Leçon 3.3DéformerChapitre 3 · Formage massif

Filage (profilés en aluminium et tuyaux en plastique)

Pousser du métal ou du plastique à travers une filière

Le filage pousse la matière à travers une ouverture façonnée (une filière), comme du dentifrice hors d'un tube, ce qui donne une longue pièce de cette section. Les cadres de fenêtres et les dissipateurs thermiques sont en aluminium filé ; les tuyaux d'eau et l'isolant de câbles sont en plastique extrudé. Une fois qu'on a la filière, on peut faire la forme dans n'importe quelle longueur.

Photo : Ulfbastel, Public domain, via Wikimedia Commons

Filage : une presse à aluminium et une ligne de tuyaux en plastiqueEn haut : un profilé en aluminium (étapes 1 à 4). En bas : un tuyau en plastique (étapes 5 à 7). Les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous.

Comment ça marche

Chauffer la billette. Une billette (un court et épais tronçon d'aluminium) est chauffée à environ 450–500 °C. Elle reste solide et ne rougit pas, mais devient assez molle pour s'écouler sous pression.
Pousser avec le piston. La billette est chargée dans un conteneur chauffé. Un piston hydraulique la pousse avec un effort de centaines à milliers de tonnes.
Presser à travers la filière. Le métal s'écoule à travers la filière (un épais disque d'acier percé d'un trou façonné). Il en sort sous forme de profilé (une longue pièce à section constante). Pour les formes creuses, le métal se sépare autour d'un noyau central dans la filière et se ressoude ensuite.
Refroidir, étirer et couper. Un tireur guide le profilé chaud le long d'une table pendant que de l'air ou de l'eau le refroidit. Il est ensuite étiré droit, coupé à longueur, et souvent traité thermiquement ou anodisé (doté d'une couche d'oxyde protectrice).
Tuyau en plastique : fondre avec une vis. Des granulés de plastique tombent d'une trémie dans un fourreau chauffé. Une vis tournante (une vis sans fin, comme dans un hachoir à viande) les fait fondre par la chaleur et la friction, et pousse la matière fondue vers l'avant sans arrêt.
Former le tube. La matière fondue s'écoule à travers un espace annulaire de la filière, autour d'un pointeau central qui forme le trou du tuyau.
Refroidir, tirer et couper. Le tuyau encore mou passe dans une cuve d'eau qui fixe sa taille finale. Un tireur l'entraîne à vitesse constante, et une scie le coupe à longueur.

Chiffres clés

Matériaux: Alliages d'aluminium (de loin le métal le plus courant), cuivre, laiton, magnésium ; plastiques comme le PVC, le polyéthylène et le polypropylène
Pièces typiques: Cadres de fenêtres et de portes, dissipateurs thermiques, rails et tubes, tuyaux d'eau, isolant de câbles, garnitures et joints en plastique
Taille de pièce: Profilés en aluminium d'environ un centimètre à des dizaines de centimètres de large, coupés à des longueurs de plusieurs mètres ; tuyaux en plastique de quelques millimètres à plus d'un mètre de diamètre
Précision: Aluminium : environ ±0,1–0,3 mm sur les petites sections. Tuyau en plastique : typiquement quelques dixièmes de millimètre
État de surface: Lisse, avec de faibles lignes de filière dans le sens de la longueur ; l'aluminium est souvent anodisé ou peint
Taille de série adaptée: De courtes séries (les filières coûtent peu) à des lignes de plastique qui tournent sans arrêt jour et nuit
Coût d'outillage et de machine: Filières d'aluminium : souvent de quelques centaines à quelques milliers de dollars. Presses et lignes complètes : de centaines de milliers à des millions
Vitesse: Aluminium : une billette entière pressée en quelques minutes. Plastique : continu, typiquement des mètres par minute

Atouts et limites

Atouts

Sections complexes en une seule passe, y compris creuses
Des filières bon marché rendent abordables même de courtes séries d'un profilé sur mesure
Continu et rapide, avec peu de déchets (les bouts de rebut sont recyclés)
Bon état de surface, prêt pour l'anodisation ou la peinture

Limites

Uniquement des sections constantes ; les trous ou les détails sur la longueur doivent être usinés ensuite
Les parois très minces et les angles vifs sont difficiles à obtenir
Les longs profilés peuvent se vriller ou se cintrer et doivent être étirés droits
Les métaux durs comme l'acier demandent des efforts très élevés et usent vite les filières

Où on l'utilise

ConstructionCadres de fenêtres et de portes, sections de murs-rideaux, garde-corps, tuyaux d'évacuation en PVC
ÉlectroniqueDissipateurs thermiques, boîtiers d'équipements, profilés pour bandes LED
TransportSections de carrosserie de trains et d'autobus, barres de toit, poutres de pare-chocs
Plomberie et réseauxTuyaux d'eau et de gaz, conduits de câbles, isolant de câbles
Biens de consommationRails de rideaux, montants d'échelles, tuyaux d'arrosage
Alimentaire (même principe)Pâtes, céréales du petit-déjeuner, snacks

Comment le reconnaître

La section est exactement la même sur toute la longueur ; une extrémité coupée montre le profil complet.
De fines lignes droites dans le sens de la longueur (lignes de filière), plus faciles à voir sur de l'aluminium nu sous une lumière.
Des extrémités coupées à la scie, avec des trous et des entailles ajoutés plus tard par usinage.
Sur les tuyaux en plastique, du texte imprimé qui se répète sur la longueur, ajouté à la sortie de la ligne.

À comparer avec

Laminage3.2le laminage écrase le métal entre des cylindres tournants ; le filage le pousse à travers une filière fixe et donne des formes bien plus complexes en une seule passe.Tréfilage3.4le tréfilage tire le métal à travers une filière au lieu de le pousser, ce qui ne marche que pour des sections minces et simples.Pultrusion10.3le cousin des composites : des fibres imprégnées de résine sont tirées à travers une filière chauffée.

À regarder

Hydro · Toute la filière aluminium, expliquée étape par étape

corematerials · Une simple coupe du piston, de la billette et de la filière

Hydro · Une vraie presse qui transforme une billette en profilé

Machine GPM · Une ligne de tuyaux en plastique : extrudeuse, cuve de refroidissement, tireur et scie

Voir de vraies photos

Wikipédia : Extrusion — schémas du filage direct et indirect, photos de profilés et de filières
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Le filage pousse la matière à travers une filière façonnée ; le produit garde cette section sur n'importe quelle longueur.
L'aluminium est poussé par un piston une billette à la fois ; le plastique est fondu et poussé sans arrêt par une vis.
Des filières bon marché rendent les profilés sur mesure abordables, même en petites séries.