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Les profilés sont l'une des matières premières importantes pour les composants en tôle. Les profilés couramment utilisés en tôlerie sont les angles, les canaux, les poutres en I et les ronds, les fers plats, les tubes, etc. Selon les différents équipements de traitement des entreprises de production, il existe différentes méthodes de découpe. profil différent découpage, parmi lesquels les plus répandus sont : le découpage par sciage et le découpage par poinçonnage.

Sciage de profil

Le sciage est la méthode de traitement pour couper le matériau ou le trait de scie et la rainure de la pièce à travers le mouvement de coupe des dents de scie, et il peut être divisé en sciage manuel et sciage mécanique selon les différentes façons d'appliquer la force pendant le mouvement de sciage ; il peut être divisé en scie à ruban, scie à disque et scie à friction selon les différents types de lames de scie utilisées.

Sciage manuel

Le sciage manuel est l'un des moyens de fendre le matériau métallique (ou la pièce) à la main, et la scie à main est principalement composée de deux parties : l'arc de scie et la lame de scie.

L'arc de scie sert à tendre la lame de scie. Il existe deux types de fixes et réglables, comme le montre la figure ci-dessous. La lame de scie est généralement en acier cémenté laminé à froid mais également en acier à outils au carbone ou en acier allié, durci par traitement thermique. La lame de scie couramment utilisée mesure 300 mm de long (la longueur entre les deux trous d'installation), 12 mm de large, 0,8 mm d'épaisseur de ce type.

1. Le choix des dents de scie

Sciage manuel l'outil le plus important est les dents de scie, le pas des dents est déterminé par le nombre de dents par pouce (25,4 mm) de longueur, divisé en 3 types grossiers, moyens et fins. Différents types de dents de scie peuvent être sélectionnés pour compléter la coupe de divers profils de matériaux, raccords de tuyauterie, matériaux de plaque sous le matériau. Le choix du type de dent est fonction des propriétés mécaniques et de l'épaisseur du matériau à scier (voir tableau ci-dessous).

Types de dents de scie et gamme de sélection

Type dentelé	Nombre de denteluresn（n/25.4mm）	Champ d'application
Grossier Moyen Amende	14~18 22~24 32	Sciage de l'acier doux, du laiton, de l'aluminium, du cuivre pur, de la fonte, du plastique et d'autres matériaux Sciage d'acier mi-dur, de tubes en cuivre à paroi épaisse Tôles minces, tubes à parois minces et matériaux durs

La lame de scie ordinaire est mieux utilisée pour le sciage de dureté moyenne des matériaux suivants, lors de l'utilisation d'une lame de scie à dents fines pour scier un matériau dur, ou utilisez une lame de scie diamantée revêtue pour scier du verre, de la céramique, de l'acier trempé, commencez à scier lorsque vous utilisez l'extrémité avant du lame de scie contre le bord d'un visage, et l'angle d'inclinaison de la surface du matériau α est d'environ 15 °, et assurez-vous qu'il y a trois dents en même temps en contact avec le matériau. Afin de rendre la taille de la scie de départ précise, vous pouvez d'abord utiliser votre pouce gauche pour vous appuyer sur le côté de la lame de scie pour vous guider, une légère pression sur une courte distance d'avant en arrière, pousser et tirer, de manière à faire la scie lame facile à manger, voir la figure ci-dessous.

2. Méthodes de sciage pour diverses pièces

Les méthodes de sciage sont différentes pour scier différents profils, ou pour scier le même profil avec des exigences différentes.

• Sciage à la barre

Si la surface de sciage de la barre de sciage requise est plane, elle doit être sciée en continu du début à la fin. Si l'exigence n'est pas élevée, la direction peut être modifiée plusieurs fois lors du sciage, de sorte que le matériau de la barre puisse être scié à nouveau après un certain angle, de sorte qu'il soit facile à scier car la surface de sciage devient plus petite et l'efficacité peut Soyez améliorés.

• Sciage de tuyaux

Le tuyau de sciage ne peut pas toujours être scié jusqu'au bout, sinon les dents sont faciles à coller et à ébrécher, la méthode de sciage correcte est la suivante: lorsque le matériau du tube est scié, le matériau du tube dans le sens de la scie à pousser pour tourner un approprié Angle puis scie, de sorte que le tube plus de quelques directions, chaque direction peut être sciée jusqu'à la paroi intérieure.

• Sciage de tôles fines

Le sciage du matériau de la plaque mince doit être aussi éloigné que possible du côté large de la scie vers le bas, lorsque seulement du côté étroit du matériau de la plaque est scié, disponible deux planches de serrage, le bois ensemble, pour éviter que les dents de la scie ne soient accrochées, mais également pour améliorer la rigidité du matériau de la plaque, afin que le sciage ne vibre pas, comme le montre la figure suivante (a). Vous pouvez également serrer le matériau de la planche mince directement sur l'étau d'établi et utiliser la scie à main pour le sciage en diagonale latéral afin que le nombre de dents en contact avec la planche mince augmente pour éviter l'écaillage des dents de la scie, comme indiqué sur la figure. ci-dessous (b).

• Sciage d'acier plat

Le sciage de l'acier plat, afin d'obtenir une couture nette, doit se faire du côté le plus large du matériau plat sous la scie, de sorte que la profondeur de sciage soit faible, que la lame de scie ne se coince pas ou n'endommage pas les dents et la lame de scie.

• Sciage d'angle et de canal

L'angle de sciage et l'acier de canal doivent être utilisés des deux côtés (ou des trois côtés), mais chaque scie d'un plan, doit changer la position de serrage.

sciage mécanique

En plus du sciage manuel, les outils de sciage couramment utilisés sont : la scie à main, la scie circulaire à haute et basse vitesse, la scie à friction, la scie à ruban métallique et la scie pendulaire à archet sont généralement un sciage mécanique, la figure suivante (a), (b), ( c) sont couramment utilisés une scie à vent à main, une machine de découpe de meule et une machine à scier à l'arc et d'autres formes d'équipement de sciage.

L'équipement de sciage mentionné ci-dessus peut être utilisé non seulement pour le dégagement de profilés mais également pour la découpe d'autres matériaux métalliques. Lors du sciage de matériaux, son utilisation peut généralement être choisie en fonction de la nature et de la taille des matériaux sciés.

Poinçonnage et découpe de profilés

En production, la coupe des cornières, des profilés en acier et d'autres profilés et profilés spéciaux est généralement garantie par des méthodes de traitement mécanique telles que le sciage ou le fraisage, mais lorsque le lot de production de pièces est plus important et qu'il y a plus de variétés, le traitement mécanique traditionnel La méthode n'est pas propice à l'amélioration de l'efficacité économique en raison de la faible efficacité de production, et une plus grande attention est accordée au traitement des matrices de poinçonnage de profil.

Les caractéristiques du traitement de suppression de profil

La plupart du traitement du profil est un poinçonnage unilatéral, la force de poinçonnage est déséquilibrée et le matériau et le poinçon sont soumis à une force de décalage, ce qui provoque facilement la rupture ou la déviation du matériau et la fissuration du poinçon. Alors que la matrice est soumise à une poussée latérale, le profil en cours de poinçonnage est également soumis à une force de réaction, ce qui entraîne une force de gauchissement importante lors du poinçonnage du profil, ce qui affecte la sécurité de fonctionnement.

Conception de matrice de poinçonnage de profil

Compte tenu de ces caractéristiques du traitement des matrices de poinçonnage de profil, lors de la conception de la matrice de poinçonnage de profil, l'influence de la force latérale de poinçonnage doit être pleinement prise en compte, et l'influence de cette force latérale doit être contrôlée ou éliminée autant que possible, et le les mesures généralement prises sont les suivantes : pour régler le bloc pour la pièce à usiner et la matrice convexe (généralement placée sur la matrice concave, la forme et la position du bloc doivent être considérées en conjonction avec la forme de la pièce de poinçonnage et la structure de la matrice, de manière à pour compenser efficacement l'influence de la force latérale de cisaillement) ou allonger partiellement la longueur du bord non travaillant de la matrice, de sorte qu'avant le poinçonnage, la matrice de découpe et le bouchon soient fermement attachés en premier, ou la matrice soit étroitement fixé à la matrice concave au niveau de la partie allongée, de manière à compenser l'effort de décalage généré par le tronçonnage et à assurer la durée de vie de la matrice et la qualité de la pièce à tronçonner.

Afin d'éviter le gauchissement éventuel du profil lors du poinçonnage et de la coupe, ce qui affectera la qualité du poinçonnage et la sécurité de l'opérateur. Les dispositifs de pré-pressage et de déchargement du plateau de presse sont installés dans la matrice.

Afin de contrôler ou d'éliminer l'influence de la force latérale lors du poinçonnage du profil, la matrice adopte généralement une structure fermée, de sorte que la force latérale sur le couteau de coupe est mieux équilibrée dans la structure fermée et que la tendance au gauchissement du profil lors du poinçonnage est réduite.

Structure de matrice de poinçonnage de profil couramment utilisée

La figure suivante montre la matrice de coupe d'angle couramment utilisée en production. Afin d'éviter que l'angle ne se déforme lors de la coupe, la pré-pression et le déchargement de la plaque de pression sont constitués de ressort et de caoutchouc pour assurer la stabilité et la sécurité de fonctionnement. Les matrices supérieure et inférieure sont guidées par des piliers de guidage et les couteaux de coupe supérieur et inférieur sont bloqués pour supporter la poussée latérale.

Lors du travail, le flan est envoyé à la vis de positionnement 6 le long de la rainure en forme de V sur le support 11 et la plaque de pression inférieure 9. Lorsque la matrice supérieure descend, la plaque de pression supérieure 3 et le couteau de coupe inférieur 10 et la plaque de pression inférieure 9 et le couteau de coupe supérieur 12 serrent l'ébauche respectivement, et le couteau de coupe supérieur 12 et le couteau de coupe inférieur 10 terminent ensemble la coupe de la cornière.

Le couteau de coupe supérieur 12 et l'angle de bord de travail du couteau de coupe inférieur 10 sont pris à 90°, coupés des deux côtés progressivement coupés, de sorte que la force de poinçonnage est réduite. Le couteau de coupe inférieur 10 a une conception symétrique, une usure des bords d'un seul côté, peut être tourné à 180 °. Dans la conception de matrice de découpe de matériau de type acier d'angle, doit s'assurer que le profil et la matrice concave s'adaptent, c'est-à-dire que la cavité concave et l'angle de profil sont les mêmes, la matrice convexe contenant l'angle que le profil contenant l'angle, comme indiqué dans le Figure suivante (a), (b), de même, le matériau en forme de U coupé, doit également garantir que la cavité concave et l'angle de profil sont les mêmes, mais la matrice convexe contenant un angle légèrement inférieur à 90° [voir ce qui suit figure (c)], afin de réduire l'effort de coupe et d'améliorer la qualité de la section.

La figure suivante est une autre structure de matrice de découpe en forme de U, principalement utilisée pour le matériau plus épais (> 6 mm) et la surface de coupe a des exigences plus élevées pour les pièces de coupe. Lors du travail, le moule supérieur descend, d'abord par le couteau à deux disques 2 canalisera l'acier des deux côtés de la rainure en forme de V 2 ~ 3 mm de profondeur, le moule supérieur continue de descendre, par le bord supérieur 1 et le bord inférieur 3 va tout couper.

La figure suivante montre la structure de la matrice de coupe à angle de frappe.

Avant de travailler sur cette matrice, la tête de marteau doit être installée dans le trou de tige de matrice correspondant du curseur de presse. Lorsque vous travaillez, placez l'acier d'angle dans la rainure en forme de V, et lorsque le curseur de la presse descend, le marteau frappe la matrice supérieure 1, et la lame supérieure 8 installée dessus descend ensuite, et quand elle descend, elle coupe avec la lame inférieure sur la matrice inférieure 12, et l'acier d'angle peut être coupé.

L'acier d'angle de différentes épaisseurs peut être coupé. Couper l'épaisseur de 6 mm ou moins d'acier d'angle, les lames supérieure et inférieure entre l'écart de coupe de 0,3 ~ 0,4 mm, couper plus de 6 mm d'épaisseur d'acier d'angle, les lames supérieure et inférieure entre l'écart de coupe de 0,5 ~ 1,0 mm.

De même, le profil peut également être complété par poinçonnage. Il existe deux méthodes générales de traitement pour le poinçonnage de profil, à savoir la coupe et la coupe en bout, mais quelle que soit la méthode utilisée, le traitement est effectué par serrage puis poinçonnage. Par conséquent, la conception de la matrice doit être complétée en serrant d'abord le profil par la matrice concave intérieure et extérieure, puis en coupant par la matrice convexe. La figure suivante montre la structure de la matrice de découpe de profil.

La figure ci-dessous montre la matrice de découpe d'extrémité du profil de tube carré, qui peut terminer l'extrémité de découpe du profil de tube carré et la coupe des pièces en forme de boîte carrée en une seule fois. Lors du travail, le profil est monté sur le mandrin 4, et lorsque la matrice supérieure descend, le curseur 3 est poussé vers la droite par le coin incliné gauche 6, et la moitié gauche du profil est coupée par son couteau en forme de V bord 5, puis le coin incliné droit 6 pousse le bord du couteau en forme de V sur le curseur droit pour couper l'autre moitié du profil, moment auquel le coin incliné gauche est désengagé du contact et tiré vers la position d'origine par le ressort 1. La position d'origine du curseur 3 est positionnée par la butée 2. Après la remontée de la matrice supérieure, le profil est retiré du mandrin 4 à la main en appuyant sur la goupille de sortie 7. La lame de couteau 5 effectue toujours un mouvement guidé entre le pilier 8 et mandrin 4.

La figure (b) ci-dessous montre la matrice de découpe à percussion utilisée pour couper le profil illustré à la figure (a).

Lors du travail, le profil est d'abord placé à l'intérieur de la lame fixe 2 et de la lame mobile 7, et le bloc de positionnement 3 contrôle la longueur du profil coupé. Avec le mouvement vers le bas du coulisseau de presse, la poignée de matrice 8 pousse la lame mobile 7 vers le bas pendant la course de travail de la presse, de sorte qu'elle frotte contre la lame fixe 2 et coupe le profil.

Quel que soit le type de méthode de poinçonnage utilisé, la conception de la matrice de poinçonnage de profil se concentre toujours sur le contrôle ou l'élimination de la déformation possible causée par la force latérale de poinçonnage et l'impact sur la précision du poinçonnage. Par conséquent, la structure de la matrice de poinçonnage de profil et les mesures qu'elle prend sont également applicables à la conception de la matrice de poinçonnage de profil. La section transversale du profil est généralement plus complexe que celle du profil, et pour les profils avec des structures de section transversale différentes, la forme de la matrice doit être correctement conçue pour assurer la qualité de coupe. La figure ci-dessous montre les formes de matrices recommandées pour le poinçonnage de profilés avec différentes sections.

Le principal mécanisme de défaillance des poinçons et matrices

Le découpage est un processus de production de métal, au cours duquel une pièce métallique est retirée de la bande ou de la tôle métallique primaire lorsqu'elle est poinçonnée. Le matériau qui est enlevé est la nouvelle pièce ou ébauche métallique. La surface de coupe d'une bande coupée créée avec un processus de poinçonnage de métal conventionnel est partiellement inclinée et a un aspect rugueux dans la zone de fracture de la coupe.

Lors de l'opération de poinçonnage/découpage, le comportement des pièces travaillantes (poinçons et matrices) dépend du matériau de travail (épaisseur, résistance à la traction, limite d'élasticité) et de la capacité de l'acier à outils à faire face aux contraintes qui surviennent sur les arêtes de coupe.

En raison de la pression exercée sur le bord de découpe du poinçon et de la matrice, la répartition complexe des contraintes est obtenue lors de la découpe. Après plastification du matériau, selon la méthode du processus, différentes géométries de la surface d'intersection et de la taille des bavures peuvent être obtenues. En cas de déformation du matériau en feuille, la force de poinçonnage provoque le chargement des outils. Les pressions les plus fortes sont proches des tranchants de l'outil. La pression du matériau poinçonné sur la surface du poinçon et le frottement provoquent une usure intensive de l'outil. Le vecteur des forces de réaction des outils est inversement dirigé au mouvement de travail du poinçon. Ceci provoque une flexion de la tôle, qui se traduit par l'action latérale des forces. Le jeu entre les bords de l'outil détermine la valeur et l'orientation de la force de contact.

1. Déformation plastique

La déformation permanente se produit lorsque la contrainte de compression dépasse la limite d'élasticité en compression de l'acier à outils. La dureté est le paramètre critique.

Écaillage et rupture totale : l'initiation et la croissance des fissures sont supprimées par la ductilité/résistance élevée de l'acier à outils. La microstructure très fine et homogène des aciers à outils de la Métallurgie des Poudres confère aux outils un bon niveau de résistance aux chocs et limite la fatigue en cas de comportement fragile.

2. L'usure abrasive

L'abrasion apparaît sur les contacts glissants entre l'outil et le matériau de travail. L'usure abrasive est causée par des particules dures en contact avec la surface de l'outil. Les propriétés critiques de l'acier à outils sont la dureté, le volume élevé de carbures et la dureté élevée des carbures.

3. Grippage et usure adhésive

Le grippage et l'usure adhésive sont créés par des contraintes de compression et un contact glissant entraînant un frottement important et une température localement élevée pouvant entraîner des points de micro-soudure qui détruisent la qualité de surface de l'outil. Ensuite, en raison des contraintes de travail, des parties du matériau de bâton sont retirées de la surface de l'outil par le matériau de travail. Les paramètres critiques sont la rugosité, le coefficient de frottement, la ténacité/ductilité et la dureté. La nuance d'acier à outils a une grande influence et les aciers à outils de la métallurgie des poudres peuvent offrir une solution appropriée, ainsi qu'un revêtement de surface afin d'optimiser les propriétés de glissement.

De plus, lors du poinçonnage ou du découpage de tôles avancées à haute résistance, les contraintes et les ondes de choc augmentent beaucoup sur les arêtes de coupe des outils. Dans de tels cas, l'utilisation d'aciers à outils conventionnels (types D2 et M2) n'est pas recommandée en raison du niveau de résistance à la fatigue/impact trop faible, ce qui entraîne des fissures précoces et une rupture totale des poinçons et des matrices. L'écaillage et la fissuration sont probablement les mécanismes de défaillance les plus préjudiciables qui peuvent survenir dans l'usine de production.

Avec le procédé de métallurgie des poudres, la microstructure des aciers à outils ASP est beaucoup plus raffinée avec une distribution très homogène de carbures primaires plus fins. Il en résulte une combinaison améliorée de ténacité, de résistance et de dureté par rapport aux aciers à outils conventionnels.

L'expérience de suppression

Les crochets ont été découpés dans une feuille d'une épaisseur de t = 0,5 mm. La tôle était en acier au carbone non allié C45 (1.0503) pour une amélioration thermique. Le tableau 1 montre la composition chimique et le tableau 2 montre les propriétés mécaniques après traitement thermique.

Composition chimique (moyenne), %

C	Mn	P	Cr	Si	S	Ni	mois	Fe
0.48	0.73	0.011	0.09	0.35	0.01	0.02	0.002	autre

Propriétés mécaniques de l'acier trempé C45

Limite d'élasticité Re [MPa]	Résistance à la traction Rm [MPa]	Allongement A5 [%]	Dureté HRC
335	2285	30	55

Le processus de découpage a été réalisé avec un poinçon à face inclinée de 12°. Les dimensions les plus importantes du poinçon de découpe sont présentées dans la figure ci-dessous. Lors des tests, le mouvement du poinçon était de 50 coups/min.

Les essais ont été réalisés pour trois valeurs de jeu de poinçonnage (jeu (C)/épaisseur de tôle (t)) : 5%, 10%, 15% (Figure a). La course du poinçon a été réglée de manière à obtenir une profondeur de pénétration H = 1,2 mm (Figure b).

Le découpage de tôles à haute résistance mécanique nécessite, pour les poinçons, le choix d'un matériau ayant une bonne résistance mécanique et une résistance relativement élevée à l'usure abrasive et adhésive. Dans le cas de petites séries de produits découpés, l'économie du matériau utilisé pour les outillages est importante. Le poinçon était en acier à outils K340 Isodur. L'acier avec une teneur en chrome ~8% est produit dans la technologie du procédé de refusion sous laitier électroconducteur (ESR). Cet acier se caractérise, entre autres, par une résistance adhésive élevée à l'usure et à la compression. Grâce à la micro-addition d'aluminium, le système de passivation des oxydes est amélioré, là où la passivation de la surface a lieu.

Après passivation, cette couche réduit la tendance des particules de matériau poinçonné à adhérer à la surface de coupe d'un poinçon. La dureté du poinçon après traitement thermique était de 62 HRC.