilisé pour les tubes durs, tandis qu'un mandrin dur est nécessaire pour les tubes tendres afin de garantir un cintrage précis.
La croissance radiale lors du pliage peut entraîner une différence entre le rayon de courbure initial et le rayon de courbure final. Ceci est particulièrement important lors du pliage de matériaux durs dont le rapport de courbure (CLR) est supérieur à 3×D. Un rayon de matrice de pliage plus petit peut être nécessaire pour compenser une croissance radiale excessive (voir figure 10).
Lubrification : Garantir des performances optimales
Une lubrification adéquate est essentielle pour réduire la friction et l'usure lors du cintrage des tubes.voir figure 11Cela est particulièrement vrai lors de l'utilisation de mandrins à billes articulées à l'intérieur du tube. Les lubrifiants synthétiques non pétroliers, souvent fournis sous forme de gel ou de pâte, sont couramment utilisés pour le cintrage de tubes. La viscosité du lubrifiant doit être adaptée au matériau et aux exigences de cintrage. Pour les cintres intensifs, des lubrifiants plus épais sont utilisés afin de garantir un fonctionnement fluide, de réduire l'usure des composants d'outillage critiques tels que la matrice d'essuyage et d'améliorer les performances globales.
Choisir la machine adaptée au cintrage de tubes
Les cintreuses de tubes modernes, notamment les machines à commande numérique (CNC), offrent une grande précision, souvent grâce à de multiples axes de contrôle. Une cintreuse de tubes CNC typique peut comporter jusqu'à 10 axes qui contrôlent différents aspects du processus de cintrage, tels que la distance entre les coudes (Y), le plan de rotation du cintrage (B), l'angle de cintrage (C), les déplacements horizontaux et verticaux (X et Z) et le mouvement du mandrin (YM).voir figure 12Les axes sont décrits comme suit :
- Y: Distance entre les virages
- BPlan de rotation de flexion
- C: Angle de courbure
- X: Déplacement horizontal de la pièce
- Z: Déplacement vertical de la pièce
- XRDiapositive de réaction
- XC: Mouvement de serrage.
- YB: Boost motion
- YM: Mouvement du mandrin
- YSFO: La pression du suiveur diminue.
Certaines machines de pointe combinent plusieurs procédés de pliage, tels que le pliage par rouleaux et le pliage par étirage rotatif, dans une seule unité, afin d'améliorer la polyvalence et l'efficacité pour les pièces complexes nécessitant différents rayons de courbure.
Conclusion : L’art et la science du cintrage de tubes
L'alliance des capacités des machines modernes, des logiciels avancés et de l'outillage de précision a transformé le cintrage de tubes en un procédé hautement contrôlé, fiable et efficace. Si la variabilité des matériaux et les défis spécifiques à chaque application peuvent complexifier le processus, le choix judicieux des matériaux, de l'outillage, de la lubrification et de la machine garantit des cintres parfaits et constants. Grâce au savoir-faire d'opérateurs qualifiés et à la technologie appropriée, la cintreuse de tubes est devenue un outil essentiel pour des secteurs tels que l'automobile, l'aérospatiale et la construction. La précision, la polyvalence et la fiabilité des systèmes de cintrage de tubes les rendent indispensables à la production de composants de haute qualité pour une grande variété d'applications.
