Avec cette technique, il vaut la peine d'aller en profondeur
Derrière le terme "emboutissage" se cache bien plus qu'on ne le pense à première vue. L'acier inoxydable ou des matériaux comme l'Hastelloy® ou le titane sont très résistants. Les emboutir sans chaleur, c'est-à-dire "à froid", représente un grand défi technique. Chez Mankenberg, nous emboutissons des pièces en forme de pot qui, avec des pièces coulées et des pièces tournées et fraisées fabriquées par nos soins, forment des corps complexes pour les vannes. Pour les assembler, nous utilisons le procédé de soudage au tungstène sous gaz inerte (TIG).
L'emboutissage profond nécessite des presses hydrauliques capables de déformer le matériau à froid avec une force élevée. La plus grande presse actuellement utilisée chez Mankenberg peut exercer une force maximale de 2500 kN. En d'autres termes, cela représente six trains routiers entièrement chargés.
Mais comment la tôle plane devient-elle finalement une vanne complexe ?
Le procédé de formage s'effectue sur la base d'outils appropriés, qui se composent d'un moule creux (pour reproduire le contour extérieur) et d'un poinçon (pour reproduire le contour intérieur). Après l'emboutissage, l'espace entre les deux moules contient le pot formé. Ainsi, une plaque de tôle ronde devient un corps creux en forme de pot au cours d'un processus de déformation tridimensionnel, qui n'est que faiblement déformé au niveau du fond. Comme le matériau ne peut pas s'échapper, la tôle est comprimée entre le support et la bague d'étirage, puis à nouveau étirée entre la bague d'étirage et le poinçon. C'est ainsi que le fond présente généralement l'épaisseur de paroi initiale de la tôle de départ, alors que celle-ci diminue près du fond - et augmente loin du fond. Une attention particulière est requise à ce niveau : si la charge de traction est trop forte, le matériau peut se fissurer lors de l'usinage.
Vers 1500, les dés à coudre en laiton étaient déjà emboutis au lieu d'être coulés. Plus tard, le procédé d'emboutissage a été utilisé comme procédé de fabrication en masse pour la production de casseroles en acier inoxydable. Aujourd'hui, il est surtout connu pour la construction de carrosseries dans l'industrie automobile. Mankenberg a appliqué pour la première fois ce procédé de fabrication à la fabrication des vannes qui, du point de vue technique, doivent être considérées comme des réservoirs sous pression du point de vue de la conception et de la sécurité et sont donc soumises à des exigences particulières. Dans ce contexte, le dimensionnement de l'épaisseur de la paroi du corps résulte de la charge de pression admissible exigée ultérieurement.
Autre difficulté : le formage à froid entraîne dans le matériau un processus métallurgique d'écrouissage tout à fait voulu qui, outre une plus grande résistance, apporte aussi une plus grande fragilité. Lors de nombreuses étapes successives d'emboutissage, l'écrouissage doit donc être éliminé entre-temps par un "recuit d'austénitisation".
Grâce à la fabrication de ce matériau en grande série, la qualité du matériau de base qu'est la tôle est nettement supérieure à celle des matériaux coulés, qui souffrent de la contraction, de la contamination et aussi de la reproduction des défauts dans le moule. La qualité élevée de la surface n'est pas affectée par l'emboutissage, de sorte que les produits emboutis se distinguent précisément par cette qualité. Autre avantage : contrairement à la fonte, la tôle d'acier inoxydable (même emboutie) est facile à souder. Nous pouvons donc fabriquer des pièces spéciales en petite série, voire à l'unité, en les assemblant avec d'autres composants. Cela rend les produits extrêmement variables, en particulier lorsqu'il s'agit de les adapter à la tuyauterie. En bref : l'emboutissage profond de l'acier inoxydable est une technique de fabrication qui convainc sur toute la ligne.
Aperçu de l‘emboutissage
L'emboutissage profond est le formage par traction et pression d'une pièce de tôle découpée en un corps creux. Les procédés apparentés sont le repoussage du métal ou l'hydroformage. L'emboutissage profond débute par la découpe (l'estampage) du rond dont l'épaisseur et le diamètre déterminent la géométrie du futur pot.
Le résultat intermédiaire
Le premier tirage se produit lors de la fabrication de pots de taille moyenne, lorsque la pression de maintien et la force du poinçon sont dans le bon rapport. Ainsi, avec environ 60 bars, les ronds sont maintenus, tandis qu'avec environ 150 bars, le poinçon entre dans le moule.
Le rond est embouti pour former un pot, ce qui modifie le diamètre et l'épaisseur de la paroi du matériau de base.
Le résultat final
A partir du résultat du premier tirage avec un diamètre d'environ 210 mm, un pot d'un diamètre d'environ 160 mm est formé en continuant à déformer le corps creux. Le rapport entre le diamètre et la profondeur du pot est passé approximativement de 2:1 à 1:1.
Lorsque le degré de formage des aciers inoxydables, tout comme celui du titane, devient trop élevé, le risque de fissures de contrainte augmente. On y remédie par ce que l'on appelle le recuit de tension, qui seul permet de fabriquer des pots profonds et qui doit toujours être utilisé avec habileté.
L‘outil
Les principales pièces de la presse pour l'emboutissage sont le poinçon, la matrice d'emboutissage et le contre-support. Le poinçon est solidement vissé à la table de la presse. La matrice d'emboutissage fait également fonction de serre-flan. Le contre-support, qui est relié au coussin d'étirage par des tiges, aligne le rond de manière centrée et sert également de racleur. Il est repoussé vers le bas par la matrice d‘emboutissage, tandis que la tôle s'écoule dans l'espace creux entre le poinçon et la matrice d'emboutissage.
La première course
La tôle ronde est insérée et fixée entre la matrice d'emboutissage et le contre-support lors de la descente de la matrice d'emboutissage. La pression de maintien et la force du poinçon sont amenées exactement aux valeurs de réglage programmées. Le système est à nouveau déchargé et ramené à sa position initiale pour le démarrage du processus d'emboutissage suivant.
Pas à pas
Lors du deuxième tirage, la forme de la matrice d‘emboutissage et la force du poinçon agissent sur le pot déjà préformé. Les facteurs décisifs pour le succès sont maintenant le temps de formage et les forces de frottement qui agissent sur la pièce. Pour optimiser les paramètres du processus, l'expérience du départment de construction de l’outillage de Mankenberg est d'une valeur inestimable.
