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Auteur(s)
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François RONDÉ‐OUSTAU : Ingénieur civil des Mines de Nancy - Docteur-Ingénieur - PSA Peugeot-Citroën, unité de Recherches Matériaux Technologie
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Lire l’articleINTRODUCTION
Parmi tous les procédés de mise en forme des tôles minces (épaisseur inférieure à 3 mm), l’emboutissage est de loin le plus utilisé. C’est un procédé qui permet de réaliser des pièces de surface non développable à partir de tôles minces. Il trouve son application dans bon nombre de secteurs d’activité tels que le mobilier métallique, l’électroménager, l’emballage métallique (ferblanterie) et surtout la carrosserie des véhicules automobiles qui représente environ 300 pièces embouties pour une masse totale d’acier mis en œuvre de 500 kg environ. C’est à cette dernière application que nous nous intéresserons plus particulièrement. Compte tenu des chutes inhérentes au procédé, la carrosserie automobile représente à travers le monde environ 20 millions de tonnes d’acier par an, soit près de 20 % de la production mondiale de tôles minces d’acier extra‐doux. Particulièrement développé sur les aciers, ce procédé est aussi applicable avec plus ou moins de facilité à d’autres matériaux, en particulier l’aluminium.
Pour une approche plus facile de cet article, le lecteur devra se reporter aux articles voisins de cette rubrique :
L’auteur remercie vivement ses collègues Bruno CHAMONT et François MAIRE, de la Direction des Méthodes PSA, pour les conseils avisés et les suggestions amicales qu’ils ont bien voulu lui apporter lors de la rédaction de cet article.
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1. Généralités
1.1 Définitions
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L’emboutissage des tôles minces est une opération qui est habituellement réalisée sous presse double effet (cf. article Presses [B 7 570]) à l’aide d’outillages comprenant (figure 1) :
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un poinçon sur lequel se cambre et se tend le métal ;
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une matrice servant d’appui au métal et pouvant parfois être une contre‐forme (du moins partielle) du poinçon ;
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un serre‐flan dont le rôle sera de maintenir la tôle et de freiner l’écoulement du métal vers l’intérieur de la matrice.
Le métal à emboutir peut se présenter soit sous forme de bobines (alimentation continue), soit sous forme de flans, plaques prédécoupées de contour circulaire ou polygonal la plupart du temps. Au cours de l’opération d’emboutissage, le métal est tout d’abord pincé entre la matrice et le serre‐flan puis, lorsque le serrage est effectif, le poinçon descend à l’intérieur de la matrice entraînant ainsi le métal dans sa course et l’obligeant à épouser son contour sous l’effet des tensions engendrées par la retenue du serre‐flan.
Au cours de sa déformation, le métal est soumis simultanément à deux modes de sollicitation [1] :
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des déformations en expansion sur le nez du poinçon qui s’effectuent au détriment de l’épaisseur ;
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des déformations en rétreint qui résultent d’un écoulement de matière sous serre‐flan convergeant vers l’intérieur de la matrice et auxquelles s’associe un champ de contraintes compressif dans le plan de la tôle.
Tout l’art de l’emboutissage consiste en fait à réaliser le meilleur compromis possible entre les déformations des deux types en jouant sur les divers paramètres qui contrôlent l’écoulement du métal dans l’outil.
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La réalisation d’une pièce emboutie suppose que, outre l’opération d’emboutissage proprement dite, on effectue un certain nombre d’opérations complémentaires...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RAULT (D.) - Description de l’emboutissage et problèmes posés. - Chap. XVIII, Mise en Forme des Métaux et Alliages (1976), Éd. CNRS (École d’été de Villars‐sur-Ollon) (1975).
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(2) - RONDÉ‐OUSTAU (F.) - Le plissement en emboutissage : approche phénoménologique et expérimentale. - 5e partie, Chap. 1, Physique et Mécanique de la Mise en Forme des Métaux (1990), Presses du CNRS (École d’été d’Oléron) (1987).
-
(3) - MAEDER (G.), JAMEUX (J.P.), EL MOUATASSIM (M.) - L’emboutissage, les attentes des constructeurs, modélisation. - 2e Symposium Automobile de Paris, (doc. Sollac) 27-28 juin 1991.
-
(4) - PEARCE (R.) - Sheet metal forming. - Éd. Adam Hilger (New York) (1991).
-
(5) - SANZ (G.) - Gagner du temps sur le temps. Enjeux de la recherche/développement pour la production sidérurgique et la mise en œuvre de l’acier. - 1er Symposium Automobile de Paris, (doc. Sollac) 27-28 juin 1990.
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...
ABICHOU (H.) - Simulation de l’emboutissage à froid par une méthode asymptotique numérique. - Thèse de doctorat Sciences et Techniques, Metz (2001).
DE MAGALHAES CORRELA (J.P.) - Modélisation et étude numérique du plissement des tôles dans les processus d’emboutissage profond. - Thèse de doctorat Sciences de l’Ingénieur. Option mécanique des matériaux, Metz (2001).
PESSANHA MOREIRA (L.) - Étude numérique de l’influence du modèle de plasticité sur le comportement des tôles lors de l’emboutissage. - Thèse de doctorat Sciences de l’Ingénieur. Option mécanique des matériaux, Metz (2002).
GATI (W.) - Approche pseudo inverse pour simulations rapides du procédé d’emboutissage et de retour élastique des pièces en tôle minces. - Thèse de doctorat Calcul et optimisation des structures mécaniques, Compiègne (2000).
HAUT DE PAGE
Syndicat National du Découpage et de l’Emboutissage SNDE.
Centre Technique des Industries Mécaniques CETIM http://www.cetim.fr.
HAUT DE PAGE3 Logiciels et leurs distributeurs
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