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Matrices d’emboutissage : une explication de base de l’emboutissage des métaux

Jason Marovich a été employé comme dessinateur et opérateur CAO de 1990 à 2005 dans le domaine de l’ingénierie automobile.

L’emboutissage de métal est l’acte de former, de tailler, de gaufrer, de brider, de percer ou de refrapper une ébauche de métal (généralement de la tôle d’acier). Il est fortement associé à l’industrie automobile, simplement parce que chaque voiture comporte de nombreuses pièces pouvant être fabriquées en acier. Les panneaux extérieurs de voiture, comme les capots et les ailes, sont des exemples courants de pièces fabriquées à l’aide de procédés d’emboutissage de métal.

La tôle est utilisée pour fabriquer de nombreuses pièces différentes, pas seulement celles associées aux automobiles, bien sûr. Mais, comme la plupart des gens ont vu une voiture et ont une compréhension de base de ses parties extérieures en tôle, la plupart des références utilisées dans cet article feront référence à des panneaux de voiture en métal estampé. Le plastique a remplacé la tôle dans de nombreuses industries, partout où il est raisonnable de le faire. Le moulage de plastique est moins coûteux que le formage de métal, mais de nombreux constructeurs automobiles continueront d’utiliser de l’acier pour des pièces qui ont simplement meilleure apparence lorsqu’elles sont estampées en métal, ou pour d’autres préoccupations telles que la sécurité des passagers.

L’illustration de droite montre un métal rond Blanc. La deuxième illustration représente un produit fini, en relief à l’effigie du président américain George Washington. Cela a été fait avec une machine qui presses, ou forme, le métal en lui appliquant une pression (les métaux utilisés pour fabriquer les pièces de monnaie sont évidemment plus mous que l’acier, et donc plus habilement pressés en forme). Cette formation sous pression est une grande partie de ce qu’est l’emboutissage des métaux. Les machines sont conçues pour estamper de manière répétitive les métaux, comme les pièces de monnaie, dans un processus connu sous le nom de production de masse. Le même concept est appliqué lors de l’emboutissage de pièces automobiles en tôle. Il existe encore des machines partout dans le monde, fonctionnant vingt-quatre heures sur vingt-quatre, qui montent et descendent en emboutissant la tôle. De telles machines sont appelées presses.

La base d'une presse est fixe ;  c'est le haut, ou 'bélier', qui se ferme et fournit une pression à l'aide de la gravité.

La base d’une presse est fixe ; c’est le haut, ou ‘bélier’, qui se ferme et fournit une pression à l’aide de la gravité.

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Pour mieux comprendre l’acte d’emboutir le métal, il suffit d’observer une presse à emboutir en action. Une presse est composée de deux parties principales, supérieure et inférieure. La partie supérieure, ou «bélier», utilise la gravité pour tomber sur la partie inférieure, ou «base», de la presse. Un opérateur de presse charge un flan de tôle dans la presse alors que la presse est en position ouverte. Aujourd’hui, la plupart des usines exigent que l’opérateur de la presse s’assure que tout et tout le monde est dégagé de la presse. Une fois la sécurité prise en compte, l’opérateur appuie simplement sur un bouton et le vérin tombe (de manière contrôlée, bien sûr) sur la base.

Les presses d’emboutissage de tôle agissent comme des chariots pour transporter d’autres machines. Les matrices sont des machines assez simples qui s’intègrent à l’intérieur et sont fixées à une presse. Un dé a deux moitiés, supérieure et inférieure, tout comme la presse. La moitié supérieure de la matrice est montée sur le vérin, tandis que la moitié inférieure est montée sur la base inférieure, ou chariot. Les grandes presses sont utilisées à maintes reprises pour de nombreux projets différents. Mais ce sont les matrices à l’intérieur de la presse, les machines conçues par le fabricant du produit, qui sont uniques et coûteuses à concevoir et à construire.

Une porte de voiture peut sembler simple, mais c'est une pièce très complexe pour laquelle concevoir une ligne de matrices.

Une porte de voiture peut sembler simple, mais c’est une pièce très complexe pour laquelle concevoir une ligne de matrices.

Les processus d’estampage des panneaux extérieurs en acier comme les ailes et les capots sont impliqués. Cela commence par un artiste, passe par un processus de modélisation, puis, enfin, l’approbation est donnée et le travail commence pour fabriquer physiquement la pièce.

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La première chose que les constructeurs automobiles regardent lorsqu’ils décident de développer un panneau extérieur d’automobile est l’apparence. Cette pièce peut-elle être fabriquée en acier sans présenter de défauts ou de lignes irrégulières ? Le métal coulera-t-il uniformément et ne laissera-t-il pas de points faibles dans certaines zones ? Suite à ces préoccupations, ils examineront le coût et détermineront s’il est financièrement raisonnable de faire fabriquer les pièces. Si la pièce a été conceptualisée là où elle est trop compliquée ou trop coûteuse à fabriquer, elle peut être renvoyée aux concepteurs pour réévaluation.

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Lorsqu’un concept est approuvé, les concepteurs reçoivent un certain nombre de matrices à créer à l’aide de programmes graphiques virtuels 3D. Ces programmes permettent de montrer un travail en cours à divers responsables du développement afin qu’ils puissent suivre le processus de conception.

Un grand panneau de voiture nécessite normalement trois matrices ou plus pour effectuer les opérations nécessaires à sa fabrication. Ces machines sont conçues avec des considérations de coût et de sécurité au premier plan. Ensuite, lorsque les conceptions sont terminées et approuvées, les machines réelles sont construites. La taille des machines dépendra des presses qui seront employées. Certaines matrices peuvent être de taille énorme, comme une matrice conçue pour former le capot d’un grand SUV. Certains sont également des merveilles mécaniques, accomplissant plusieurs tâches à chaque coup vers le bas de la presse à laquelle ils sont attachés.

Bien qu'elle ne soit en aucun cas détaillée, cette illustration représente un assemblage de matrices fixé à une presse à emboutir les métaux.  Notez la pièce formée à la forme usinée sur les surfaces des éléments de matrice inférieur et supérieur.

Bien qu’elle ne soit en aucun cas détaillée, cette illustration représente un assemblage de matrices fixé à une presse à emboutir les métaux. Notez la pièce formée à la forme usinée sur les surfaces des éléments de matrice inférieur et supérieur.

Cet article est exact et fidèle au meilleur de la connaissance de l’auteur. Le contenu est uniquement à des fins d’information ou de divertissement et ne remplace pas un conseil personnel ou un conseil professionnel en matière commerciale, financière, juridique ou technique.

Jason F. Marovich (auteur) de Détroit le 06 février 2014 :

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Comme toute profession qualifiée, je recommande d’aller à l’école et d’apprendre des professeurs ; avoir fait des études supérieures augmentera vos chances de trouver du travail et de recevoir un meilleur salaire. Aujourd’hui, la conception de matrices est une combinaison d’une compréhension du dessin mécanique, de l’infographie 3D et de la fabrication de métaux. L’autre option est d’être embauché par une entreprise qui serait disposée à vous former. L’instruction individuelle sur le travail est très gratifiante mais, malheureusement, n’est pas aussi facile à trouver qu’il y a quelques décennies. Les matrices complètes sont conçues d’une certaine manière (d’où le travail est effectué vers l’extérieur) et presque chaque matrice a ses propres différences physiques et problèmes à résoudre par le concepteur. La seule connaissance des livres d’étude ne vous mènerait que si loin dans la conception des matrices; plus vous serez en mesure d’observer des personnes expérimentées, mieux vous vous porterez. Si vous avez besoin de vous mettre au travail et d’avoir des compétences exceptionnelles en mathématiques ou en informatique, essayez d’envoyer un e-mail à des entreprises de design locales et offrez-leur votre volonté de vous former en tant qu’apprenti.

umang le 06 février 2014 :

cher monsieur (emboutissage de métal)

Je veux passer à la conception de matrices mais je ne sais pas par où commencer.

Si vous avez 20 ans d’expérience, veuillez suggérer quelques

ebooks.

Est-il possible de passer par des livres d’étude uniquement. ?

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