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Alain COL : Ingénieur-conseil, Consultac, expert en mise en forme des tôles minces - Ancien responsable mise en forme à Sollac
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Lire l’articleINTRODUCTION
Pour mieux adapter le choix d’une tôle à un type donné d’emboutissage, il est important de prendre en compte l’influence des caractéristiques mécaniques sur la mise en forme. Nous aborderons dans une première partie de cet article une description des forces mises en jeu en emboutissage, et analyserons ensuite en détail le rôle des caractéristiques mécaniques telles que le coefficient d’anisotropie, le coefficient d’emboutissage, la limite d’élasticité, la résistance à la traction. Les facteurs métallurgiques comme la cristallographie, la structure métallographique, la taille des grains, la surface, et l’homogénéité du matériau agissent également sur l’aptitude au formage et seront aussi examinés.
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3. Aspects métallurgiques
Les facteurs métallurgiques sont loin de ne correspondre qu’à la seule composition chimique. Ils incluent ce que l’on appelle le process, c’est-à-dire les conditions de fabrication du matériau telles que le taux de réduction au laminage, la température des opérations, la nature de l’atmosphère d’un traitement thermique, la vitesse de refroidissement, etc. On trouvera dans l’article [B 7 520] Tôles pour mise en forme, une revue exhaustive des tôles pour mise en forme ; c’est la raison pour laquelle ce sont plutôt les influences du process qui sont superficiellement examinées ici. Plus de détails sont disponibles dans le traité Matériaux métalliques et en particulier dans l’article Métallurgie en mise en forme.
Hormis la composition de l’alliage, la formabilité des métaux et alliages en feuille découle de cinq grandes composantes :
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la cristallographie, qui inclut le type de réseau cristallin et ses propriétés ainsi que ses directions préférentielles par rapport à celles du produit ;
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la structure métallographique ;
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la taille et la forme des grains de l’agrégat cristallin ;
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la qualité, au sens large, de la surface ;
-
l’hétérogénéité de la matière, prise au sens le plus large : variations macroscopiques ou microscopiques de la structure, du grain, présence d’impuretés.
3.1 Influence de la cristallographie
La plupart des métaux ou alliages utilisés en tôles présentent, à température ambiante, l’une des trois formes cristallines suivantes :
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cubique à faces centrées (aluminium, cuivre, laiton, bronze, acier inoxydable austénitique) ;
-
cubique centré (fer, acier au carbone) ;
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hexagonal compact (zinc, magnésium).
Ces différences ne sont évidemment pas sans influence sur le comportement des produits...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - DANCKERT (J.), WANHEIM (T.) - The use of a square grid as an alternative to a circular grid in the determination of strains. - J. Mechanical Working Technology, 3, p. 5-15 (1979).
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(2) - CHU (E.), SOWERBY (R.), SOLDAAT (R.), DUNCAN (J.L.) - Strain measurement over large areas of an industrial stamping. - 13th IDDRG Congress, Melbourne, p. 9-22 (1984).
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(3) - KEELER (S.P.), BACKOFEN (W.A.) - Plastic Instability and Fracture in Sheets Stretched Over Rigid Punches. - Trans. ASM 56, 25 (1963).
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(4) - KEELER (S.P.) - Determination of Forming Limits in automotive stampings. - SAE Paper no 650535, mai 1965.
-
(5) - GOODWIN (G.M.) - Application of strain analysis to sheet metal forming problems in the press shop. - SAE paper No 680093, janv. 1968.
-
(6) - NAKAZIMA (K.), KIKUMA (T.), ASUKA (K.) - Study on the formability of steel sheet. - Yawata...
NORMES
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Produits sidérurgiques – Essais d’aptitude à la déformation et d’usinabilité – Essais d’emboutissage à flans bloqués. - NF A03-652 - 12-84
-
Produits sidérurgiques – Méthode de détermination du coefficient d’anisotropie plastique r des tôles en acier. - A03-658 - 11-01
-
Produits sidérurgiques – Méthode de détermination du coefficient d’écrouissage n des tôles en acier. - A03-659 - 11-01
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Produits sidérurgiques – Détermination de la grosseur du grain ferritique ou austénitique des aciers. - NF A04-102 - 11-80
-
Matériaux métalliques – Essai de traction – Partie 1 : méthode d’essai à température ambiante. Indice de classement : A03-001. - NF EN 10002-1 - 10-01
-
Produits sidérurgiques – Produits plats laminés à froid, en acier doux pour emboutissage ou pliage à froid. Indice de classement : A36-401. - NF EN 10130 - 09-98
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