Leçon 4.2DéformerChapitre 4 · Formage de tôles et de tubes

Emboutissage et emboutissage profond

Des matrices appariées découpent et pressent la tôle en forme, souvent en une seconde

L'emboutissage façonne la tôle entre des matrices appariées dans une presse, une pièce par course. L'emboutissage profond est l'opération d'emboutissage qui tire un flan plat dans une matrice pour faire une pièce creuse sans soudure. Les canettes, les éviers de cuisine, les boîtiers de piles et les panneaux de carrosserie sont tous emboutis ainsi.

Photo : Pressteck S.p.A, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

emboutissage profond d'une coupelle · 3 étapesLes trois schémas coupent en deux une coupelle ronde pendant son emboutissage ; les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous.

Emboutissage et emboutissage profond en une minute, par MecMade

Comment ça marche

Charger le flan. Un flan plat (une pièce découpée dans la tôle, ici un disque) est posé sur la matrice, un bloc percé d'un trou dont le bord est arrondi. Ce bord arrondi s'appelle le rayon de matrice.
Serrer le bord. Le serre-flan, une bague autour du poinçon, presse le bord avec un effort contrôlé. Trop peu d'effort et le bord se plisse ; trop, et la paroi se déchire.
Emboutir. Le poinçon pousse le centre vers le bas dans le trou. Le bord glisse vers l'intérieur sous le serre-flan et se plie sur le rayon de matrice pour devenir la paroi.
Éjecter et détourer. Le poinçon et le serre-flan remontent, un éjecteur pousse la coupelle dehors, et le bord irrégulier est détouré. Les pièces plus profondes sont embouties à nouveau lors d'étapes suivantes (réembouti), chacune plus étroite et plus profonde.

En emboutissage de grande série, une matrice progressive réalise plusieurs opérations à des postes le long d'une bande de bobine : découpe, perçage (poinçonnage de trous), pliage et emboutissage. La bande avance d'un poste à chaque course : une pièce finie tombe donc à chaque course.

Chiffres clés

Matériaux: Tôle ductile : acier à bas carbone et inoxydable, aluminium, cuivre, laiton ; généralement d'environ 0,2 à 6 mm d'épaisseur
Pièces typiques: Canettes, coupelles, éviers, ustensiles de cuisine, réservoirs de carburant, panneaux de carrosserie, boîtiers de piles, supports
Taille de pièce: De coques de quelques millimètres à des panneaux latéraux de carrosserie de quelques mètres de long
Précision: Environ ±0,1 mm sur les petites pièces ; plus large sur les grands panneaux
État de surface: Lisse, proche de l'état de surface de la tôle ; assez bon pour des panneaux de carrosserie peints
Taille de série adaptée: Grande série : de milliers à millions de pièces, car les matrices ne sont rentables qu'à grande échelle
Coût d'outillage et de machine: Matrices d'environ 10 000 $ pour de petites pièces simples à plus d'un million de dollars pour un jeu de matrices de carrosserie ; presses d'environ 100 000 $ à plusieurs millions pour une ligne de panneaux de carrosserie
Vitesse: Une pièce par course : environ 10 à 15 grands panneaux de carrosserie par minute ; de dizaines à centaines de petites pièces par minute en matrices progressives

Atouts et limites

Atouts

Très rapide et peu cher par pièce en grande série
Pièces creuses sans soudure et étanches
Pièces solides et légères ; le métal durcit en travaillant
Très répétable d'une pièce à l'autre

Limites

Les matrices sont chères et prennent de quelques semaines à plusieurs mois à construire et à mettre au point
La profondeur par étape est limitée : le flan ne peut faire qu'environ deux fois le diamètre du poinçon
Défauts à maîtriser : plis dans le bord, déchirures près du coin du poinçon, bord ondulé
Un changement de conception exige de nouvelles matrices ou la reprise des matrices existantes

Où on l'utilise

AutomobilePortières, capots, toits, ailes, réservoirs de carburant, carters d'huile
EmballageBoîtes de boissons et de conserves, aérosols, capsules de bouteilles
Cuisine et électroménagerÉviers, casseroles, poêles, caissons d'électroménager
Électronique et batteriesBoîtiers cylindriques de piles, coques de connecteurs, boîtiers de blindage
DéfenseDouilles de cartouches

Comment le reconnaître

Des formes creuses sans soudure, comme les canettes, les coupelles et les éviers, sans ligne de soudure.
Des angles arrondis à l'intérieur et à l'extérieur au fond, copiés des rayons du poinçon et de la matrice.
Un bord net et détouré à l'ouverture, souvent roulé ou replié.
De légères rayures verticales sur la paroi extérieure, là où le métal a glissé sur la matrice.

À comparer avec

Pliage de tôle4.1outils peu chers mais plis droits seulement ; l'emboutissage forme une forme 3D complète en une course.Repoussage4.3fait des pièces creuses rondes similaires avec un outillage peu cher, adapté aux petites séries mais plus lent par pièce.Hydroformage4.5la pression d'un fluide remplace un des outils solides et permet des formes complexes en moins d'étapes.

À regarder

Toledo Metal Spinning · Une présentation pour débutants de l'emboutissage profond

Hubert Stüken GmbH & Co. KG · Comment une pièce est emboutie en plusieurs étapes, expliqué par un fabricant

Gut Metallumformung AG · Du vrai emboutissage profond d'une coupelle dans une presse

ANDRITZ Schuler · Une ligne de presses de carrosserie avec des robots qui déplacent les panneaux entre les matrices

Voir de vraies photos

Wikipédia : Deep drawing — schémas du procédé et une ligne d'emboutissage profond
Wikipédia : Stamping (metalworking) — panorama des opérations d'emboutissage
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Des matrices appariées façonnent la tôle en une course de presse ; l'emboutissage profond tire un flan plat en une coupelle sans soudure.
Le serre-flan empêche le bord de se plisser pendant qu'il glisse vers l'intérieur.
Les matrices sont coûteuses : l'emboutissage est donc rentable en grande série.