Comment fonctionne le masquage ?

Le découpage, technique clé du formage des métaux , est largement utilisé dans l'automobile, l'électroménager, l'aérospatiale, l'électronique et d'autres secteurs. Il consiste à placer une plaque métallique entre des moules et à utiliser le tranchant de ces derniers pour appliquer une pression sur la plaque, provoquant sa déformation plastique et sa rupture, permettant ainsi d'obtenir des pièces aux dimensions et à la forme requises. L' équipe LS vous propose une présentation détaillée du principe de fonctionnement, du processus de déformation, des éléments clés et des applications du découpage dans la production industrielle.

Qu'est-ce que le découpage en métallurgie ?

Le découpage est un procédé de fabrication qui utilise des matrices pour découper des tôles plates en formes précises. Concrètement, le découpage utilise le tranchant de la matrice pour provoquer une déformation par cisaillement et la séparation de la tôle le long d'une ligne de contour, permettant ainsi d'obtenir des pièces ou des ébauches de la forme et des dimensions requises. Lors du découpage , à l'exception du métal proche de la ligne de cisaillement, la tôle ne subit aucune déformation plastique ; les pièces ainsi obtenues conservent donc une forme plane.

Comment fonctionne le masquage ?

Le principe de fonctionnement du découpage est un procédé qui modifie la forme d'un matériau en appliquant une forte pression, en exploitant ses propriétés de déformation, d'élasticité et de plasticité. Voici les étapes détaillées du découpage :

1. Préparation et installation du moule : Concevoir et fabriquer un outil de découpe adapté à la forme et aux dimensions des pièces à usiner. Installer l’outil de découpe sur la presse en veillant à l’alignement correct des matrices supérieure et inférieure et à un jeu approprié (généralement de 10 à 15 % de l’épaisseur de la tôle).
2. Préparation et positionnement du matériau : sélectionnez le matériau de la plaque à découper et assurez-vous de sa conformité aux exigences de qualité. Placez la plaque sur le banc de la presse et fixez-la à l’aide d’un dispositif de positionnement afin d’éviter tout mouvement pendant la découpe.
3. Démarrage de la presse et fermeture de la matrice : démarrer la presse de sorte que la matrice supérieure commence à descendre. Les matrices supérieure et inférieure se referment progressivement pour appliquer une pression sur la plaque.
4. Cisaillement et séparation du matériau : sous l’action de l’ouverture du moule, le matériau de la plaque commence à se déformer par cisaillement. À mesure que le moule se referme, la déformation s’amplifie progressivement jusqu’à la séparation complète du matériau. La partie détachée devient un poinçon, tandis que l’autre est mise au rebut.
5. Découpe et évacuation des déchets : les pièces sont séparées de la plaque et tombent dans la zone de collecte prévue à cet effet. Les déchets sont évacués par l’orifice d’évacuation du moule et recueillis dans la cuve à déchets.
6. Ouverture du moule et réinitialisation de la presse : la presse s’arrête et le moule s’ouvre progressivement. Il revient ensuite à sa position initiale pour la prochaine opération de découpe.
7. Contrôle qualité des pièces de coupe : les pièces de taille de haies font l’objet d’un contrôle qualité, notamment en ce qui concerne la précision dimensionnelle, les erreurs de forme, la qualité de la surface de coupe, etc. Si des problèmes de qualité sont constatés, les paramètres du moule ou de la presse doivent être ajustés en temps opportun afin de garantir la qualité des pièces de coupe suivantes.
8. Répéter : Si plusieurs poinçonnages sont nécessaires, répéter l'opération jusqu'à ce que la quantité requise soit produite.

En quoi le masquage diffère-t-il du perçage et du poinçonnage ?

1. Qu'est-ce qu'un piercing ?

Le perçage est un procédé d'usinage qui consiste à percer du métal brut à l'aide d'un outil de coupe, créant ainsi un trou circulaire ou de forme différente. Le métal issu du trou est alors considéré comme de la ferraille. La machine à percer actionne un outil appelé poinçon.

2. Qu'est-ce que le punching-ball ?

Le poinçonnage est un procédé d'usinage qui consiste à enlever de la matière d'une tôle. Il nécessite l'utilisation d'une presse à poinçonner pour comprimer un outil à travers la tôle. Bien que le poinçonnage soit généralement réalisé sur de la tôle, il peut également s'appliquer à d'autres matériaux comme le papier, le plastique et diverses fibres. La presse à poinçonner exerce une pression sur la tôle lorsqu'elle est placée contre une matrice. Ainsi, la tôle poinçonnée prend la forme de la matrice.

3. Étanchéité VS Perçage VS Poinçonnage

(1) Enlèvement de matériaux

Les opérations de poinçonnage et de découpage sont très différentes du perçage . Le perçage ne retire aucune matière de la tôle. Il se contente de déplacer le métal, créant ainsi une ouverture qui provoque une légère déformation sur le pourtour du trou.

Le poinçonnage et le découpage consistent tous deux à enlever de la matière. Le poinçonnage découpe la zone autour d'une cavité. La pièce enlevée est alors considérée comme de la ferraille. Le trou restant est le produit fini.

Le découpage, en revanche, est l'inverse du poinçonnage. Dans ce cas, la pièce découpée est conservée comme produit fini, tandis que la tôle restante est soit mise au rebut, soit recyclée.

(2) Forme et taille du trou :

Le piercing crée des trous relativement petits et simples, généralement ronds, de forme uniforme ou simple. La gamme de tailles est plus limitée que pour le piercing ou le poinçonnage.

Le poinçonnage offre une bien plus grande polyvalence en termes de formes et de dimensions. Il permet un choix beaucoup plus vaste de formes, allant du cercle aux formes très complexes. La gamme de tailles est potentiellement plus étendue qu'avec le perçage, mais les limites de l'outillage peuvent également la restreindre.

L'opération de découpe se concentre sur la pièce découpée plutôt que sur le trou. C'est une application qui permet de poinçonner des formes très grandes, souvent des pièces entières. Le « trou » restant est ce que l'on ne souhaite pas : l'espace négatif du produit fini.

(3) Sélection des outils et des matrices

Le perçage s'effectue à l'aide d'un simple poinçon sans matrice adaptée. L'outil détermine la forme du trou. Ce système est très simple et permet des modifications rapides.

Le poinçonnage nécessite un jeu de poinçons et de matrices adaptés. Le poinçon pousse la matière à travers l'ouverture de la matrice. On obtient ainsi une découpe extrêmement nette, mais le temps de préparation est plus long.

Le découpage utilise également un système de poinçonnage. Cependant, l'ouverture de la matrice de découpage est comparativement plus grande afin d'accueillir le produit fini. Le jeu entre le poinçon et la matrice de découpage doit être important pour obtenir des bords nets sur la pièce découpée.

Les fabricants de tôles sur mesure guident les industries dans le choix des ouvertures de matrices et des outils de découpe appropriés.

(4) Application de la force :

Le perçage applique une force concentrée sur une petite surface. Le poinçon exerce une pression le long du trajet du trou. Cette force concentrée permet de percer efficacement un matériau en une seule opération.

Le poinçonnage répartit la force sur une plus grande surface. Il applique une pression sur tout le contour de la forme souhaitée, répartissant ainsi la force pour une découpe nette des formes complexes.

Le procédé de découpage nécessite une force de cisaillement élevée parmi les trois procédés. Il doit permettre de perforer le matériau en surmontant toute la périphérie de l'ébauche métallique brute, tout en exerçant une force de cisaillement sur toute l'épaisseur de la tôle.

Le matériau approprié est sélectionné en fonction des exigences spécifiques du projet, notamment la forme, l'épaisseur, la taille et les propriétés souhaitées de la tôle , sous la supervision des meilleurs fabricants sous contrat en Inde.

(5)Vitesse et précision :

Le perçage offre une excellente rapidité et une précision satisfaisante pour les petits diamètres. Il est particulièrement adapté aux opérations de production en série, où les pièces de petit diamètre doivent souvent comporter plusieurs trous simples.

Le poinçonnage est une opération qui repose en grande partie sur un équilibre entre vitesse et précision. Des formes complexes peuvent être frappées rapidement avec peu d'imprécisions.

Le découpage peut s'avérer plus lent pour les profils de grande taille et complexes. Cependant, il permet d'atteindre une précision exceptionnelle pour la pièce finie.

(6) Impact sur la résistance et la durabilité des matériaux

Lors du perçage, le métal peut s'affaiblir légèrement sur les côtés autour du trou en raison du matériau environnant. Il se produit également un déplacement du métal par rapport au trou, créant ainsi des points de contrainte. Cependant, dans le cas de tôles minces, cet effet est généralement minime.

Le poinçonnage peut déformer certaines parties des bords autour du trou, ce qui entraîne un affaiblissement de la résistance du matériau dans cette zone.

Le découpage est le procédé qui a le moins d'incidence sur la résistance du matériau. L'intégrité structurelle du produit fini reste intacte.

Quels matériaux sont utilisés pour le découpage ?

Le choix du matériau optimal pour le découpage dépend de plusieurs facteurs , notamment la forme et la taille de la pièce à découper, les exigences de précision, le volume de production et le budget. Voici quelques matériaux couramment utilisés pour le découpage :

1. Aluminium

• Caractéristiques : L’aluminium est un métal léger, malléable et résistant, facile à travailler et à façonner. De plus, il présente une bonne résistance à la corrosion et convient à divers environnements.
• Application : Dans le processus de découpe, l'aluminium est souvent utilisé pour fabriquer des pièces légères et des pièces structurelles, telles que des composants dans le domaine aérospatial, des panneaux de carrosserie automobile et des boîtiers de produits électroniques, etc.

2. Acier inoxydable

• Caractéristiques : L’acier inoxydable possède une dureté élevée. Lors du poinçonnage, le poinçon doit présenter une dureté et une résistance à l’usure élevées, comme c’est le cas pour les poinçons en acier rapide fritté tels que l’ASP-23, l’ASP60 et autres. Cependant, l’acier inoxydable a une faible plasticité et est sujet aux fissures et aux déformations lors du découpage. Une conception appropriée de la structure du moule et du processus de découpage est donc indispensable.
• Application : L'acier inoxydable est largement utilisé dans le découpage en raison de son excellente résistance à la corrosion et de ses propriétés mécaniques, notamment lorsque des exigences élevées en matière de résistance à la corrosion et de résistance mécanique sont requises.

3. Cuivre

• Caractéristiques : Le cuivre est relativement mou et l'usure du moule est faible lors du poinçonnage, mais il faut veiller à éviter les bavures et les déformations.
• Application : Le cuivre et ses alliages sont également des matériaux couramment utilisés dans le découpage et sont largement utilisés dans les domaines électrique, électronique et de la décoration en raison de leur bonne conductivité électrique, de leur conductivité thermique et de leur résistance à la corrosion.
• Type : Les alliages de cuivre les plus couramment utilisés comprennent le laiton (alliage cuivre-zinc) et le bronze (alliage cuivre-étain ou alliage cuivre-aluminium-silicium, etc.). Le laiton présente de meilleures propriétés d’emboutissage que certains cuivres purs.

4. Acier au carbone

• Caractéristiques : Les performances de découpage de l’acier au carbone sont fortement influencées par sa teneur en carbone et son état de traitement thermique. L’acier à faible teneur en carbone est facile à poinçonner et peu sujet aux fissures ; l’acier à haute teneur en carbone nécessite un traitement thermique approprié avant le poinçonnage afin d’améliorer sa plasticité et de réduire sa dureté.
• Application : L'acier au carbone est l'un des matériaux les plus couramment utilisés dans le découpage et est largement utilisé dans la fabrication de diverses pièces et composants structurels en raison de sa haute résistance et de son faible coût.
• Types : Selon leur teneur en carbone, les aciers au carbone se divisent en aciers à faible teneur en carbone, aciers à moyenne teneur en carbone et aciers à haute teneur en carbone. L’acier à faible teneur en carbone présente une bonne plasticité et une bonne aptitude au poinçonnage ; il convient au poinçonnage de pièces aux formes complexes. L’acier à haute teneur en carbone, quant à lui, possède une dureté supérieure et est adapté aux applications exigeant une résistance et une dureté accrues.

5. Acier galvanisé

• Caractéristiques : Les performances de poinçonnage de l’acier plaqué dépendent du matériau de base et de la couche de galvanisation . La résistance et la plasticité du matériau de base déterminent la forme et la précision dimensionnelle des pièces découpées ; la couche de galvanisation doit rester intacte pendant le processus de découpe afin d’éviter la corrosion. Par ailleurs, les matrices de découpe en acier galvanisé doivent présenter une dureté et une résistance à l’usure élevées pour compenser l’usure de la couche de galvanisation.
• Application : L’acier galvanisé est un matériau recouvert d’une couche de zinc en surface afin d’améliorer sa résistance à la corrosion. En découpe, l’acier galvanisé est largement utilisé lorsqu’une haute résistance à la corrosion est requise.
• Type : Selon les différentes méthodes de galvanisation, l’acier galvanisé se divise en tôles d’acier électro-galvanisées (comme la SECC) et en tôles d’acier galvanisées à chaud (comme la SGCC). Les tôles d’acier électro-galvanisées présentent une meilleure formabilité et une meilleure aptitude à la peinture ; les tôles d’acier galvanisées à chaud offrent une résistance à la corrosion supérieure.

FAQ

1. Quel est le processus de découpage ?

Le découpage est un procédé d'emboutissage qui utilise une matrice de poinçonnage pour séparer des feuilles sous l'action d'une presse. Ce procédé comprend principalement les étapes suivantes : ① Déformation élastique : lors du premier contact du poinçon avec la feuille, celle-ci subit une compression élastique et une déformation par flexion sous l'effet de la pression exercée. À ce stade, l'écart entre le poinçon et la matrice est légèrement supérieur à l'épaisseur de la feuille. ② Déformation plastique : à mesure que le poinçon continue d'appuyer, la feuille entre dans la phase de déformation plastique. Au niveau des arêtes de coupe du poinçon et de la matrice, la feuille est soumise à un fort cisaillement et commence à se déformer par cisaillement plastique. La déformation se poursuivant, l'état de contrainte interne de la feuille change et des fissures de cisaillement se forment progressivement. ③ Rupture et séparation : lorsque la fissure de cisaillement atteint une certaine longueur, la feuille se rompt et se sépare au niveau des arêtes de coupe du poinçon et de la matrice. Une section transversale nette se forme alors entre la partie découpée et la feuille. ④ Étape de découpage et d'éjection : Une fois le poinçonnage terminé, le poinçon continue d'appuyer pour expulser la pièce poinçonnée de la matrice. Simultanément, les chutes sont également évacuées de la matrice.

2. À quoi sert le masquage ?

Le découpage est largement utilisé dans la production industrielle . Sa principale fonction est de découper directement des pièces finies de formes et de dimensions spécifiques, telles que des rondelles, des ressorts, des connecteurs, etc. Le découpage permet également de préparer les ébauches nécessaires à d'autres procédés d'emboutissage (pliage, emboutissage profond, bordage, etc.) en vue d'un traitement ultérieur. Grâce à une conception d'agencement optimisée et au recyclage des déchets, le découpage permet de maximiser l'utilisation des matériaux et de réduire les coûts de production.

3. Comment fonctionne le découpage fin ?

Le découpage fin est un procédé de découpage spécial réalisé sur une presse spécifique à l'aide d'une matrice de découpage fin et de matériaux adaptés. Son principe de fonctionnement repose sur l'utilisation d'un serre-flan muni d'une couronne dentée et d'une matrice à structure convexe et concave. Le découpage fin privilégie généralement des matériaux présentant une bonne plasticité et une bonne ténacité, tels que l'acier à faible teneur en carbone ou l'acier inoxydable. Lors de l'emboutissage, le poinçon de la matrice pénètre dans le matériau à vitesse réduite, tandis que la plaque de bord exerce une pression adéquate. La déformation plastique du matériau étant pleinement développée, la qualité de la section transversale des pièces découpées est généralement supérieure : lisse, parfaitement verticale et exempte de bavures et d'affaissements.

4. En quoi le découpage à blanc diffère-t-il du poinçonnage ?

Le découpage et le poinçonnage sont deux procédés de mise en forme qui consistent à retirer avec précision de la matière d'une pièce. La principale différence entre les deux procédés réside dans le produit final. Lors du découpage, la pièce finale est retirée ou « poinçonnée » d'une tôle et le matériau restant est mis au rebut. En revanche, lors de l'emboutissage, le matériau retiré est mis au rebut et le produit final est le matériau restant, qui est ensuite transformé. Une autre différence réside dans la manière dont le fabricant traite la tôle initiale. Lors de l'emboutissage, on enlève généralement le minimum de matière de la pièce d'origine afin de minimiser les déchets. À l'inverse, le découpage est plus efficace lorsqu'on enlève le maximum de matière. Pour les moyennes et grandes séries, le poinçonnage et le découpage sont des méthodes de production extrêmement rentables. Bien que les chutes issues du poinçonnage ne soient pas toujours utilisées lors des opérations suivantes, elles peuvent souvent être recyclées ou réutilisées, ce qui permet de réaliser d'importantes économies.

Résumé

Le découpage, technique majeure de transformation des métaux, joue un rôle déterminant dans l'industrie manufacturière moderne . Grâce à l'innovation technologique continue et à la modernisation des équipements, le procédé de découpage évoluera vers une précision, une efficacité et une automatisation accrues, contribuant ainsi fortement à la transformation et à la modernisation du secteur industriel.

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