Qu'est-ce que la fabrication de tôlerie ? Transformer les métaux en pièces de qualité

Avant de choisir de travailler avec un nouveau procédé de fabrication, il est important de comprendre les fondamentaux de la technologie. Autrement dit, vous devez vous familiariser avec ce que c'est, comment cela fonctionne et ses divers avantages. Dans cet article, nous aborderons les bases de la fabrication de tôlerie. Notre objectif est de faire la lumière sur cette technique de production de métaux avec de nombreuses applications dans de nombreuses industries.

Qu’est ce qu' Schaud Metal Fabréger?

La fabrication de tôles fait référence à la transformation de tôles plates en produits et structures métalliques. Typiquement, cette technique consiste à transformer différents types de tôles en pièces et composants. C'est également un processus polyvalent qui peut créer une large gamme de composants métalliques en aluminium, acier, acier inoxydable, cuivre et laiton.

Dans la tôlerie, différentes techniques sont généralement combinées pour produire la pièce souhaitée. Les processus de base comprennent la coupe, le pliage, le poinçonnage, l'estampage, le soudage et la finition. Ces techniques se complètent et jouent un rôle essentiel dans la réussite d'un projet.

De plus, il est peu probable que vous passiez votre journée sans rencontrer des produits en tôle. Ainsi, que vous soyez à la maison, au travail ou en déplacement, il est fort probable que vous trouviez ces produits partout. Cela témoigne de la durabilité, de la polyvalence et de l'omniprésence de la fabrication des métaux.

Processus de création de pièces de tôlerie

La fabrication de tôles peut être complexe et difficile à comprendre pour de nombreuses personnes, ce qui entraîne des attentes et des exigences irréalistes pour un projet. Il est important de noter que le processus de création de pièces métalliques implique plusieurs étapes du début à la fin.

L'idée

Chaque processus de prototypage rapide commence par une idée, et conception de tôlerie ne fait pas exception. Cela commence par les concepts de base de ce que vous voulez en tant que designer. Vous pouvez mettre ces idées grossièrement pour fournir des exigences réalistes pour votre projet. Il peut également s'agir de la conception d'un modèle 3D du composant souhaité. Le modèle inclut souvent des exigences concernant l'épaisseur de paroi, les rayons de courbure, l'orientation des trous, la tolérance de courbure, etc.

Création de dessins techniques

Après l'achèvement d'un modèle 3D, il est nécessaire de créer des dessins pour la fabrication. Avant de commencer tout travail, les ingénieurs doivent développer des plans. Ces plans détermineront les spécifications de la tôle nécessaire pour faire les dessins initiaux.

Les dessins sont ce qui sera envoyé à l'atelier d'usinage. Les dessins incluent souvent toutes les informations de fabrication telles que la sélection des matériaux, la finition de surface, etc.

Analyse de manufacturabilité

En plus d'autres calculs connexes, les dessins seront revérifiés pour s'assurer qu'ils respectent les exigences et les spécifications. Suite à un Stratégie DfM aide à se concentrer sur la simplification des conceptions et la réduction possible du nombre de pièces. Une telle analyse suggère de standardiser les pièces pour diverses applications.

De plus, les ingénieurs auront un aperçu du développement de conceptions pouvant être facilement fabriquées. Une fois l'analyse de fabricabilité terminée, il y aura un dessin d'atelier final avec des calculs approfondis des niveaux de contrainte/déformation et des limites de charge. Les informations qui y sont disponibles détermineront le processus de fabrication de la tôle.

Développement de prototypes

Une fois le modèle de tôle conçu, les ingénieurs effectuent plusieurs opérations pour conserver la géométrie du composant. Ces méthodes comprennent la découpe, le pliage, le poinçonnage, l'emboutissage et le soudage. Pour les projets nécessitant un prototypage rapide, ces opérations sont essentielles pour garantir que le prototype conserve à la fois sa précision et sa fonctionnalité. Les finitions de surface contribuent également à améliorer l'esthétique du prototype créé. Il est important d'effectuer ces étapes l'une après l'autre. Le fait de précipiter le processus ou de sauter une étape peut compromettre la qualité et l'intégrité du produit final.

Essais de prototypes

Après avoir développé le prototype, les clients évaluent ensuite le prototype pour s'assurer qu'il répond à leurs exigences. Les tests peuvent également impliquer l'utilisation de ces composants dans des conditions réelles. En outre, l'évaluation peut être effectuée avec des utilisateurs qui donnent leur avis sur les produits.

Production à grande échelle

Un prototype qui réussit les tests et répond aux spécifications requises entrera en production complète.   

Types courants de processus de fabrication de tôle

Chaque pièce doit ensuite passer par les processus de fabrication du métal nécessaires pour amener les conceptions à des composants tridimensionnels et fonctionnels. Ce qui suit couvre les plus courants.

Coupe

La découpe est généralement la première étape de la fabrication de tôles. Cela implique l'utilisation d'outils spécialisés, tels que des cisailles ou des découpeuses au laser, pour couper la tôle dans la forme souhaitée.

Pour être précis, il est possible de couper des tôles à l'aide d'un cisaillement, qui utilise des forces de cisaillement pour couper le métal. Il existe trois options impliquées dans ce type de découpe : le cisaillement, le poinçonnage et le découpage. D'autre part, les tôliers réalisent également des découpes sans cisaillement. C'est le procédé idéal pour les projets industriels nécessitant une coupe de précision et des délais plus courts.

De plus, la découpe au laser est la méthode préférée pour obtenir des coupes de haute qualité. Ainsi, nous vous conseillons de vous adresser à un professionnel service de découpe laser de tôle. Nous considérons ce procédé comme mieux adapté aux applications industrielles. La découpe au laser permet une grande précision (+/- 0.1 mm) et un gain de temps.

Cintrage

Le cintrage peut créer une large gamme de formes et d'angles, des cintrages simples aux formes complexes nécessitant plusieurs cintrages. De plus, le pliage est un processus rentable qui peut fabriquer des pièces à grand volume avec une qualité constante.

Le processus consiste à utiliser une presse plieuse pour plier la tôle dans un angle ou une forme souhaitée. Bien que le cintrage puisse sembler simple à un œil non averti, il s'agit d'un processus assez complexe qui nécessite un fabricant hautement qualifié. Cela est principalement dû à l'apparition d'un «retour élastique», qui est le terme utilisé lorsque le métal tente inévitablement de retrouver sa structure plate d'origine après s'être plié. Pour surmonter ce problème, les opérateurs doivent trop plier la pièce afin que son angle de retour élastique soit l'angle souhaité.

perforation

Le poinçonnage est une technique précieuse pour une large gamme de tôles. Pendant le processus de poinçonnage, les fabricants pressent le poinçon à travers la tôle, créant un trou de la forme et de la taille souhaitées. Et placez la matrice sous la tôle pour collecter les déchets créés à partir du trou. En plus de créer des trous, le poinçonnage peut également créer des indentations dans la tôle et créer des caractéristiques telles que des fossettes ou des fraisages.

Chez RapidDirect, nous offrons des capacités de poinçonnage CNC qui peuvent créer des trous jusqu'à 50 mm de diamètre. Cette technique permet une perforation précise et efficace, garantissant que le produit final répond à toutes les spécifications et normes requises.

Soudage

Le soudage est un processus essentiel dans la fabrication de tôles qui consiste à assembler des pièces métalliques pour créer une seule pièce. Il y a plusieurs techniques de soudage disponibles, y compris le soudage à la baguette, Soudage MIG et TIG.

Bien que les techniques de soudage diffèrent dans leur approche, elles ont toutes le même objectif d'assembler des pièces métalliques en faisant fondre les bords des pièces et en ajoutant un matériau de remplissage. Ce processus crée un lien métallurgique entre les pièces, les fusionnant fortement. Le soudage n'est nécessaire, bien sûr, que si un produit est livré avec deux composants séparés ou plus.

Montage

L'assemblage est la dernière étape du processus de fabrication du métal qui permet la création de structures et de composants métalliques complexes. En utilisant les bonnes méthodes et techniques, les tôliers peuvent créer des produits de haute qualité qui répondent à toutes les spécifications et normes requises.

Diverses méthodes, y compris la fixation mécanique, le soudage et le collage, peuvent réaliser l'assemblage. La fixation mécanique utilise des boulons, des vis ou d'autres attaches pour fixer les pièces métalliques ensemble. Le soudage crée une liaison permanente entre les pièces, garantissant que le produit final est solide et durable. Le collage convient aux assemblages temporaires et permanents et est souvent utilisé pour créer des structures légères ou pour des applications où le soudage n'est pas possible.

L'assemblage peut être un processus complexe qui nécessite un haut degré de compétence et d'expertise. Il est essentiel d'assembler toutes les pièces correctement et en toute sécurité pour éviter tout problème avec le produit final.

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Sélection des matériaux pour la fabrication de tôlerie

Le choix du bon matériau est un aspect essentiel du processus de fabrication, car il peut avoir un impact sur la qualité, la durabilité et les performances du produit final. Avec une large gamme de matériaux disponibles, chacun avec ses avantages et ses limites uniques, la sélection du matériau optimal nécessite une prise en compte minutieuse de plusieurs facteurs, notamment :

• Prix: Les prix varient considérablement selon les métaux, l’acier étant généralement moins cher que l’aluminium, tandis que les métaux spécialisés comme le cuivre ou le titane peuvent être plus chers.
• Épaisseur de matériau: L'épaisseur de la tôle, mesurée en calibre, a un impact direct sur la résistance du matériau, sa flexibilité et son adéquation à des méthodes de fabrication spécifiques (par exemple, le pliage, la découpe ou le soudage).
• Résistance à la corrosion: Pour les environnements extérieurs ou difficiles, les matériaux comme l’acier inoxydable ou l’acier galvanisé sont privilégiés en raison de leur résistance à la rouille et à la corrosion.
• Solidité et durabilité : En fonction de l'application, la résistance à la traction du métal doit être conforme aux exigences de charge. Les applications à fortes contraintes peuvent nécessiter des métaux plus résistants comme les alliages d'acier.
• Poids: Les métaux plus légers comme l’aluminium sont essentiels dans des industries comme l’aérospatiale ou l’automobile où la réduction de poids est essentielle.

Cette section donne un aperçu de certains des matériaux les plus courants pour les pièces métalliques.

• Acier inoxydable - Il ya plusieurs types d'acier inoxydable que vous pouvez choisir. Ils peuvent être en acier inoxydable austénitique. Ce sont des métaux non magnétiques avec des niveaux élevés de nickel et de chrome. Ils sont largement utilisés en raison de leur résistance à la corrosion et de leur formabilité. L'inox ferritique, quant à lui, est magnétique. Ils conviennent aux applications non structurelles ou décoratives. L'inox martensitique donne également des produits solides et résistants à la corrosion.
• Acier laminé à chaud – Un type d'acier produit lorsqu'une série de processus de laminage (à plus de 1700 degrés Fahrenheit) crée de l'acier. Vous pouvez facilement former de tels aciers en gros morceaux en raison de leur flexibilité.
• Acier laminé à froid – C'est essentiellement acier laminé à chaud avec un traitement ultérieur. Ils sont plus lisses et présentent de meilleures tolérances.
• Acier pré-plaqué – Ceux-ci sont également appelés tôle galvanisée matériaux. Ils sont livrés avec un revêtement protecteur pour les empêcher de rouiller. Ils prennent également en charge des méthodes de traitement de tôle faciles grâce à une ductilité accrue.
• Aluminium – Un autre choix populaire pour les secteurs manufacturiers. Il est livré avec un excellent rapport résistance / poids. Il est également livré avec de nombreuses caractéristiques qui l'aident à répondre à de nombreuses exigences d'application.
• Cuivre/Laiton – Le travail du laiton est facile grâce à sa faible teneur en zinc. Les métaux en cuivre sont également dotés de couches d'oxyde protectrices pour prévenir la corrosion. Les deux matériaux sont souhaitables dans les produits architecturaux pour un aspect esthétique.

Pour vous aider à comparer les propriétés et l'adéquation de ces matériaux de tôle courants, nous avons compilé le tableau suivant :

Sélection de finition de surface pour la fabrication de tôlerie

Une bonne finition de surface peut grandement améliorer l'apparence, la durabilité et la fonctionnalité du produit final. Que vous cherchiez à améliorer l'apparence de votre produit ou à améliorer ses performances, comprendre les différents options de finition de surface métallique disponible est essentiel pour atteindre les résultats souhaités.

Certaines des finitions de surface que vous pouvez appliquer sur la tôle sont :

• Sablage - Cette méthode implique le tir de sable ou d'autres abrasifs contre la tôle à grande vitesse. Ainsi, il donne aux pièces métalliques une texture mate pour les préparer au revêtement.
• Polissage chamois – Dans cette méthode, une roue en tissu est utilisée pour polir la surface métallique, lui donnant un aspect brillant.
• Revêtement en poudre - Il s'agit de la pulvérisation directe de peinture en poudre sur la partie métallique. Ceci est suivi par la cuisson de la pièce dans un four pour former une couche résistante à l'usure.
• Anodisation – L'anodisation aide à donner un composant avec d'excellentes propriétés de résistance à la rouille. Il améliore également la dureté et la durabilité de la surface.
• Films Chimiques – Ce sont des finitions qui offrent une bonne conductivité et une bonne résistance à la corrosion. Ce processus de revêtement sert au mieux de base pour la peinture et donne une finition de surface dorée.

Pour vous aider à comparer les avantages et les inconvénients de ces finitions de surface de tôle courantes, nous avons compilé le tableau suivant :

Considérations de conception pour la fabrication de tôlerie

Voici quelques-unes des caractéristiques de conception importantes à prendre en compte lors de la modélisation d'une pièce de tôlerie :

• Épaisseur du mur: L'obtention d'une épaisseur uniforme est cruciale pour produire des pièces de haute qualité. Les géométries qui ont plus d'une épaisseur de paroi nécessitent des tôles d'épaisseurs variables. Cela peut entraîner des problèmes d'alignement et d'orientation, entraînant des pièces imprécises et des temps de production plus longs. Par conséquent, il est essentiel d'examiner attentivement la géométrie et l'épaisseur du matériau pour s'assurer que le produit final répond aux spécifications et aux normes requises.
• Rayons de courbure : Il est important de maintenir le rayon de courbure intérieur de la tôle au moins égal à son épaisseur. Cela permettra d'éviter les déformations et les fractions dans les pièces finales. Un rayon de courbure plus grand contribuera à minimiser les concentrations de contraintes dans la zone de pliage et à éviter les déformations et les fractions dans les pièces finales. Le maintien de rayons de courbure uniformes sur toute la pièce garantit une rentabilité et une bonne orientation.
• Allocation de courbure et déduction : La tolérance au pli est le matériau qui doit être ajouté aux longueurs réelles des pièces pour aider à développer un motif plat. La déduction de courbure est le matériau qui doit être retiré de la longueur des brides pour aider à obtenir un motif plat.
• Facteur K : Le facteur K est un paramètre critique qui détermine le rapport de l'axe neutre à l'épaisseur du matériau. Cette valeur n'est pas constante et peut varier en fonction des propriétés physiques et de l'épaisseur des matériaux utilisés dans le processus de fabrication. Comprendre le facteur K est essentiel pour obtenir des plis précis et précis dans la tôle.
• Orientation des trous et des fentes : Ces facteurs sont également très importants. Le diamètre des trous et des fentes doit être au moins aussi grand que l'épaisseur de la tôle. De plus, les trous doivent être raisonnablement espacés. Ils ne doivent jamais être trop près du bord du matériau.
• Sens du grain: Le sens du grain de la tôle est le résultat du processus de laminage et influence considérablement les performances de pliage. Le pliage parallèle au sens du grain augmente le risque de fissures et de défaillances, tandis que le pliage perpendiculaire au grain offre une meilleure flexibilité et une meilleure résistance. Il est important de tenir compte du sens du grain lors de la conception pour minimiser les défauts et améliorer la qualité globale de la pièce.

D'autres caractéristiques supplémentaires à considérer incluent les ourlets, les encoches, les onglets, les boucles, les filets, les fraisages.

Quelques conseils DfM pour la fabrication de tôlerie

Il est important de noter quelques conseils de conception pour une création meilleure et rapide des composants.

Spécifiez les tailles, l'alignement et les emplacements des trous dans la conception de la pièce. Des diamètres de trou inférieurs à l'épaisseur de la tôle peuvent entraîner un long brunissage, une forte charge de poinçonnage et une bavure excessive. Par conséquent, les diamètres des trous doivent être supérieurs à l'épaisseur du métal.

De plus, la distance entre les trous doit être d'au moins deux fois la épaisseur de la tôle. Dans les cas où il doit y avoir un trou près du bord, l'espacement entre le trou et le bord doit être au moins égal à l'épaisseur de la feuille.

Les colliers et le relief de courbure près des zones de perçage aident à renforcer les composants. Les structures granulaires sont également importantes pour éviter les fissures dans les pièces avec des languettes ou des ergots. Les cosses ne doivent pas être parallèles au sens du grain. Cela peut entraîner la formation de fissures. Au contraire, ils doivent être perpendiculaires ou un peu moins de 45 degrés vers la direction du grain.

Vous devez également garder les dégagements poinçon-matrice grands pour éviter une usure prématurée du poinçon. De plus, vous avez tendance à augmenter la rigidité en mettant des perles dans les virages et chanfreins aux coins. De cette façon, vous pouvez réduire l'effet de retour élastique. Une pièce en tôle peut facilement conserver sa planéité et sa résistance en forgeant autour des trous évasés.

Applications industrielles des pièces de fabrication en tôle

La fabrication de tôles est un procédé de fabrication polyvalent avec une large gamme d'applications dans divers secteurs. Sa capacité à produire des pièces durables, personnalisables et rentables en a fait une pierre angulaire de l'industrie de la tôle, impactant divers secteurs allant de l'automobile aux biens de consommation.

Automobile: Les carrosseries, les composants du châssis, les panneaux intérieurs et les systèmes d'échappement ne sont que quelques exemples de pièces automobiles produites à l'aide de la fabrication métallique. La nature légère mais solide de ce matériau contribue à l'efficacité énergétique et à la sécurité du véhicule.

Aérospatial: Des panneaux de fuselage aux composants d'ailes en passant par les pièces de moteur et les structures intérieures, l'industrie aérospatiale s'appuie largement sur ce processus. Des matériaux légers et très résistants comme l'aluminium et le titane sont généralement choisis pour ces applications.

Electronique: Les boîtiers, châssis et panneaux métalliques sont essentiels pour abriter et protéger les composants électroniques sensibles. Ces pièces nécessitent souvent des tolérances précises et des finitions de surface spécifiques pour le blindage électromagnétique ou la dissipation de chaleur.

Bâtiment et architecture : Il joue un rôle essentiel dans la construction, en fournissant des panneaux de toiture, des revêtements muraux, des conduits de CVC, des supports structurels et des façades architecturales. Sa durabilité, sa résistance aux intempéries et sa polyvalence esthétique en font un choix populaire dans les applications de construction.

Matériel médical: Les boîtiers des dispositifs médicaux, des instruments chirurgicaux, des lits d'hôpitaux et d'autres équipements utilisent souvent ce matériau. Les propriétés hygiéniques et la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable le rendent idéal pour ces applications.

Préparation des aliments: Les cuves, les convoyeurs, les conteneurs de stockage et les machines de transformation ne sont que quelques exemples d'équipements de transformation alimentaire fabriqués à partir de tôles en acier inoxydable. Ce matériau est choisi pour ses propriétés hygiéniques et sa résistance à la corrosion dans les environnements en contact avec les aliments.

Les produits de consommation: Les techniques de travail des métaux sont utilisées dans une grande variété de produits de consommation, allant des appareils électroménagers et des meubles aux luminaires et aux outils. La formabilité et la durabilité du matériau le rendent adapté à une large gamme d'applications grand public.

Ce n'est qu'un aperçu des diverses applications de la fabrication de tôles. Sa polyvalence, sa rentabilité et sa capacité à produire des pièces de haute qualité continuent d'en faire un processus de fabrication essentiel dans de nombreux secteurs.

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La tôlerie est une science et un art. Sa vaste gamme de nuances et de techniques fait qu'il est important pour un fabricant de métaux qualifié de gérer chaque projet. Puisque vous connaissez les bases de la conception de tôlerie, laissez un service professionnel s'occuper du reste !

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