Leçon 4.9DéformerChapitre 4 · Formage de tôles et de tubes

Formage à l'explosif

Une explosion sous l'eau pousse une tôle dans une matrice

Le formage à l'explosif utilise une petite charge explosive déclenchée sous l'eau pour pousser une tôle métallique dans une matrice à une face. L'eau transmet l'explosion sous forme d'onde de pression, comme un marteau géant invisible qui frappe toute la tôle d'un coup. Il façonne des pièces très grandes ou très résistantes, comme des dômes de fusées, sans presse assez grosse pour le faire.

formage à l'explosif · coupe de la cuve d'eau, de la charge, de la tôle et de la matriceLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous. La ligne en pointillés est la forme que prend la tôle après l'explosion.

Comment ça marche

Brider le flan. Une tôle plate (le flan) est bridée sur une matrice par un serre-flan (un lourd anneau boulonné autour de son bord). La matrice peut être en acier, en fonte ductile, en béton ou même en fibre de verre pour les basses pressions.
Pomper l'air. Une pompe à vide retire l'air entre la tôle et la matrice. L'air piégé amortirait la tôle et l'empêcherait de remplir la matrice.
Placer la charge. L'ensemble est descendu dans une cuve ou un bassin d'eau. Une équipe de tir agréée suspend une charge explosive mesurée à une distance déterminée au-dessus de la tôle.
Tirer. La détonation envoie une onde de choc (un front de pression soudain et très élevé) dans l'eau. L'eau se comprime peu, donc elle transmet la pression à la tôle très efficacement.
La tôle frappe la matrice. En environ une milliseconde, la tôle s'écrase contre la matrice et copie sa forme. La pièce est sortie, contrôlée, et généralement ébarbée ; les grandes pièces peuvent demander plusieurs tirs.

Chiffres clés

Matériaux: Aciers, aciers inoxydables, titane, aluminium et alliages de nickel, souvent des nuances difficiles à former
Pièces typiques: Grands dômes et fonds bombés, cônes, pièces de fusées et de réservoirs, panneaux complexes
Taille de pièce: Jusqu'à plusieurs mètres de large, fixé par le bassin plutôt que par une presse
Précision: Bon ajustement à la matrice, mais le retour élastique et l'épaisseur varient ; les pièces sont souvent contrôlées et ébarbées ensuite
État de surface: Surface lisse côté matrice ; pas de marques de poinçon puisqu'il n'y en a pas
Taille de série adaptée: Prototypes et très petites séries de grandes pièces
Coût d'outillage et de machine: Faible par rapport à une presse de même puissance : pas de presse, seulement une matrice, une cuve et la manipulation d'explosifs
Vitesse: Le formage lui-même prend environ une milliseconde ; préparer chaque tir prend des heures

Atouts et limites

Atouts

Des efforts énormes sans énorme presse
Très grandes pièces d'un seul tenant
Matrices à une face peu coûteuses
La grande vitesse permet aux métaux résistants de s'étirer davantage

Limites

Les explosifs demandent des agréments, un site isolé et une sécurité stricte
Préparation lente : peu de tirs par jour
Difficile à automatiser, donc peu adapté à la production de masse
Le retour élastique et l'épaisseur sont moins prévisibles que dans une presse

Où on l'utilise

Aéronautique et espaceDômes de réservoirs de fusées, pièces de moteurs, sections de revêtement d'avions
Appareils à pressionGrands fonds bombés et calottes pour réservoirs
Architecture et artSculptures et panneaux décoratifs formés contre des moules
Recherche et prototypesPièces uniques dans des métaux trop résistants pour les presses disponibles

Comment le reconnaître

De très grands dômes ou panneaux d'une seule pièce sans cordons de soudure.
Des formes lisses et doucement courbes qui copient une matrice à une face.
On les trouve en général sur des fusées, des réservoirs ou des œuvres d'art plutôt que sur des produits courants.

À comparer avec

Hydroformage4.5aussi un liquide qui pousse une tôle dans une matrice, mais la pression vient lentement d'une pompe et d'une presse.Formage électromagnétique4.8une autre méthode à grande vitesse, utilisant une impulsion magnétique au lieu d'explosifs, pour les petites pièces.Soudage par explosion7.8les mêmes explosifs, utilisés pour lier deux plaques de métal au lieu d'en façonner une.

À regarder

ONE POINT ACADEMY · Une explication pour débutants : charge, cuve d'eau, matrice et vide

Design Otherwise · Comment fonctionne le procédé et comment il a été utilisé dans l'histoire

GESPASA · Une vraie explosion industrielle qui forme une grande sphère en acier

San Diego Air and Space Museum Archives · Films d'archives de pièces aéronautiques faites par formage à haute énergie

Voir de vraies photos

Wikipédia : Formage à l'explosif — principe, histoire et matériaux de matrices ; peu de photos
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

L'eau transmet l'explosion à la tôle ; le vide permet à la tôle de remplir la matrice.
Une seule matrice suffit, et pas de presse, donc de très grandes pièces deviennent possibles.
Il convient aux pièces rares, grosses et résistantes, pas à la production de masse.