Matériaux d'emboutissage métal : les propriétés qui décident de la façon dont une pièce se forme
Le matériau fixe les formes possibles, le rayon de pliage minimal, la force dont la presse a besoin et la durée de vie de l'outil. Voici les matériaux d'emboutissage courants et les propriétés qui comptent.
Matériaux d'emboutissage courants
Nuances et plages d'épaisseur que les ateliers produisent le plus souvent, pas des limites machine. Les nuances entre parenthèses sont les équivalents japonais et européens proches.
| Matériau | Nuances types | Épaisseur type | Formabilité | Retour élastique | Remarques |
|---|---|---|---|---|---|
| Acier laminé à froid | 1008, 1010 (SPCC, DC01) | 0.4 à 6 mm | Élevée | Faible | Le choix par défaut pour équerres et capots. Demande huile, placage ou peinture contre la rouille. |
| Laminé à chaud décapé | HRPO, A1011 | 1.5 à 8 mm | Moyenne | Faible | Pièces plus épaisses. Surface plus rugueuse et tolérance d'épaisseur plus large que le laminé à froid. |
| Acier galvanisé | G60, G90 (SGCC, DX51D) | 0.4 à 3 mm | Moyenne | Faible | Le bord cisaillé est nu. Le revêtement peut s'écailler aux pliages serrés et brûler aux soudures. |
| Acier HSLA | Limite d'élasticité 340 à 550 MPa | 0.8 à 6 mm | Moyenne à faible | Élevé | Permet une pièce plus mince et plus légère. Demande plus de tonnage et use les outils plus vite. |
| Inox 301 | 1/4 dur à dur complet | 0.1 à 2 mm | Moyenne | Élevé | S'écrouit et garde l'état ressort. Utilisé pour clips et contacts. |
| Inox 304 | 304, 304L, 316 | 0.3 à 3 mm | Élevée à l'état recuit | Moyen | S'écrouit et grippe. Demande environ 1.5 fois le tonnage de l'acier doux. |
| Inox 430 | Ferritique, magnétique | 0.4 à 3 mm | Moyenne | Moyen | Coût du nickel plus bas. Moins ductile que le 304, donc les emboutissages profonds sont plus difficiles. |
| Aluminium 3003, 5052 | H14, H32 | 0.5 à 4 mm | Bonne | Moyen | Doux et léger. Se raye et grippe, et laisse de fines esquilles au bord de coupe. |
| Aluminium 6061 | T4, T6 | 0.5 à 4 mm | Faible en T6 | Moyen à élevé | Se fissure aux pliages serrés en T6. Former en T4 ou recuit, puis vieillir en T6. |
| Cuivre | C11000 | 0.1 à 3 mm | Élevée | Faible | Meilleure conductivité. Doux, donc se marque facilement. Utilisé pour barres omnibus et contacts. |
| Laiton | C260 (laiton de cartoucherie) | 0.1 à 2 mm | Élevée | Moyen | Cosses et coques embouties. Un détensionnement après emboutissage profond évite la fissuration par corrosion sous contrainte. |
| Bronze phosphoreux | C510 | 0.1 à 1.5 mm | Moyenne | Moyen à élevé | Ressorts et contacts qui fléchissent de nombreuses fois sans fatigue. |
| Cuivre au béryllium | C172 | 0.05 à 1 mm | Moyenne à l'état recuit | Moyen | Résistance la plus élevée des alliages de cuivre après vieillissement. Demande des mesures de manipulation. |
| Acier à ressort | 1074, 1095 | 0.2 à 2 mm | Faible | Élevé | Formé tendre puis traité thermiquement, ou acheté pré-durci pour des pliages simples. |
Propriétés qui décident de l'aptitude à l'emboutissage
Dix propriétés expliquent la plupart des problèmes d'emboutissage. Un atelier qui vous interroge tôt à leur sujet lit votre pièce, il ne se contente pas de la chiffrer.
- Allongement et coefficient nL'allongement est la distance dont le métal s'étire avant de se fissurer. Le coefficient n indique l'uniformité de l'amincissement à l'étirage. Les deux comptent surtout en emboutissage et en formage.
- Coefficient rRésistance à l'amincissement pendant que la tôle est entraînée. Un coefficient r plus élevé permet des godets plus profonds, ce qui explique que l'acier pour emboutissage soit vendu sur ce critère.
- Rapport limite d'élasticité sur résistanceUn rapport faible donne une large marge entre le début du formage et la rupture. Les alliages à haute résistance ont peu de marge et se fissurent plus tôt.
- ÉcrouissageLe métal durcit et se renforce en se formant. L'inox 304 et 301 s'écrouit vite, donc les postes suivants demandent plus de force et parfois un recuit.
- Retour élastiqueLe métal plié se rouvre en partie après le relevage de l'outil. Il augmente avec la résistance et diminue avec la rigidité, donc le HSLA, l'inox et l'aluminium reviennent plus que l'acier doux. L'outil plie au-delà de l'angle visé pour compenser.
- Sens du grainLa tôle laminée plie mieux en travers du sens de laminage que dans le sens du laminage. Demandez à l'atelier de placer les lignes de pliage en travers du grain pour les pliages serrés.
- État métallurgique et duretéLe même alliage existe tendre ou dur. Les états durs demandent des rayons plus grands et plus de tonnage et se fissurent plus facilement.
- Revêtement et surfaceLes couches de zinc, d'étain et de nickel peuvent se fissurer ou se maculer. L'état de surface se retrouve sur la pièce emboutie, donc les pièces d'aspect demandent une bande propre et une manutention protégée.
- Tolérance d'épaisseur et planéitéLa courbure de bobine, le cintrage et la variation d'épaisseur changent le comportement d'un outil. La bande de précision coûte plus cher et tient mieux les deux.
- Usure des outils et bavureLes matériaux abrasifs et durs émoussent plus vite les arêtes de coupe et augmentent la hauteur de bavure. La calamine de l'acier laminé à chaud fait de même.
Rayon de pliage intérieur minimal type
Pour un pliage à 90 degrés avec la ligne de pliage en travers du sens de laminage. La valeur basse correspond à l'état tendre. Les états plus durs, les épaisseurs plus fortes et les pliages dans le sens du grain demandent plus.
Ce sont des points de départ. L'atelier confirme le rayon pour votre nuance, votre état et votre épaisseur avant de découper l'outil.
| Matériau | Rayon minimal type |
|---|---|
| Acier laminé à froid | 0.5 à 1 fois l'épaisseur |
| Acier HSLA, limite d'élasticité 340 à 550 MPa | 1.5 à 3 fois l'épaisseur |
| Inox 304, recuit | 1 fois l'épaisseur |
| Inox 301, selon l'état | 1 à 3 fois l'épaisseur |
| Aluminium 5052-H32 | 1 à 2 fois l'épaisseur |
| Aluminium 6061-T6 | 2.5 à 4 fois l'épaisseur |
| Laiton C260, demi-dur | 1 fois l'épaisseur |
| Bronze phosphoreux, selon l'état | 1 à 3 fois l'épaisseur |
| Acier à ressort, recuit | 1 à 3 fois l'épaisseur |
Choisir un matériau selon l'exigence
Partez de ce que la pièce doit faire. Le plan peut alors nommer une nuance ou une performance et laisser l'atelier proposer un équivalent.
- Conductivité électriqueCuivre, laiton, bronze phosphoreux ou cuivre au béryllium. Choisissez selon le ressort dont la pièce a besoin.
- Résistance à la corrosionInox 304 ou 316, aluminium ou acier revêtu. L'acier revêtu laisse un bord cisaillé nu.
- Comportement en ressortInox 301, bronze phosphoreux, cuivre au béryllium ou acier à ressort, selon la température, les cycles et le coût.
- Prix de pièce le plus basAcier laminé à froid avec une finition plaquée ou peinte, sauf si la pièce doit résister nue à son environnement.
- Faible poidsAluminium 5052 pour les pièces formées. Acier HSLA quand la pièce doit rester en acier mais peut être plus mince.
- Lavage à grande eau et contact alimentaireInox 304 ou 316, avec un état de surface et un procédé de soudage compatibles avec l'application.
La variation d'épaisseur change le comportement d'un outil. Lire sur la tolérance d'épaisseur et de largeur de la bobine.
Questions fréquentes
Peut-on emboutir n'importe quel métal ?
La plupart des métaux en tôle et en bande, tant qu'ils sont assez ductiles pour l'opération. Les alliages fragiles se fissurent au pliage et les états durs limitent le rayon de pliage minimal. Demandez à l'atelier de vérifier la nuance et l'état par rapport à la forme de votre pièce.
Quel matériau est le moins cher à emboutir ?
L'acier laminé à froid, dans la plupart des cas. Il se forme facilement, use lentement les outils et se trouve partout en stock. Le prix de la pièce dépend aussi de l'utilisation de la bande et des opérations secondaires, donc un alliage plus cher peut l'emporter sur une pièce qui s'imbrique bien.
Pourquoi ma pièce en aluminium se fissure-t-elle au pliage ?
Généralement parce que l'état est trop dur pour le rayon. L'aluminium 6061 en T6 se fissure sur les pliages serrés. Passez au 5052 en H32, ou augmentez le rayon intérieur. Le 6061 peut être formé en T4, ou recuit puis vieilli ensuite.
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