Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
E

emboutissage (suite)

Lors de l’emboutissage d’une pièce, il se produit d’abord un pliage du flan sur les bords supérieurs de la matrice, puis la zone périphérique du flan glisse vers la partie centrale ; son développement diminue ; d’où un rétreint qui augmente l’épaisseur du flan. La tôle a donc tendance à se plisser dans sa zone périphérique, et la formation de ces plis est évitée par le serre-flan. Toutefois, le frottement de la tôle entre le serre-flan et la matrice augmente l’effort d’emboutissage et, par là même, l’effort de traction qui apparaît dans la zone intermédiaire de la tôle. Dans cette zone intermédiaire du flan, la matière est également laminée entre le poinçon et la matrice, en même temps qu’elle est étirée. De plus, le volume de matière de cette zone augmente au fur et à mesure que la tôle glisse entre la matrice et le serre-flan, et passe sur le congé du bord supérieur de la matrice.

L’opération d’emboutissage soumet donc la tôle à des efforts combinés de flexion, de traction, de compression, de torsion et de laminage qui provoquent l’écrouissage de cette matière. Le degré d’écrouissage est d’autant plus important que le rapport du diamètre du poinçon d au diamètre du flan D est plus petit. Il augmente également avec la profondeur d’emboutissage.

La valeur minimale du rapport k = d/D que l’on peut adopter en une seule passe, sans atteindre la déchirure du flan, caractérise l’aptitude à l’emboutissage du matériau en question. C’est le coefficient d’aptitude à l’emboutissage profond (k). Il varie selon la nature du métal, l’épaisseur du flan, le diamètre de la matrice, le rayon des congés des bords inférieurs du poinçon et des bords supérieurs de la matrice et de la lubrification.

L’emboutissage à chaud est recommandé pour certains métaux et alliages ne permettant à froid que de faibles déformations et pour les alliages peu ductiles, mais de forte épaisseur. Ainsi, les tôles d’épaisseur supérieure à 5 mm pour l’acier doux et à 8 mm pour le Duralumin sont embouties à chaud. Les températures utilisées s’échelonnent de 850 à 900 °C pour l’acier et de 450 à 490 °C pour le Duralumin. Indépendamment de la nature et de l’épaisseur du matériau, l’emboutissage à chaud est également utilisé avantageusement pour emboutir des pièces en tôle d’épaisseur inférieure à 3 mm, difficiles à former et nécessitant à froid plusieurs passes avec recuits intermédiaires. À chaud, l’emboutissage peut se faire en une opération. Les résultats sont plus réguliers, et le pourcentage de pièces déchirées est plus faible. Dans le cas des alliages légers, la même chauffe peut être utilisée pour l’emboutissage et la trempe. L’emboutissage à chaud nécessite des matrices et des poinçons en acier ou en fonte, avec fond de matrice mobile ou portant des évents de décalaminage.

Il est difficile d’obtenir par emboutissage des cotes très précises. La déformation n’étant pas homogène, l’épaisseur de la pièce finie n’est pas constante. De plus, comme dans toute mise en forme, la déformation plastique se superpose à la déformation élastique, et, dès que la pièce est libre, la déformation élastique disparaît. Elle est une part importante de la déformation totale lorsque la profondeur d’emboutissage est faible. On doit en tenir compte dans le dessin du poinçon.

La technique de mise en forme par emboutissage s’adapte essentiellement aux fabrications en grande série. Pour chaque pièce différente à fabriquer, celles-ci nécessitent la confection d’une matrice, généralement en acier, dont le coût de fabrication est important ; mais, avec une matrice, il sera possible de réaliser des dizaines de milliers de pièces à la cadence de plusieurs exemplaires par minute, en utilisant exclusivement de la main-d’œuvre non spécialisée.

Le rôle de l’ouvrier se limite à :
— engager le flan en tôle entre la matrice proprement dite et le poinçon jusqu’aux butées de position ;
— actionner la presse par pédale ou boutons-poussoirs ;
— retirer la pièce terminée et engager un nouveau flan.

De nombreuses matrices sont conçues de telle sorte que la pièce emboutie est automatiquement extraite de la matrice et éjectée dans le conteneur de manutention, destiné à recevoir les pièces finies. Les matrices multiples comportent plusieurs poinçons, souvent identiques, fixés sur une plaque porte-poinçon, afin d’obtenir simultanément plusieurs pièces à chaque descente du coulisseau de la presse. Si la série le justifie, on équipe la presse avec des matrices progressives spéciales, constituées d’une succession de poinçons différents et formant au fur et à mesure la pièce en plusieurs opérations consécutives. Pour amener une pièce à sa forme définitive, il faut donc plusieurs descentes successives du coulisseau de la presse, mais, comme toutes ces opérations sont réalisées simultanément sur plusieurs pièces à emboutir, on obtient une pièce finie après chaque descente de la presse. Cette catégorie d’outils est de plus en plus utilisée, car elle permet de travailler entièrement automatiquement en utilisant un simple système d’alimentation automatique à partir d’un feuillard.

Les matrices combinées sont des outils réalisant à la fois des opérations de découpage et d’emboutissage ; ces outils sont soit progressifs, soit à double effet. Ces derniers ne peuvent être montés que sur des presses à double effet, comportant deux coulisseaux qui descendent l’un après l’autre.

Pour de petites pièces, la même matrice effectue souvent plusieurs opérations successives : découpage, poinçonnage, emboutissage, pliage, contournage, etc. Dans ce cas, la cadence horaire peut être de cinq cents pièces par heure. Si la complexité de la pièce ou encore ses dimensions empêchent sa réalisation par un outil progressif unique, on peut grouper plusieurs presses (comme pour les têtes d’usinage), soit autour d’un plateau pivotant, soit le long d’un transporteur au sol, et constituer un transfert d’emboutissage fonctionnant automatiquement.