Définition du matériau de l'outil de presse plieuse

Définition du matériau de l'outil de presse plieuse

1. Qu'est-ce qu'un outil de presse plieuse

Une presse plieuse est un outil utilisé pour plier des tôles métalliques. Elle est un élément clé du processus de pliage. Elle est généralement constituée d'un moule supérieur (poinçonneuse de presse plieuse) et un moule inférieur ( matrice de presse plieuse), qui sont principalement utilisés pour contrôler et guider la tôle pour qu'elle se plie dans une forme spécifique sous basse pression dans la presse plieuse.

2. Quel est le matériau d'un outil de presse plieuse

Les machines-outils de pliage sont fabriquées à partir de divers matériaux, chacun étant sélectionné en fonction de ses propriétés spécifiques et des exigences du procédé de pliage. Voici les principaux types de matériaux couramment utilisés dans la fabrication de tôles.

Types courants de matériaux pour les outils de presse plieuse

L'acier est le matériau le plus couramment utilisé dans les outils de presse plieuse à l'heure actuelle. Les machines-outils de pliage comprennent l'acier à outils faiblement allié, l'acier à outils au carbone, l'acier à outils à haute teneur en carbone et en chrome, l'acier rapide (HSS), l'acier de base, la combinaison d'acier au carbure et de carbure, les nouveaux matériaux, l'acier au chrome-molybdène (Chromoly), les matériaux spéciaux et d'autres types.

1. Acier à outils faiblement allié

Cet acier contient une certaine proportion d'autres éléments d'alliage, tels que le molybdène, le vanadium, le manganèse et le silicium. Il présente des performances équilibrées et un certain degré de dureté et de ténacité. Il convient à diverses opérations de pliage, notamment pour les matériaux plus durs comme l'acier inoxydable. Son prix est modéré, ses performances d'usinage sont bonnes et il convient au pliage de tôles conventionnel. Les aciers faiblement alliés utilisés pour la fabrication d'outils comprennent CrWMn, UMn2V, 7CrSiMnMoV (code CH1), GCrNiSiMnMoV (code GD), etc.

2. Acier à outils au carbone

Ses principaux composants sont le carbone et le manganèse. Un simple traitement thermique permet d'obtenir une dureté plus élevée. Cependant, sa faible capacité de charge le rend généralement utilisé pour la fabrication d'outils manuels et d'outillages courants. Son faible coût en fait un choix économique pour de nombreuses applications de pliage. Les aciers à outils au carbone les plus couramment utilisés sont le T8A, le T10A, etc.

3. Acier à outils à haute teneur en carbone et en chrome

Cet acier présente une bonne trempabilité et une bonne résistance à l'usure, une faible déformation lors du traitement thermique et une excellente résistance à l'usure. Il est classé parmi les aciers à outils les plus résistants à l'usure, avec une faible déformation et une capacité de charge inférieure à celle des aciers rapides. Cependant, en raison de la ségrégation évidente des carbures, un refoulement axial et un étirage radial sont nécessaires pour réduire les irrégularités des carbures et améliorer leurs performances. Les aciers à outils à haute teneur en carbone et en chrome couramment utilisés pour les outils sont le Cr12, le Cr12MoV et le Cr12Mo1V1 (code D2).

4. Acier rapide (HSS)

Cet acier est celui qui présente la dureté, la résistance à l'usure et la résistance à la compression les plus élevées parmi les aciers à outils. Sa capacité de charge est exceptionnelle. Il conserve ses performances même sous fortes contraintes thermiques. Il est particulièrement adapté aux applications soumises à de fortes contraintes thermiques, mais son coût est relativement élevé. Il est généralement utilisé pour les pliages difficiles et les exigences spécifiques des outils, notamment dans les industries aérospatiale et automobile. Parmi les aciers rapides couramment utilisés pour les outils, on trouve le W18Cr4V (code 841) et le WGMo5Cr4V2 contenant du tungstène (code G542, appelé M2 aux États-Unis), ainsi que l'acier rapide à faible teneur en carbone et en vanadium GWGMo5Cr4V (code GWG ou M2 à faible teneur en carbone), développé pour améliorer la ténacité.

5. Acier de base

L'acier de base est un acier auquel on ajoute une petite quantité d'autres éléments et dont la teneur en carbone est ajustée en fonction des composants de base de l'acier rapide afin d'en améliorer les performances. Ce type d'acier est collectivement appelé acier de base. Comparé à l'acier rapide, ce procédé améliore la résistance à l'usure, la dureté et la ténacité de l'acier rapide, le rendant ainsi plus rentable. Les aciers matriciels couramment utilisés dans les outils comprennent le GCr4W3Mo2VNb (code G5Nb), le 7Cr7Mo2V2Si (code LD) et le 5Cr4Mo3SiMnVAL (code 012AL).

6. Alliage cémenté

Cet alliage, composé de carbure de tungstène et de cobalt, présente une dureté et une résistance à l'usure extrêmement élevées, ce qui le rend adapté aux opérations à très haute intensité et à la production à très grande échelle. Cependant, son coût est légèrement plus élevé et il est difficile à usiner et à réparer. Cependant, sa longue durée de vie et son rendement élevé peuvent compenser cet inconvénient.

7. Combinaison d'acier et de carbure

Ce type d'alliage est un nouveau matériau associant carbure et acier. Il présente la dureté et la résistance à l'usure élevées du carbure, ainsi que la ténacité et l'usinabilité de l'acier. Il convient donc aux outils hautement résistants à l'usure et devant supporter des chocs importants.

8. Nouveaux matériaux

Le matériau nécessaire aux outils de presse plieuse est un acier pour matrices de travail à froid, caractérisé par une densité élevée, une bonne ténacité et une bonne résistance à l'usure. C'est pourquoi, ces dernières années, de nouveaux matériaux présentant ces caractéristiques, tels que l'acier renforcé à la céramique et le supercarbure, ont été mis au point.

9. Acier au chrome-molybdène (Chromoly)

Il présente une résistance à la traction et une ténacité élevées, atteignant une dureté de 45 HRC après traitement thermique. Sa robustesse et sa résistance à l'usure et à la corrosion prolongent la durée de vie de l'outillage, le rendant ainsi idéal pour le pliage de plaques métalliques épaisses et les opérations de manutention de charges importantes. Grâce à sa faible déformation après traitement thermique, il est idéal pour les outils lourds et de haute précision, notamment ceux utilisés dans les secteurs de l'aérospatiale et de la défense.

10. Matériaux spéciaux

Les matériaux spéciaux comprennent les plastiques, les polyuréthanes, les polymères et d'autres applications spécifiques pour le formage, l'usinage de formes spéciales ou le pliage de protection. Par exemple, les polymères offrent une grande flexibilité et durabilité, réduisent considérablement les risques de rayures ou de marquage et supportent des cycles de pliage considérables. Ils conviennent à l'électronique grand public et aux produits métalliques décoratifs où la finition de surface est essentielle.

Facteurs de performance clés des matériaux des outils de presse plieuse

1. Dureté et résistance

La dureté d'un matériau détermine sa capacité à résister à la déformation lors de la flexion. Plus la dureté est élevée, meilleure est la résistance à l'usure, mais sa ténacité diminue également.

2. Résistance à l'usure

Des matériaux hautement résistants à l'usure permettent de réduire la maintenance des outils et la fréquence des arrêts, améliorant ainsi l'efficacité de la ligne de production. La résistance à l'usure est essentielle et peut influencer directement la durée de vie des matrices de presse plieuse. Les environnements soumis à de fortes contraintes peuvent user trop rapidement les matériaux plus tendres.

3. Performances du traitement thermique

Le matériau doit être facile à traiter thermiquement pour obtenir la dureté souhaitée et une faible déformation. Par conséquent, la capacité à ne pas subir de modifications structurelles pendant le traitement thermique est un facteur crucial pour maintenir les performances de l'outil.

4. Ténacité et ductilité

La ténacité du matériau permet de résister aux chocs lors du pliage. Une bonne ténacité prévient la rupture de l'outil due à un impact instantané ou à des erreurs d'usinage. La ductilité garantit la résistance de l'outil aux contraintes imprévues lors de son utilisation.

5. Analyse coûts-avantages

Des matériaux aux performances globales plus élevées peuvent réduire considérablement le coût global, et un investissement initial plus élevé dans des matériaux de haute qualité peut réduire les taux de maintenance et de remplacement.

Critères de sélection des matériaux des machines-outils de pliage

1. Type et épaisseur de la plaque métallique

L'épaisseur et le type de matériau de la tôle pliée sont des facteurs importants dans le choix des matériaux d'outillage. Les tôles épaisses et les tôles dures nécessitent des outils à haute dureté et ténacité, tandis que les tôles fines et les petites séries de tôles nécessitent des outils économiques. De plus, l'usure des outils varie selon les tôles pliées (acier inoxydable, aluminium, cuivre, etc.), ce qui explique les exigences spécifiques au choix du matériau.

2. Sortie

Le rendement est généralement divisé en trois catégories : faible, moyen et élevé. Le rendement attendu déterminera le type de matériau d'outil choisi. Pour la production en série, il est recommandé d'utiliser des outils de presse plieuse en matériaux durs très résistants à l'usure, comme le 219.

3. Exigences en matière de précision et de différence de hauteur

En fonction des conditions de travail, sélectionnez des matériaux garantissant que l'ensemble du lot de pièces respecte les tolérances requises. Par exemple, les industries électronique et aéronautique ont des exigences strictes en matière de précision des pièces pliées ; il est donc nécessaire de choisir des presses plieuses fabriquées dans des matériaux résistants à la déformation et à l'usure.

4. Considérations particulières

Les facteurs à prendre en compte incluent la résistance à la corrosion, les applications spécifiques et d'autres facteurs. Ces facteurs suggèrent le choix d'outils en acier inoxydable ou avec des revêtements spéciaux.

5. Estimation de la durée de vie de l'outil

Connaître la durée de vie prévue de l'outil dans des conditions spécifiques peut servir de référence pour le choix du matériau. Bien entendu, une utilisation correcte des matrices de presse plieuse permet également de réduire le nombre de remplacements et d'entretiens d'outils, améliorant ainsi la productivité et l'efficacité.

Exigences relatives aux matériaux des outils de presse plieuse dans différentes industries

1. Traitement des métaux

Les outils en acier faiblement allié et en acier au carbone sont couramment utilisés, compte tenu de la flexibilité de la production et de la rentabilité.

2. Industrie automobile

Le matériau doit être suffisamment durable pour supporter plusieurs cycles sans dégradation des performances, c'est pourquoi l'acier à haute teneur en carbone et en chrome et l'acier CrMo sont couramment utilisés.

3. Aérospatial

Les applications aérospatiales accordent une attention particulière aux matériaux composites légers et résistants, les outils sont généralement fabriqués à partir d'alliages avancés et de matériaux composites pour garantir des performances sous contrainte.

4. Fabrication de produits électroniques

Les outils doivent s'adapter à des tolérances très strictes et à des détails fins, et nécessitent des matériaux de haute précision capables de réaliser un pliage fin sans endommager les pièces sensibles.

Comment entretenir et gérer les outils de presse plieuse

1. L'importance d'une inspection et d'un entretien réguliers

Des inspections régulières sont essentielles pour garantir le bon fonctionnement des outils de presse plieuse. La détection précoce des fissures, de l'usure et d'autres dangers cachés permet d'éviter efficacement les pannes d'outils et les accidents de production.

2. Nettoyage et traitement de surface

L'utilisation correcte de solvants de nettoyage, de lubrifiants et de revêtements protecteurs peut prévenir la rouille et l'usure, prolongeant ainsi efficacement la durée de vie de l'outil et garantissant ses performances stables.

3. Exigences de stockage

Gardez les supports à outils stockés dans un environnement sec et à température contrôlée qui peut efficacement empêcher l'outil de rouiller et de se déformer.

4. Réaffûtage et réparation d'outils

Les pièces usées doivent être réparées ou soudées à temps. Le réaffûtage des outils usés permet de restaurer leur forme géométrique et d'en prolonger la durée de vie.

5. Entretien et stockage en fonction des propriétés des matériaux des outils

Chaque matériau nécessite un niveau d'entretien différent. Une inspection, un nettoyage et une lubrification réguliers peuvent prolonger la durée de vie de l'outil. Par exemple, les outils en acier au carbone sont sujets à la rouille ; il est donc important de veiller à la prévention de l'humidité et de la moisissure.

Progrès récents et tendances futures

1. Innovation des matériaux d'outillage

Les nouveaux matériaux comprennent de nouveaux alliages hautes performances et des technologies de revêtement, qui améliorent efficacement la résistance à l'usure tout en réduisant la friction.

2. L'impact de l'automatisation et de la fabrication intelligente sur les matériaux des outils

La fabrication automatisée permet de fabriquer des formes plus complexes et de raccourcir le temps de production sans affecter la qualité. Elle peut également réduire l'intervention humaine.

3. Développement durable et protection de l'environnement

Afin de réduire les émissions de substances nocives dans le processus de production, l’industrie encourage le développement de matériaux et de processus durables, notamment le recyclage des matériaux d’outillage et l’adoption de méthodes de fabrication plus respectueuses de l’environnement.

4. Orientations futures de la recherche

Les recherches futures pourraient se concentrer sur la micro-modification de la structure des matériaux, les matériaux auto-réparateurs intelligents de surface et la durée de vie des outils assistée par l'IA.

Conclusion

Un choix judicieux et judicieux des matériaux est la garantie la plus directe de la durée de vie, de la qualité et du coût de production des outils, et joue un rôle essentiel dans l'obtention des résultats de fabrication escomptés. Les fabricants et les métallurgistes doivent tenir compte des exigences des produits, de l'état des équipements et des budgets pour répondre à l'évolution des besoins de l'industrie.

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