Leçon 4.5DéformerChapitre 4 · Formage de tôles et de tubes

Hydroformage

La pression d'un fluide pousse un tube ou une tôle dans une matrice

L'hydroformage utilise un fluide à haute pression, généralement de l'eau, au lieu d'un poinçon solide pour pousser le métal dans la forme d'une matrice. Un tube est gonflé comme un ballon dans une matrice fermée, ou une tôle est pressée contre une seule moitié de matrice. Les longerons de voitures, les cadres de vélos en aluminium et les tubes de saxophones sont faits ainsi, légers et rigides d'une seule pièce.

hydroformage de tube · 3 étapesLes trois vignettes suivent un tube pendant le cycle, coupé dans sa longueur ; les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous.

Comment ça marche

Charger. Un tube, souvent pré-cintré selon le tracé approximatif de la pièce, entre dans la moitié inférieure d'une matrice en deux parties (un moule en acier en deux parties).
Fermer et étanchéifier. Une presse ferme la matrice supérieure et la maintient fermée avec une grande force. Des poinçons d'extrémité (bouchons poussés de chaque côté) ferment les deux bouts du tube.
Remplir. De l'eau, généralement avec des additifs contre la rouille, remplit le tube par un poinçon et chasse l'air.
Mettre sous pression et alimenter. La pression monte, jusqu'à quelques milliers de bar, et la paroi se gonfle jusqu'à remplir la cavité. Pendant ce temps, les poinçons d'extrémité poussent les bouts du tube vers l'intérieur, apportant du métal pour que la paroi ne s'amincisse pas trop ; puis la pression retombe et la matrice s'ouvre.

L'hydroformage de tôle fonctionne de la même façon avec une tôle plate : un fluide, souvent derrière une membrane en caoutchouc, presse la tôle sur une seule moitié de matrice solide.

Chiffres clés

Matériaux: Aciers ductiles, y compris les nuances haute résistance, acier inoxydable, aluminium, laiton et cuivre, en tubes ou en tôles
Pièces typiques: Longerons de voitures, berceaux moteur et pièces d'échappement, tubes de cadres de vélos, raccords en T de tuyaux ; panneaux de tôle et paraboles
Taille de pièce: Tubes jusqu'à quelques mètres de long, comme les longerons de voitures ; paraboles de satellites formées en tôle jusqu'à environ 6 m de large
Précision: Typiquement à quelques dixièmes de millimètre, car la pièce est pressée contre une matrice solide
État de surface: L'extérieur copie la matrice ; pas de marques d'outil à l'intérieur
Taille de série adaptée: Surtout de gros volumes (voitures, vélos) ; les versions en tôle conviennent aussi aux petits lots
Coût d'outillage et de machine: Les matrices coûtent de dizaines à centaines de milliers de dollars ; une grande presse avec son système haute pression est typiquement un investissement de plusieurs millions de dollars
Vitesse: Typiquement d'environ 20 secondes à une minute par pièce, plus lent que l'emboutissage

Atouts et limites

Atouts

Formes creuses complexes d'une seule pièce, remplaçant des assemblages soudés
Pièces plus légères et plus rigides avec moins de soudures
Épaisseur de paroi régulière et résistance supplémentaire par écrouissage
L'hydroformage de tôle ne demande qu'une seule moitié de matrice solide

Limites

Temps de cycle plus longs que l'emboutissage
L'équipement haute pression et les matrices sont coûteux
Le tube éclate s'il est trop étiré, donc l'expansion est limitée
Les tubes demandent souvent un cintrage et un préformage d'abord

Où on l'utilise

AutomobileLongerons, berceaux moteur, barres de toit, pièces d'échappement
Vélos et mobilitéTubes de cadres de vélos en aluminium, cadres de fauteuils roulants
MusiqueLe tube du corps en laiton de certains saxophones
Pétrole et gazGrands raccords de tuyaux en T
Aéronautique et éclairagePanneaux de tôle, antennes de satellites, boîtiers d'éclairage

Comment le reconnaître

Des pièces creuses dont la section change sur leur longueur, de ronde à carrée puis ovale, sans coutures supplémentaires.
Des éléments de cadre d'une seule pièce là où l'on attendrait plusieurs moitiés embouties soudées ensemble.
Des renflements lisses et des profils nets sur les tubes de vélos en aluminium.

À comparer avec

Emboutissage et emboutissage profond4.2un poinçon et une matrice solides ; plus rapide, mais une pièce creuse complexe demande plusieurs moitiés embouties soudées ensemble.Soufflage de corps creux2.3la version plastique de la même idée : de l'air gonfle un tube de plastique chaud dans un moule.Formage superplastique4.7la pression d'un gaz forme lentement une tôle chaude très extensible dans une matrice, pour des pièces aéronautiques complexes.

À regarder

Tooling U-SME · Une explication de formation sur tout le procédé

Car Addict Garage · Pourquoi les cadres de voitures sont hydroformés

ANDRITZ Schuler · De vraies presses d'hydroformage au travail dans une usine

Jones Metal Products · La version tôle : formage par cellule fluide

Voir de vraies photos

Wikipédia : Hydroformage — versions tôle et tube, avec des exemples de voitures, de vélos et d'instruments
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

La pression d'un fluide, pas un poinçon solide, pousse le métal dans la matrice.
Les poinçons d'extrémité apportent du métal pour que la paroi n'éclate pas.
Il fabrique des pièces creuses légères d'une seule pièce, surtout pour les voitures et les vélos.