procédés de fabrication de tôles : découpe, pliage et au-delà

La fabrication de tôles est une méthode de prototypage et de production précieuse pour la fabrication de pièces fonctionnelles robustes telles que des panneaux, des supports et des boîtiers.

Cependant, contrairement à d’autres techniques de fabrication, la fabrication de tôles comprend en réalité de nombreux processus différents, qui manipulent tous la tôle de différentes manières. Ces différents processus peuvent impliquer la découpe de la tôle, sa mise en forme ou l’assemblage de différentes pièces.

Ce guide examine les principaux processus de fabrication de la tôle et explique comment ils fonctionnent et à quoi ils servent.

Qu’est-ce que la fabrication de tôles ?

La fabrication de tôle est un ensemble de procédés de fabrication pour transformer la tôle en pièces fonctionnelles. Pour ce guide, nous avons divisé les processus en trois catégories : découpe, déformation et assemblage.

Les tôles courantes comprennent l’acier, l’acier inoxydable, l’aluminium, le zinc et le cuivre, et ces matériaux sont généralement disponibles dans des calibres compris entre 0,006 et 0,25 pouce (0,015 et 0,635 centimètre) d’épaisseur. Les jauges plus minces sont plus malléables, tandis que les plus épaisses peuvent être plus adaptées aux pièces lourdes avec des applications difficiles.

Pour les pièces partiellement plates ou creuses, la fabrication de tôles peut être une alternative rentable aux processus tels que le moulage et l’usinage. Le processus est également rapide et produit un gaspillage de matériau minimal.

La fabrication de tôles est largement utilisée pour les pièces industrielles et grand public et dans les industries spécialisées comme l’automobile, l’aérospatiale, l’énergie et la robotique.

Tôlerie : Découpe

L’une des trois principales façons de manipuler la tôle est de la couper. En ce sens, la fabrication de tôles peut être considérée comme un processus de fabrication soustractif (comme l’usinage CNC), car des pièces utilisables peuvent être fabriquées en enlevant simplement des sections de matériau.

Les fabricants peuvent couper la tôle à l’aide d’une variété de machines différentes, dont certaines sont propres à la fabrication de tôle.

L’une des principales méthodes de découpe de la tôle est la découpe au laser. Un découpeur laser utilise un laser puissant intensifié avec une lentille ou un miroir. C’est une machine précise et économe en énergie adaptée aux tôles fines ou moyennes, mais peut avoir du mal à pénétrer les matériaux les plus durs.

Un autre procédé de découpe de tôle est la découpe au jet d’eau. La découpe au jet d’eau est une méthode de fabrication de tôle qui utilise un jet d’eau à haute pression (mélangé à une substance abrasive) pour couper le métal. Les coupeuses à jet d’eau sont particulièrement utiles pour couper des tôles à bas point de fusion car elles ne génèrent pas de chaleur qui pourrait déformer indûment le métal.

Une troisième option de découpe de tôle est la découpe plasma. Un coupeur au plasma crée un canal électrique de gaz ionisé qui forme un jet de plasma chaud qui pénètre facilement même des épaisseurs de tôles épaisses. Bien que moins précis que les découpeurs laser ou jet d’eau, les découpeurs plasma sont rapides et puissants avec de faibles coûts d’installation.

Ces trois machines de découpe peuvent être utilisées sur d’autres matériaux que les tôles, mais certaines techniques sont utilisées uniquement pour la fabrication de tôles.

Le processus de poinçonnage (parfois appelé perçage), par exemple, crée des trous précis dans la tôle à l’aide d’un poinçon et d’une matrice. La tôle est placée entre les deux composants, et le poinçon se force à travers le métal pour atteindre la matrice. Dans le processus de poinçonnage, les pièces circulaires découpées de matière enlevée sont transformées en ferraille, mais ces pièces circulaires peuvent également être utilisées comme nouvelles pièces : c’est ce qu’on appelle le découpage.

Lors de la création de nombreux trous, un équipement similaire peut être utilisé pour la perforation de la tôle.

Tôlerie : Déformation

Une autre catégorie importante de procédés de fabrication de tôle est la déformation de la tôle. Ce groupe de processus contient une myriade de façons de modifier et de manipuler la tôle sans la couper.

L’un des principaux processus de déformation est le pliage de la tôle. À l’aide d’une machine appelée frein, une entreprise de tôlerie peut plier des tôles en V, en U et en canaux à un angle allant jusqu’à 120 degrés. Les épaisseurs de tôles plus minces sont plus faciles à plier. Il est également possible de faire l’inverse : les fabricants de tôles peuvent supprimer le pli horizontal des pièces de tôle en forme de bande grâce au processus de décambre.

Le processus d’emboutissage est un autre processus de déformation, mais il peut également être considéré comme une sous-catégorie à part entière. Il implique l’utilisation d’une presse à emboutir hydraulique ou mécanique équipée d’un outil et d’une matrice, et son fonctionnement est similaire au poinçonnage, bien que le matériau ne doive pas nécessairement être retiré. L’estampage peut être utilisé pour des tâches spécifiques telles que le curling, le dessin, le gaufrage, le bordage et l’ourlet.

Le filage est un processus de fabrication de tôle contrairement aux autres techniques de déformation en ce sens qu’il utilise un tour pour faire tourner la tôle lorsqu’elle est pressée contre un outil. Le processus ressemble au tournage CNC ou même au filage de poterie, et il est utile pour créer des pièces de tôle arrondies : cônes, cylindres, etc.

Les processus de déformation de la tôle moins courants incluent le roulage, qui est utilisé pour créer des courbes composées dans la tôle, et le laminage, dans lequel la tôle est alimentée entre une paire de rouleaux pour réduire son épaisseur (et/ou augmenter la cohérence de l’épaisseur).

Certains procédés se situent à mi-chemin entre la coupe et la déformation. Par exemple, le processus d’expansion de la tôle consiste à découper plusieurs fentes dans le métal, puis à étirer la tôle ouverte comme un accordéon.

Tôlerie : Assemblage

La découpe et la déformation de la tôle sont deux façons de former la tôle. Une troisième façon est l’assemblage, soit à l’aide d’attaches courantes, soit par d’autres méthodes.

Bien qu’il ne soit pas toujours considéré comme un processus de fabrication, l’assemblage de composants disparates de pièces en tôle à l’aide de boulons de fixation, de vis et de rivets est une partie importante du processus de fabrication global. D’autres procédés de fabrication de tôle comme le poinçonnage peuvent être effectués explicitement pour faire des trous pour les rivets et autres éléments de fixation.

Les composants en tôle peuvent également être assemblés en utilisant le processus de soudage, dans lequel de la chaleur est appliquée pour faire fondre une section du métal où elle se joint à un autre composant. Le métal fondu des deux composants a fusionné pour former une connexion solide. Les tôles courantes comme l’acier inoxydable et l’aluminium ont une bonne soudabilité, bien que différents métaux puissent mieux se souder avec certains types de soudage : arc, faisceau d’électrons, résistance, etc.

Choisir les bons procédés de fabrication de tôlerie

Si vous avez déjà conçu des pièces en tôle, il est probable que vous ayez une bonne idée des processus de fabrication qui seront utilisés pour réaliser la conception. En fait, certains utilitaires de CAO comme Autodesk Fusion 360 et Dassault Systèmes Solidworks vous permettent de créer des fonctionnalités en corrélation avec les processus physiques de fabrication de tôle comme le pliage et l’emboutissage.

Quel que soit votre niveau d’expérience, les experts en tôlerie d’AIXI peuvent vous aider à finaliser vos conceptions et à choisir entre des procédés similaires comme la découpe au jet laser et la découpe au jet d’eau.