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RÉSUMÉ
Le pliage par tombé de bord des tôles en aciers HLE est l’opération de mise en forme à froid d’un matériau plat avec dépassement de sa limite élastique. Dans ce procédé, après relâchement des contraintes, une déformation permanente persiste, ainsi que des modifications du comportement du matériau et des erreurs de géométrie sur le produit. Les paramètres qui influencent le plus la qualité du produit fini sont de plusieurs types : cadence et puissance de la machine, rayon, course et angle de l’outil, formabilité, anisotropie et propriétés élastiques du matériau.
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Ali MKADDEM : Maître de conférences de l’École nationale supérieure des arts et métiers (ENSAM), centre de Châlons-en-Champagne Laboratoire de mécanique et procédés de fabrication (LMPF) EA 4106
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Alain POTIRON : Professeur émérite de l’université d’Angers Laboratoire de procédés, matériaux et instrumentation (LPMI)
INTRODUCTION
Le pliage, en tant que procédé, est l’opération de mise en forme à froid d’un matériau plat, avec ou sans lubrification, obtenue par dépassement de sa limite élastique. Dans ce cas, la contrainte et la déformation ne sont plus proportionnelles et sont reliées par une loi non linéaire. Une partie de la déformation n’est plus réversible. Après recul des outils et relâchement des contraintes, il se produit un retour élastique et il persiste une déformation permanente résultant de glissements irréversibles de certains plans cristallographiques les uns par rapport aux autres.
Cette opération se distingue de l’emboutissage par le fait que les contraintes latérales sont nulles. La dualité « expansion-rétreint », les deux modes de sollicitations qui entrent en jeu en emboutissage, n’est généralement pas rencontrée. Les paramètres les plus influents dans une opération de pliage peuvent être classés en trois catégories :
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paramètres liés à la machine : cadence, puissance, etc. ;
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paramètres liés à l’outillage : rayon, course, angle, jeu, etc. ;
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paramètres liés au matériau : formabilité, propriétés élastiques, anisotropie, etc.
Le produit fini est sensible à ces trois types de paramètres ; néanmoins, selon la destination finale de la pièce et les critères de qualité demandés, il peut y avoir prépondérance d’un paramètre par rapport à un autre ou d’une famille par rapport aux deux autres. Dans la conception moderne, des exigences autres que mécaniques et de service interviennent. L’aspect esthétique d’un produit obtenu par mise en forme est de plus en plus recherché. L’ensemble de ces contraintes de fabrication se répercute dans la pièce. L’état géométrique et mécanique du produit plié aura ultérieurement une grande influence sur la tenue en service des pièces.
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4. Conclusion
Le pliage par tombé de bord des tôles en aciers HLE entraîne, comme pour toute opération de mise en forme par déformation plastique, des modifications du comportement du matériau et des erreurs de géométrie sur le produit.
Les mesures effectuées dans différentes étapes du processus industriel ont montré que la microdureté constitue une technique largement satisfaisante pour examiner l’évolution de l’état des tôles pendant les différentes séquences auxquelles elles sont exposées. Le redressage, largement adopté dans l’industrie et peu étudié expérimentalement, a été étudié soigneusement en fonction des paramètres du réglage. On a défini son influence sur le comportement du matériau pour tenter d’apporter quelques données supplémentaires sur l’évolution de la microstructure une fois le processus de déformation plastique activé.
Les mesures de microdureté montrent que leur exploitation peut s’étendre au-delà de la seule quantification de l’écrouissage au sein de la matrice métallique. Dans un matériau ductile, de nombreuses études ont mis en évidence que le processus de déformation plastique engendre quasi simultanément de l’écrouissage et de l’endommagement. Lors d’une mesure de microdureté, on ne peut pas alors se priver d’une mesure très localisée des deux phénomènes. La nouvelle procédure mise en place dans cet objectif a été raisonnablement validée par son application sur plusieurs matériaux et par une comparaison avec des résultats obtenus par la méthode classique de caractérisation de l’endommagement basée sur l’évolution de module d’Young.
Les différentes étapes d’obtention de la tôle modifient son état mécanique, ce qui influe sur la valeur du retour élastique et le comportement en service modélisé ici par un dépliage. Le retour élastique a été étudié en fonction des paramètres du procédé. On a constaté que le sens de pliage, en particulier, a un effet non négligeable sur le retour élastique. L’angle de retour élastique d’une éprouvette pliée dans le sens du bobinage peut être supérieur de 30 % à celui d’une éprouvette pliée en sens contraire. C’est la différence d’écrouissage entre l’intérieur et l’extérieur de la bobine...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COL (A.) - Emboutissage des tôles – Importance des modes de déformation - . Base documentaire « Travail des matériaux. Assemblage », Techniques de l’Ingénieur (2002).
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(2) - COL (A.) - Emboutissage des tôles – Aspects mécaniques - . Base documentaire « Travail des matériaux. Assemblage », Techniques de l’Ingénieur (2002).
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(3) - MARCINIAK (Z.), DUNCAN (J.) - Bending. Mechanics of sheet metal forming. - Première publication, E. Arnold, Grande-Bretagne, ISBN0-340-56405-9, p. 68-99 (1992).
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(4) - KALPAKJIAN (S.) - Manufacturing process for engineering materials. - 2e éd. Addision-Wesley Publishing Company, USA, ISBN0-201-60702-6 (1991).
-
(5) - MONGIS (J.) - Les aciers à haute limite d’élasticité – Bilan pour le mécanicien. - Cetim Informations, no 73, ISSN 0399-0001, p. 7-12, déc. 1981.
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