Progressive Die Stamping 101 : Un guide complet pour les débutants et les experts

L'estampage vous permet de façonner des feuilles plates de matériaux, généralement du métal, dans les formes souhaitées, généralement via un jeu de matrices. C’est une méthode très précise qui permet de réaliser facilement des motifs complexes. Bien que l’estampage puisse être réalisé de différentes manières, l’estampage progressif est une méthode couramment utilisée.

Qu'est-ce que l'estampage progressif

Avec l'emboutissage progressif, vous pouvez fabriquer de nombreuses pièces avec des éléments de conception complexes avec des tolérances très serrées. Il utilise un seul jeu de matrices avec plusieurs conceptions pour exécuter plusieurs opérations sur une tôle ou une bobine traversante.

Avantages de l’estampage progressif

Les innovations modernes ont rendu les conceptions encore plus complexes, nécessitant de nombreuses opérations. Même si entreprendre des opérations manuelles hautement spécialisées était le seul moyen, vous pouvez désormais réaliser ces conceptions grâce à un emboutissage progressif.

1. La possibilité d’entreprendre plusieurs opérations simultanément en un seul coup de presse rend l’emboutissage progressif très efficace. En conséquence, le temps de cycle est réduit, ce qui a un impact positif sur les taux de production, permettant une production en grand volume.
2. L'utilisation optimale des matériaux lors de l'emboutissage progressif réduit les rebuts tout en maximisant le nombre de pièces produites à partir de chaque feuille. Vous pouvez attribuer cela à l'imbrication étroite des conceptions de pièces dans la disposition et à l'efficacité de l'alimentation et de l'utilisation des bandes.
3. La capacité de reproduire avec précision le processus d’emboutissage pour de grands volumes améliore la qualité des pièces et la précision dimensionnelle. L’utilisation d’un seul jeu de matrices minimise les variations des pièces finies grâce à un contrôle précis de l’outillage et de la presse.
4. La nature rapide et continue de l’emboutissage progressif réduit les délais de production des pièces. Ainsi, vous pouvez exécuter rapidement les commandes sans sacrifier la qualité ni augmenter considérablement les coûts.
5. Comparé à d’autres procédés de fabrication, l’emboutissage progressif a peu d’effet négatif sur l’environnement. De plus, l’utilisation optimale des matériaux réduit le gaspillage de matériaux, garantissant ainsi l’efficacité des ressources.
6. Même si l’investissement initial en outillage et en configuration peut être élevé, l’efficacité résultant de l’exécution simultanée de plusieurs opérations est rentable. Le résultat est une réduction du gaspillage de matériaux et du besoin de traitement secondaire, ce qui réduit les coûts de main-d'œuvre.
7. Vous pouvez effectuer un emboutissage progressif pour des pièces présentant des géométries et des caractéristiques complexes. Les conceptions d’outillage peuvent intégrer diverses opérations telles que le perçage, la découpe, le formage, le pliage et le matriçage en un seul processus de production.
8. Vous pouvez utiliser l’estampage progressif avec plusieurs matériaux, notamment l’acier, l’aluminium, le cuivre, le laiton et leurs alliages. Par conséquent, vous pouvez réaliser des pièces complexes avec différentes qualités de matériaux comme la résistance et la conductivité.

Inconvénients de l’estampage progressif

• Coûts d'installation élevés, mais permettant de produire des produits précis en grande quantité.
• Seuls les produits fabriqués en série sont rentables.
• Non recommandé pour les composants de grande taille.

Procédure d'estampage progressif

Entreprendre un emboutissage progressif implique généralement plusieurs étapes pour assurer une transformation efficace des tôles en pièces complètes. Lors de la fabrication de pièces par emboutissage progressif, veillez à suivre la procédure décrite :

• Une conception détaillée de la pièce est créée en tenant compte de ses exigences en matière de matériaux, de dimensions, de caractéristiques et de tolérances.
• La conception progressive de la matrice est réalisée en fonction des produits finaux. Parmi les aspects de conception peuvent inclure plusieurs stations capables d'effectuer des opérations spécifiques comme indiqué par la conception de la pièce.
• La bobine métallique ou la feuille de matériau souhaité est ensuite introduite dans la presse à estamper. Il peut être lubrifié ou traité en surface pour réduire la friction pendant le processus d'estampage.
• La tôle est serrée pour la maintenir en place afin d'empêcher tout mouvement pendant le processus d'estampage. Ce sont des mesures de sécurité essentielles que vous trouverez dans toute machine à estamper à matrices progressives. De plus, un bon machine de presse hydraulique devrait s'adapter à différents types de matrices d'estampage.
• Pendant le fonctionnement de la presse, le matériau avance à travers le jeu de matrices en subissant progressivement une opération spécifique à chaque poste. Les opérations sont entreprises simultanément.
• Pendant le processus, les contrôles de la presse garantissent que la tôle est positionnée avec précision et que les opérations sont chronométrées pour maintenir des tolérances serrées.
• Après avoir traversé toutes les stations, les pièces finies sont éjectées automatiquement de la presse à l'aide de systèmes pneumatiques ou de broches d'éjection.

Composants en emboutissage progressif

Le processus de transformation des tôles en modèles souhaités via un emboutissage progressif est rendu possible par plusieurs composants. Ces composants travaillent collectivement pour produire des pièces aux finitions complexes et précises en grand volume.

• Jeu de matrices : Il s’agit du principal composant utilisé dans l’estampage progressif composé de plusieurs matrices individuelles dans une séquence. Chaque matrice est réalisée pour définir la forme finale de la pièce en réalisant une opération spécifique. En fait, la conception progressive des matrices est un processus critique dans l’emboutissage progressif.
• Coups de poing:Les poinçons forment d’autres composants clés de la matrice progressive. Généralement considérés comme faisant partie du jeu de matrices, les poinçons constituent la partie supérieure. Ils sont conçus pour déformer le matériau dans la forme requise en effectuant l'opération souhaitée.
• Chargeur de bande : Ce composant est responsable de l’alimentation de la bande ou de la bobine métallique dans la presse à emboutir. Il positionne avec précision le matériau assurant un alignement correct dans le jeu de matrices.
• Presse: La force mécanique nécessaire pour réaliser les opérations d'emboutissage du matériau est fournie par la presse. Il existe différents types de presses utilisées dans l’emboutissage progressif, notamment les presses mécaniques ou hydrauliques.
• Goupilles et bagues de guidage : Pour un emboutissage progressif réussi, les parties supérieure et inférieure du jeu de matrices doivent être alignées. Les broches et bagues de guidage garantissent que cela se produit. Ils évitent l'apparition de défauts ou d'imprécisions dimensionnelles en positionnant précisément les matrices.
• Plaque de décapage : Généralement positionnée au-dessus de la matière, la plaque de dévêtissage permet de retirer les pièces finies des poinçons. Il empêche les pièces de coller aux poinçons, facilitant ainsi une éjection en douceur.

Matériaux utilisés dans l'estampage progressif

Vous pouvez soumettre une grande variété de matériaux à un emboutissage progressif. Cela offre une polyvalence en ce qui concerne les exigences des applications dans tous les secteurs. Certains facteurs qui influencent le choix des matériaux comprennent les propriétés fonctionnelles, les exigences d'application et le coût.

• Acier: L'acier laminé à froid et à chaud est utilisé pour sa résistance, sa formabilité et sa ténacité, principalement dans l'automobile, l'électronique et les appareils électroménagers.
• Aluminium: Aux côtés de ses alliages, l'aluminium offre une bonne résistance en termes de poids, de formabilité, de conductivité et de résistance à la corrosion. L’aluminium peut être soumis à un emboutissage progressif pour fabriquer des pièces aérospatiales et automobiles.
• Cuivre: En tant que matériau hautement conducteur, le cuivre peut être utilisé en emboutissage progressif pour fabriquer des pièces destinées aux installations électriques.

Techniques d’estampage progressif

Dans l'emboutissage progressif, différentes opérations sont effectuées séquentiellement pour transformer des tôles plates en pièces finies de manière efficace et précise. Ces processus sont effectués à des postes individuels au fur et à mesure que le matériau progresse dans le jeu de matrices.

• Suppression : De nombreux jeux de matrices comportent un découpage dans la première station où la forme initiale de la pièce est découpée, ce qui donne lieu à des flans individuels.
• Dessin: Consiste à étirer ou à tirer le matériau pour former des éléments emboutis tels que des coques, des coupelles ou des enceintes. Le dessin peut être combiné avec d’autres processus, comme le perçage, pour produire des pièces complexes présentant de multiples caractéristiques.
• Pliant: La mise en forme des ébauches en profils tridimensionnels se fait par pliage grâce à l'application localisée d'une pression contrôlée. Le pliage vous permet de plier, de créer des angles, des contours et d'autres fonctionnalités.
• Frappe : Il s'agit d'un processus de formage qui permet d'obtenir des tolérances précises et des surfaces lisses en exerçant une pression élevée pour affiner les textures de surface. Vous pouvez aplatir les rides et même donner des motifs décoratifs avec la frappe.
• Garniture: Suppression de l'excès de matière ou des caractéristiques indésirables des pièces estampées pour obtenir les dimensions finales en coupant le long des bords désignés.
• Gaufrage : Des zones spécifiques d'une pièce métallique sont surélevées ou encastrées via un gaufrage créant des éléments fonctionnels, informatifs ou décoratifs. Ce processus utilise des matrices de gaufrage mâles et femelles pour obtenir le motif souhaité.
• Perçant: Les opérations de perçage créent des trous, des fentes et d'autres ouvertures dans les flans, généralement utilisées comme emplacement de fixation et trous de montage.

Application de l’estampage progressif

De plus en plus de conceptions sophistiquées sont produites pour faciliter le travail et augmenter les capacités des machines/équipements. L'emboutissage progressif est utilisé pour fournir des pièces pour de telles conceptions en raison de leur efficacité, de leurs tolérances fines et de leur répétabilité.

• L'estampage progressif est utilisé pour produire des connecteurs électriques, des grilles de connexion, des bornes, des boîtiers de blindage, des prises et des supports avec des géométries précises.
• Les panneaux de carrosserie automobile comme les portes, les couvercles de coffre, les capots et les ailes sont également soumis à ce processus de travail des métaux pour obtenir des formes précises. D'autres composants automobiles fabriqués de cette manière comprennent également des supports, des charnières, des connecteurs, des supports de siège et des inserts de tableau de bord.
• Les feuilles d'aluminium sont utilisées pour fabriquer des composants d'avion présentant des propriétés de résistance élevée au poids, telles que des supports, des raccords et des fixations, à l'aide d'un emboutissage progressif.
• Certaines pièces d’appareils grand public comme les réfrigérateurs, les fours et les machines à laver sont fabriquées par emboutissage progressif.
• L'industrie de la construction utilise l'estampage progressif pour produire des composants matériels tels que des supports, des plaques de renfort, des charnières et des connecteurs dans les projets d'infrastructure.
• Le matériel militaire comme les pièces de véhicules, les douilles de munitions et les composants d'armes utilise un emboutissage progressif pour obtenir des pièces très précises.

Quelle est la différence entre l’emboutissage progressif et l’emboutissage par transfert ?

• Les matrices de transfert sont généralement considérées comme plus adaptées à la production de grandes pièces.
• Les matrices progressives sont considérées comme plus adaptées à la production d’ensembles de composants plus petits.

Conclusion

Les tolérances fines et la répétabilité de l’emboutissage progressif le rendent omniprésent dans différentes industries. Lorsque vous envisagez un moyen de produire efficacement des pièces pour votre prochain projet, l’emboutissage progressif devrait figurer en tête de liste.

Davantage de ressources:

Estampillage – Source : WIKIPEDIA

Marquage à chaud – Le guide ultime – Source : Tsinfa

Machine de presse hydraulique à vendre – Source : Tsinfa