L’industrialisation de l’estampage permet de fabriquer de nombreuses pièces à partir d’une tôle brute à une cadence élevée. Le découpage emboutissage est l’une des techniques de fabrication de formage de tôle les plus employées pour le travail du métal en grande série.
L’emboutissage de tôles fines permet d’appliquer une déformation plastique à l’aide de presses pour leur donner une forme. L’emboutissage concerne des formes plus profondes que l’estampage. Ce procédé est utilisé avec succès dans les filières automobiles, de l’électroménager ou même en aéronautique.
Le principe d’emboutissage
L’emboutissage est réalisé sur des métaux en feuilles issus de la filière tôlerie, qui ne peuvent plus subir de développement. Les formes réalisées sont souvent complexes, et nécessitent des outils puissants.
La presse à emboutir permet d’obtenir une déformation de la tôle. Il existe trois types de déformations :
- La déformation simple effet, effectué avec une seule pression de la matrice et d’un poinçon. Les déformations sont peu profondes, et ne nécessitent pas de serrage de la pièce ;
- La déformation double-effet, qui s’applique à l’industrie. Un serre-flan est ajouté à la matrice et au poinçon afin de réaliser un emboutissage profond ;
- La déformation triple-effet, qui permet d’élaborer des pièces cylindriques à l’aide de matrices à poinçons.
Pour fonctionner, les presses à emboutir sont composées de plusieurs éléments principaux :
- Une matrice support, en creux, pour sculpter la mise en forme la pièce à usiner ;
- Une matrice supérieure, en relief, qui s’abaisse à l’aide de la presse sur la matrice support, tout en conservant l’épaisseur de la tôle ;
- Un serre-flanc, pour bloquer les flancs de la pièce pendant l’opération d’emboutissage ;
- Un poinçon, partie amovible, qui pousse la tôle pour lui donner une forme finale .
Avant de subir un emboutissage, les pièces métalliques sont lubrifiées avant d’être déposées sur les matrices. En effet, le processus d’emboutissage génère de puissants frottements. Le lubrifiant sert à protéger les éléments de matrice de problème de grippage. Mais également la tôle du produit fini, l’empêchant de créer des rayures, voire même déchirures à la surface de celle-ci.
Le serre-flanc et le poinçon sont relevés, et ne touche pas encore la pièce pendant sa mise en place sur la matrice. Le serre-flanc vient plaquer doucement les flancs de la pièce à emboutir, juste assez pour que celle-ci permette de glisser. La force appliquée par le poinçon à la feuille de métal dépasse sa limite élastique en la déformant.
Lorsque le formage de la pièce est terminé, le poinçon et le serre-flanc sont retirés. Cette opération est délicate, car elle implique de paramétrer précisément ce retrait, afin de ne pas risquer d’abîmer voire de déchirer la pièce.
Enfin, la pièce est détourée, pour enlever les parties superflues, et subit un ébavurage, afin de polir les impuretés encore présentes à en surface.
Travail des métaux : les différents types d’emboutissage
Il existe deux types d’emboutissage : à froid, et à chaud. Les opérations d’emboutissage à froid s’effectuent sur des presses mécaniques.
L’emboutissage à froid applique une déformation double-effet à une pièce. C’est le procédé privilégié par l’industrie automobile pour élaborer des carrosseries et éléments du moteur. En effet, les pièces usinées conservent leurs caractéristiques, tout en restant économique.
Les pièces métalliques les plus couramment embouties à froid sont :
- Les aciers inoxydables, qui offrent des propriétés mécaniques résistantes. Elles sont plus dures à travailler que d’autres alliages
- Les aluminiums, légers et économiques, donc plus faciles à travailler en grande série. L’aluminium embouti est notamment utilisé dans les secteurs de la parfumerie, l’automobile, l’éclairage, etc.
- Les laitons sont utilisés massivement dans le secteur automobile
Par ailleurs, l’emboutissage à chaud est exécuté sur des presses hydrauliques simple ou double effet. Les matériaux déformés sont des alliages en titane, en magnésium, à base de zinc, etc. Cela permet un emboutissage plus profond sur des pièces épaisses, qui gagnent des propriétés mécaniques très élevées. Cette méthode nécessite cependant des moules en acier à conductivité thermique et résistance forte.
Les pièces fabriquées les plus courantes sont les conserves, les canettes, les ustensiles de cuisson en cuisine. Si l’emboutissage s’effectue sur des petites pièces, ou de grande envergure, il peut aussi s’effectuer sur des pièces minuscules.
Le micro-stamping permet de réaliser des déformations sur des pièces très petites. Ces micro-gravures sont une alternative à la gravure chimique, et concerne également les secteurs pharmaceutiques et électroniques, comme les bracelets, les mécanismes de montres, etc.
