Leçon 3.2DéformerChapitre 3 · Formage massif

Laminage

Tirer le métal dans l'écart entre des cylindres tournants

Le laminage comprime le métal entre deux cylindres tournants pour le rendre plus mince et plus long, un peu comme une machine à pâtes aplatit la pâte. Les panneaux de carrosserie, la tôle des canettes, les poutrelles et les rails d'acier sortent tous de laminoirs. La plupart de l'acier et de l'aluminium passe entre des cylindres à un moment de sa vie.

Photo : European Coal and Steel Community, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Laminage : une cage vue de près, puis un train à bandes à chaud completEn haut : ce qui se passe dans une cage de laminoir. En bas : comment un train à bandes à chaud enchaîne de nombreuses cages. Les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous.

Comment ça marche

Présenter la brame. Une brame (un bloc de métal plat et épais, souvent d'environ 20 à 25 cm d'épaisseur pour l'acier) arrive d'un four de réchauffage à environ 1 100–1 250 °C. Le laminage à froid, utilisé pour la tôle fine et précise, part d'une bande déjà laminée à température ambiante.
Les cylindres mordent. Le frottement entre les cylindres en rotation et la brame l'agrippe et l'entraîne. L'entrefer (l'ouverture entre les cylindres) est réglé plus petit que l'épaisseur d'entrée.
Écraser et étirer. Dans l'entrefer, le métal est aminci par écrasement. Son volume reste le même : il sort donc plus long et plus rapide qu'il n'est entré, alors que sa largeur change à peine.
Recommencer, cage après cage. Chaque passe n'enlève qu'une partie de l'épaisseur. Un train à bandes à chaud fait d'abord passer l'acier d'avant en arrière dans un laminoir dégrossisseur. Puis une série de cages finisseuses, chacune avec un entrefer plus petit, l'amène à son épaisseur finale.
Refroidir et bobiner. Des jets d'eau refroidissent la bande, et une bobineuse l'enroule en une bobine de plusieurs tonnes. Les tôles fortes et les barres sont plutôt coupées à longueur, et des cylindres cannelés façonnent les poutrelles et les rails (laminage de profilés).

Chiffres clés

Matériaux: Aciers, aluminium, cuivre et laiton, titane, alliages de nickel, zinc
Pièces typiques: Tôles minces et fortes, bobines de bande, feuilles, barres et ronds, poutrelles en I, rails
Taille de pièce: Bande jusqu'à environ 2 m de large et souvent de plus d'un kilomètre par bobine ; de tôles de plus de 100 mm d'épaisseur à des feuilles plus fines qu'un cheveu
Précision: Laminé à chaud : environ ±0,1–0,2 mm sur l'épaisseur. Laminé à froid : environ ±0,01–0,05 mm
État de surface: Laminé à chaud : peau d'oxyde sombre et écailleuse (calamine). Laminé à froid : lisse et brillant, prêt pour la peinture ou le placage
Taille de série adaptée: Très grande série : un grand train à bandes à chaud lamine des millions de tonnes par an
Coût d'outillage et de machine: Cylindres : de milliers à centaines de milliers de dollars pièce. Un train à bandes à chaud complet : des centaines de millions de dollars ou plus
Vitesse: La bande peut quitter la dernière cage finisseuse à environ 20 m/s (plus de 70 km/h)

Atouts et limites

Atouts

Très rapide et peu cher à la tonne ; les laminoirs tournent jour et nuit
Produits longs d'épaisseur et de section uniformes
Le laminage à chaud brise la structure grossière de coulée et rend le métal plus tenace
Le laminage à froid donne une tôle lisse, précise et plus résistante

Limites

Investissement énorme : seuls les grands producteurs possèdent des laminoirs
Uniquement des sections constantes (plat, barre, poutrelle, rail) ; pas de formes 3D complexes
Les surfaces laminées à chaud portent de la calamine et ont des tolérances plus larges
Le métal laminé à froid durcit ; il faut souvent le recuire (l'adoucir par chauffage) entre les passes

Où on l'utilise

AutomobilePanneaux de carrosserie, longerons de châssis, roues en tôle laminée
ConstructionPoutrelles en I et en H, ronds à béton (armatures), tôles de toiture et de bardage
EmballageTôle pour canettes, feuille d'aluminium, fer-blanc pour boîtes de conserve
TransportRails de chemin de fer, tôle navale, tôle d'aluminium aéronautique
Électroménager et électroniqueCaissons de lave-linge et de réfrigérateur, feuille de cuivre pour circuits imprimés
ÉnergieTôle pour pipelines, acier électrique pour transformateurs et moteurs

Comment le reconnaître

Un produit long de même épaisseur ou de même section sur toute sa longueur : tôle, tôle forte, barre, poutrelle ou rail.
L'acier laminé à chaud a une peau bleu-gris sombre, légèrement écailleuse ; l'acier laminé à froid est lisse, plat et brillant.
De légères stries le long de la tôle brillante, qui indiquent le sens du laminage.
Des lettres ou des chiffres en relief qui se répètent le long d'un rail ou d'une poutrelle, imprimés par la dernière cage.

À comparer avec

Forgeage3.1le forgeage façonne une pièce à la fois à coups de frappe ; le laminage comprime en continu, idéal pour les produits longs et uniformes.Extrusion3.3l'extrusion pousse le métal dans un orifice profilé pour obtenir un profil complexe en une passe ; le laminage construit des sections plus simples en de nombreuses passes.Calandrage2.7la même idée de compression entre cylindres, appliquée aux feuilles de plastique et de caoutchouc.

À regarder

Shubham Kola · Les bases du laminage à chaud et à froid en animation

AIST Association for Iron & Steel Technology · Tout le parcours, de la brame à la bobine

ArcelorMittal Belgium · Un vrai train à bandes à chaud à pleine vitesse

Factory Secrets: How It's Made (third-party channel) · Comment des cylindres cannelés façonnent de gigantesques poutrelles d'acier

Voir de vraies photos

Wikipédia : Rolling (metalworking) — photos de brames, de cages de laminoir et de produits laminés
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Le laminage rend le métal plus mince et plus long en le tirant dans l'écart entre des cylindres tournants.
Le laminage à chaud façonne économiquement de grosses brames ; le laminage à froid donne une tôle mince, lisse et précise.
Tôles, tôles fortes, feuilles, poutrelles et rails sortent tous de laminoirs.