I. Introduction
Le traitement de la tôle est un processus complet de travail à froid pour les matériaux, généralement inférieurs à 6 mm, tels que l’acier, l’aluminium, le cuivre et autres plaques métalliques. La caractéristique déterminante du traitement de la tôle est la constance de l’épaisseur dans une même pièce.
Plieuse hydraulique rayon de pliage, déduction de pliage, tolérance de pliage, et facteur K sont des paramètres critiques dans le traitement de la tôle.
Les techniques utilisées dans l’industrie de la mise en forme des métaux incluent le cisaillage, le poinçonnage/découpe/composition, le pliage, le pliage en portefeuille, le soudage, le rivetage, l’assemblage et la mise en forme, comme la fabrication d’une carrosserie automobile.
Le pliage de la tôle consiste à modifier l’angle de la tôle, par exemple en la pliant en forme de V ou de U. Il existe généralement deux méthodes pour le pliage de la tôle : le pliage à l’aide d’un moule, utilisé pour les structures complexes avec un faible volume et une production de masse, et problèmes de pliage avec une presse plieuse, utilisé pour les structures plus grandes ou les petites productions.
II. Qu’est-ce que le rayon de pliage en tôlerie ?
2.1 Définition
Le rayon de pliage désigne la distance entre l’axe de pliage et la surface de la tôle ou de la barre lorsqu’elle est pliée — on parle généralement de rayon interne.
Cette courbure interne est essentielle à la fois pour l’intégrité structurelle et la qualité visuelle de la pièce finie. Le rayon de pliage externe est généralement égal au rayon interne plus l’épaisseur de la tôle.
- Rayon de pliage interne (Ir): La courbure à l’intérieur du pli, servant de point de référence essentiel pour tous les calculs ultérieurs, tels que la tolérance de pliage et la détermination du facteur K.
- Rayon de pliage externe (Or): Égal au rayon interne plus l’épaisseur du matériau (T), soit Or = Ir + T.
Bien que l’on parle souvent du rayon de pliage, deux concepts critiques — et souvent confondus — déterminent si un design réussira ou échouera :
(1) Rayon de pliage minimum
Il s’agit de la limite physique d’un matériau : le plus petit rayon interne de pliage réalisable sans provoquer de fissures ou de fractures sur la surface externe.
La valeur est dictée par la ductilité, la dureté et l’épaisseur du matériau. Repousser cette limite revient à marcher au bord d’une falaise — bien que cela puisse être physiquement possible, cela crée de fortes concentrations de contraintes au niveau du pli qui deviennent des points faibles structurels cachés, prêts à provoquer une défaillance future.
(2) Rayon de pliage optimal
Le rayon de courbure optimal reflète la véritable maîtrise de l’art — un équilibre entre qualité, résistance structurelle, stabilité dimensionnelle et efficacité économique. Le consensus de l’industrie situe souvent ce point idéal à environ Ir ≈ T.
À ce rapport, la répartition des contraintes entre les couches intérieure et extérieure est la plus uniforme, le processus de pliage reste stable, le retour élastique est minimisé et la constance des angles est optimale. Choisir ce rayon optimal ne consiste pas seulement à faire fonctionner le processus — il s’agit de bien le faire, avec un impact direct sur la fiabilité du produit et la rentabilité.
2.2 Pourquoi le rayon de courbure est important
Le rayon de courbure est bien plus qu’une simple mesure géométrique ; c’est un facteur fondamental qui influence la conception, la faisabilité du processus et l’efficacité des coûts dès le départ.
(1) La ligne de vie de la qualité
Choisir un rayon de courbure revient à faire un engagement envers la qualité de votre produit.
Un rayon inapproprié est à l’origine d’innombrables problèmes : trop petit, et vous risquez la fissuration ; trop grand, et vous obtenez des plis ; incohérent, et vous provoquez un chaos dimensionnel et des cauchemars d’assemblage. Un rayon bien choisi répartit uniformément les contraintes, préservant la résistance, tandis qu’un pli vif agit comme un amplificateur de contraintes — devenant souvent le premier point de défaillance sous vibration ou charge.
(2) Le levier des coûts
Votre marge bénéficiaire se cache souvent dans vos rayons de courbure. La standardisation des rayons de courbure dans vos conceptions permet de réutiliser au maximum les outils existants, évitant ainsi le besoin de poinçons et matrices personnalisés coûteux pour quelques pièces uniques.
Cela réduit non seulement les coûts d’outillage, mais diminue aussi considérablement les temps d’arrêt consacrés au remplacement des matrices et poinçons — l’un des plus grands coûts cachés de la fabrication moderne.
De plus, un rayon rationnel aide à minimiser les taux de rebut, économisant ainsi matière, main-d’œuvre et énergie.
(3) Faisabilité du processus
Le rayon de courbure définit la frontière entre vision créative et exécution pratique. C’est le premier “gardien” qui détermine si le concept d’un concepteur peut quitter l’écran de CAO pour atteindre l’atelier.
Par exemple, l’acier à haute résistance est beaucoup moins ductile que l’aluminium tendre, ce qui signifie qu’il nécessite un rayon de courbure beaucoup plus grand pour être formé en toute sécurité. Toute conception ignorant ces réalités physiques — aussi ingénieuse soit-elle — restera un dessin irréalisable, inévitablement abandonné à l’étape de production.
2.3 La logique interne du rayon de courbure
Pour maîtriser véritablement le rayon de courbure, il faut comprendre son lien intrinsèque avec deux autres concepts clés : le rayon de courbure, le facteur K (axe neutre) et la tolérance de pliage — formant ensemble un "triangle d’or" interdépendant."
(1) Rayon de courbure – La “cause”
C’est l’entrée de conception — le point de départ. Le rayon de courbure interne (Ir) est choisi en fonction de la fonction, de la résistance et de l’esthétique. Cette décision géométrique initie toute la chaîne logique.
(2) Facteur K / Axe neutre – Le “ Pont ”
Lorsque le métal se plie, la surface extérieure s’étire tandis que la surface intérieure se comprime. Entre elles se trouve l’axe neutre — un plan qui, en théorie, ne subit aucun changement de longueur.
En réalité, comme la compression est plus facile que la traction, l’axe neutre se déplace de la position exacte au milieu de l’épaisseur (position 50 %) vers l’intérieur du pli. Le facteur K quantifie ce déplacement, servant de pont entre l’intention de conception et la réalité physique.
Il est défini comme le rapport entre la distance de l’axe neutre à la surface intérieure (t) et l’épaisseur totale du matériau (T) : K = t / T.
(3) Tolérance de pliage – L“” Effet »
C’est le résultat final qui guide la production. Une fois que nous connaissons le rayon de pliage (Ir) et que nous utilisons le facteur K pour localiser l’axe neutre, nous pouvons calculer précisément la longueur réelle de l’arc le long de la couche neutre dans la zone de pliage — la tolérance de pliage (BA).
La formule est : BA = Angle × (π/180) × (Ir + K × T)
La logique du triangle d’or est limpide : le rayon de pliage (cause), combiné à la physique du pliage du matériau (décrite par le pont du facteur K), détermine finalement la tolérance de pliage (effet) pour un dimensionnement précis des ébauches.
Un Tableau de tolérance de pliage bien organisé peut être un outil précieux pour gagner du temps et assurer la précision.
III. Ce qui détermine le rayon de pliage en tôlerie
De nombreux facteurs influencent le rayon de pliage réalisable en tôlerie, notamment la résistance du matériau, l’épaisseur, la largeur d’ouverture de la matrice et la puissance de la presse plieuse.
3.1 Propriétés du matériau
Les caractéristiques du matériau plié influencent fortement le rayon de pliage possible. Les propriétés essentielles comprennent la limite d’élasticité, la dureté, l’élasticité et le type de matériau.
3.1.1 Variations du rayon de pliage selon les types de matériaux :
| Matériau | Tôle fine (rayon de pliage minimum) | Tôle épaisse (rayon de pliage minimum) | Remarques |
|---|---|---|---|
| Acier doux à faible teneur en carbone | 0,8–1,5 × épaisseur | 2,5 × épaisseur | Ductilité modérée, peut supporter des courbures relativement serrées |
| Alliage d’aluminium | 1 × épaisseur | 2–3 × épaisseur | Matériau plus tendre, permet des pliages serrés |
| Acier inoxydable | 2 × épaisseur | ≤ 4 × épaisseur | Dureté et résistance à la traction élevées, nécessitent un rayon de courbure plus grand |
3.1.2 Influence des propriétés mécaniques:
(1) Ductilité
Considérez cela comme la “ flexibilité ” du matériau. Les matériaux ayant une ductilité plus élevée (comme l’aluminium doux ou l’acier doux à faible teneur en carbone) se comportent comme une branche de saule souple, capable de supporter des rayons de courbure extrêmement petits sans se fracturer.
(2) Résistance
Cela inclut la limite d’élasticité (le point où commence la déformation permanente) et la résistance à la traction (le point de rupture). Les matériaux à haute résistance (comme les aciers à haute résistance et l’acier inoxydable) sont comparables à une branche rigide et cassante ; le pliage nécessite beaucoup plus de force et, pour éviter que la couche extérieure ne se rompe sous tension, un rayon plus doux et plus grand est nécessaire. À l’inverse, les matériaux ductiles tels que l’aluminium ou l’acier doux à faible teneur en carbone peuvent être pliés à des rayons plus petits sans compromettre leur intégrité.
(3) Dureté
Les matériaux présentant une dureté élevée ont tendance à avoir une ductilité plus faible, ce qui augmente le risque de fissuration lors de pliages à petits rayons.
(4) Élasticité (Module de Young)
Les matériaux ayant une élasticité plus faible présentent moins de retour élastique, ce qui les rend plus faciles à former avec de petits rayons.
(5) Direction du grain
Voici un détail qui distingue les vrais professionnels des opérateurs occasionnels : la direction du grain. Lors du laminage, les cristaux internes d’une feuille métallique s’allongent, créant une orientation invisible similaire au fil du bois. La relation entre la ligne de pliage et cette direction du grain peut profondément influencer le résultat.
1) À travers le grain (pliage perpendiculaire) : C’est la meilleure pratique. Lorsque la ligne de pliage est perpendiculaire au grain, la contrainte est répartie uniformément sur d’innombrables grains, ce qui donne une résistance optimale. Cela permet des rayons de pliage plus petits et plus réguliers avec un risque minimal de fissuration.
2) Avec le grain (pliage parallèle) : C’est à haut risque. Lorsque la ligne de pliage est parallèle au grain, la contrainte se concentre le long de quelques limites de grains faibles, ce qui les rend faciles à déchirer comme du papier et à produire des fissures sur l’extérieur du pli.
Si les contraintes de conception rendent cela inévitable, vous devez compenser avec un rayon de pliage plus grand (généralement au moins 1,5× l’épaisseur du matériau) pour réduire le risque — bien que cela augmente directement les limitations de conception et les coûts de fabrication.
3.1.3 Directives spécifiques aux matériaux :
| Matériau | Épaisseur (T ≤ 6 mm) | Épaisseur (6–12 mm) | Épaisseur (12–25 mm) |
|---|---|---|---|
| Alliage d’aluminium | 1 × T | 1,5 × T | 2–3 × T |
| Acier doux à faible teneur en carbone | 0,8 × T | 1,2 × T | 1,5–2,5 × T |
| Acier inoxydable | 2 × T | 2,5 × T | 3–4 × T |
Ces directives offrent un point de départ solide. Pour des spécifications techniques plus détaillées et les capacités d’outillage pour divers matériaux, nous vous invitons à explorer notre site officiel Brochures.
3.2 Épaisseur du matériau
(1) Relation entre l’épaisseur et le rayon de pliage
L’épaisseur du matériau est le facteur le plus direct et fondamental influençant le rayon de pliage. Cette relation constitue la base de tous les calculs de pliage.
La relation entre l’épaisseur et le rayon de pliage peut être résumée comme suit :
- Pour les matériaux de moins de 6 mm d’épaisseur, le rayon de pliage est généralement égal à l’épaisseur du matériau.
- Pour les matériaux entre 6 mm et 12 mm d’épaisseur, le rayon de pliage est généralement de 1,25 à 1,5 fois l’épaisseur.
- Pour les matériaux de plus de 12 mm d’épaisseur, le rayon de pliage est généralement de 2 à 3 fois l’épaisseur.
(2) Rapport rayon/épaisseur
La “règle du 1T” largement utilisée stipule que le rayon intérieur idéal de pliage (Ir) est égal à l’épaisseur du matériau (T). Cette règle est si appréciée car lorsque Ir ≈ T, les contraintes de traction et de compression à travers le pli sont optimisées, ce qui donne un processus de pliage fluide et stable avec une excellente constance de l’angle et un retour élastique minimal.
Cependant, cette règle n’est pas universelle. Dans certaines situations, il faut abandonner cette directive au profit de calculs précis ou de tests de pliage :
1) Matériaux en plaques épaisses
Pour les plaques épaisses (par ex. plus de 6 mm), la différence de déformation entre les couches intérieure et extérieure est importante. Un rayon de 1T provoquera une concentration de contraintes destructrice. En général, il faut augmenter le rayon à 1,5×, 2× ou même 3× l’épaisseur pour un formage sûr.
2) Matériaux à haute résistance
Pour les matériaux à haute résistance ou durs avec une faible ductilité, même les tôles fines ne peuvent pas supporter un pli serré de 1T et nécessitent un rapport R/T plus grand.
3) Exigences de haute précision
Pour les pièces avec des tolérances mesurées en microns, utiliser un rayon empirique peut introduire des erreurs inacceptables. Dans ces cas, il faut calculer précisément la longueur du développé en utilisant des formules de surlongueur de pli basées sur le facteur K.
3.3 Largeur d’ouverture de la matrice
La largeur d’ouverture de la matrice dans une presse plieuse (également appelée largeur de matrice en V) a un impact majeur sur le rayon de pliage. Une ouverture de matrice en V plus grande produit un rayon de pliage plus grand, tandis qu’une ouverture plus petite donne un rayon de pliage plus serré.
(1) Largeur de la rainure en V
Dans le procédé de pliage à l’air largement utilisé, la largeur de l’ouverture de la matrice en V est le facteur le plus critique déterminant le rayon intérieur de pliage.
Une directive éprouvée est que l’ouverture de la matrice en V doit être égale à huit fois l’épaisseur du matériau (V = 8 × T). Cela s’applique principalement à l’acier doux à faible teneur en carbone avec une résistance à la traction d’environ 450 N/mm².
Pour d’autres matériaux, ce facteur doit être ajusté : l’acier inoxydable nécessite souvent un multiplicateur de 10 ou 12, tandis que l’aluminium plus tendre fonctionne bien avec un multiplicateur de 6.
En pliage en l’air, le rayon intérieur du pli se forme “ dans l’air ” au-dessus de la matrice en V et représente approximativement un pourcentage fixe de la largeur de la matrice en V.
Ce pourcentage découle de principes physiques : pour l’acier doux, il est d’environ 16–17 %, et pour l’acier inoxydable, d’environ 20–22 %. En pratique, cela signifie que vous pouvez “ programmer ” efficacement le rayon de pli souhaité en sélectionnant soigneusement la largeur de la matrice en V.
(2) Rayon de pointe du poinçon
Le rôle du rayon de pointe du poinçon varie considérablement selon la méthode de pliage choisie :
1) En pliage en l’air :
Son rôle ici est secondaire. Tant que le rayon de pointe du poinçon n’est pas supérieur au rayon formé naturellement par l’ouverture de la matrice en V, le rayon final du pli sera déterminé par la largeur de la matrice en V. Mais attention : si le rayon de pointe du poinçon est trop petit — en particulier s’il descend en dessous d’un seuil critique de 63 % de l’épaisseur du matériau — il cesse de fonctionner comme outil de formage et agit plutôt comme une lame, entaillant le matériau. Cela peut laisser des marques inesthétiques et créer des concentrations de contraintes dangereuses.
2) En pliage en fond de matrice et en matriçage :
Son influence est décisive. Dans ces deux méthodes, le poinçon est forcé à pénétrer dans le matériau, l’obligeant à épouser exactement le contour du poinçon. Par conséquent, le rayon intérieur final du pli est identique au rayon de pointe du poinçon.
(3) Effets dynamiques de l’usure des outils
Les outils ne sont pas éternels. Avec le temps, le rayon de pointe du poinçon et les rayons d’épaule de la matrice s’usent inévitablement. Cette usure augmente progressivement le rayon effectif de l’outillage. Conséquence directe ? En utilisant le même programme et les mêmes paramètres, les pièces produites aujourd’hui peuvent sortir des tolérances d’ici la semaine prochaine à cause de cette modification discrète et progressive du rayon — un problème subtil mais courant de “ dérive ” de qualité en production à long terme.
Pour y remédier, mettez en place un programme de maintenance préventive et vérifiez régulièrement les rayons critiques à l’aide de jauges de rayon ou de profilomètres. Les outils usés dépassant les limites acceptables doivent être réaffûtés ou remplacés. Sur les presses plieuses CNC avancées, des opérateurs expérimentés peuvent également appliquer une compensation en temps réel — comme un réglage fin de la profondeur de pénétration — pour compenser l’usure connue.
3.4 Contraintes de compression et de traction
Pendant le pliage, la tôle subit à la fois des contraintes de compression et de traction, qui influencent également le rayon de pli de la presse plieuse.
L’intérieur de l’axe neutre est comprimé, créant une résistance à la compression, tandis que l’extérieur de l’axe neutre est étiré, générant une résistance à la traction. Après la libération de la pièce, les contraintes résiduelles de compression et de traction provoquent un retour élastique, augmentant l’angle final du pli.
Les matériaux plus durs et plus épais ont tendance à présenter un retour élastique plus important, nécessitant un surpliage pour obtenir l’angle final plus petit prévu.
3.5 Rayon de pointe du poinçon
Le rayon de pointe du poinçon détermine la manière dont le matériau prend forme pendant le pliage et comment il interagit avec la matrice. Dans la mesure du possible, faites correspondre le rayon de pointe du poinçon au rayon intérieur naturel créé par l’ouverture en V de la matrice afin d’obtenir des angles constants et de minimiser l’usure des outils.
(1) Rayon de pointe optimal du poinçon:
Le rayon du poinçon doit être au moins 63% de l’épaisseur du matériau afin d’éviter une concentration excessive des contraintes, ce qui peut endommager à la fois l’outil et la pièce.
Par exemple, pour une tôle d’épaisseur T = 4 mm, le rayon minimal de pointe du poinçon doit être :
n:
- (2) Interaction avec les propriétés du matériau.
- Si le rayon de pointe du poinçon est trop petit, il peut percer des matériaux plus durs comme l’acier inoxydable, provoquant des défauts de surface ou une usure prématurée de l’outil.
S’il est trop grand, il peut interférer avec le rayon de pliage naturel, entraînant des résultats incohérents.
Bonne pratique :.
Dans la mesure du possible, adaptez le rayon de pointe du poinçon au rayon interne naturel produit par l’ouverture en V de la matrice afin d’assurer des angles constants et une usure minimale de la matrice.
3.6 Méthodes de pliage.
La méthode de pliage spécifique choisie a un effet direct sur le rayon de pliage obtenu. Dans les opérations de presse plieuse, les deux principales techniques sont le pliage à l’air et le pliage en fond de matrice, chacune offrant des caractéristiques distinctes influençant le rayon.
(1) Pliage à l’air.
La tôle ne touche que les arêtes du poinçon et de la matrice, de sorte que le rayon de pliage dépend moins de la géométrie du poinçon et de la matrice, de l’épaisseur du matériau et des réglages de la presse plieuse. Il permet une gamme de rayons mais nécessite une compensation du retour élastique.
(2) Pliage en fond de matrice.
(3) Matriçage
Force le matériau à s’appuyer complètement contre la matrice, produisant un rayon de pliage précis et constant avec des tolérances plus serrées. Cette méthode impose des exigences plus élevées en tonnage de presse et en contraintes sur l’outillage, ce qui la rend idéale pour des résultats précis et reproductibles.
| Caractéristique | Pliage à l’air | Pliage en fond de matrice | Coinage |
|---|---|---|---|
| Déterminant du rayon | Largeur d'ouverture en V (principale) | Rayon de pointe du poinçon (déterminant principal) | Rayon de pointe du poinçon (déterminant absolu) |
| Précision et constance | Modérée, fortement affectée par le retour élastique | Élevée, retour élastique minimal | Extrêmement élevée, pratiquement aucun retour élastique |
| Tonnage requis | Faible | Moyen–élevé (supérieur au pliage à l'air) | Très élevé (jusqu'à 5–10× le pliage à l'air) |
| Flexibilité | Très élevé — un seul jeu d'outils peut produire plusieurs angles | Faible — l'angle de la matrice doit correspondre à l'angle de la pièce | Très faible — outillage fabriqué sur mesure pour des angles et rayons spécifiques |
| Impact sur l'outillage/l'équipement | Usure minimale, faible pression | Usure et pression plus élevées | Usure sévère, exige une rigidité maximale de la machine |
| Défi principal | Contrôler avec précision le retour élastique | Gérer le tonnage pour éviter de trop presser jusqu'au matriçage | Exigences de tonnage extrêmement élevées et coûts d’outillage élevés |
| Applications typiques | Travaux généraux de tôlerie, scénarios à haute flexibilité | Production en série nécessitant une haute précision et une grande constance | Applications spéciales recherchant des angles vifs ou une précision ultra-élevée |
Interaction avec les propriétés des matériaux:
- Si le rayon de pointe du poinçon est trop petit, il peut pénétrer dans des matériaux plus durs comme l’acier inoxydable, provoquant des défauts de surface ou une usure prématurée de l’outil.
- S’il est trop grand, il peut dominer le rayon de pliage naturel, entraînant des résultats incohérents.
Bonnes pratiques:
- Faire correspondre le rayon de pointe du poinçon aussi étroitement que possible au rayon intérieur naturel produit par l’ouverture en V de la matrice pour obtenir des angles constants et minimiser l’usure de l’outillage.
IV. Calcul du rayon de pliage sur presse plieuse
Le Règle des 8 fois est une directive générale pour déterminer l’ouverture en V de la matrice, suggérant que l’ouverture en V de la matrice devrait être 8 fois l’épaisseur du matériau. Cependant, il n’existe pas de formule exacte pour déterminer le rayon de pliage idéal pour la tôle, mais dans certaines conditions de force spécifiées, le rayon de pliage peut être estimé égal à l’épaisseur de la plaque.
Il est important de noter que les changements d’épaisseur du matériau affecteront la précision de cette estimation. L’ouverture en V de la matrice peut varier de 6 à 12 fois l’épaisseur du matériau. Le rayon de pliage est étroitement lié à l’épaisseur du matériau. Pour des épaisseurs de matériau inférieures à 6 mm, le rayon de pliage est égal à l’épaisseur du matériau.
Pour des épaisseurs de matériau supérieures à 6 mm mais inférieures à 12 mm, le rayon de pliage est généralement 1,5 fois l’épaisseur du matériau. Pour des épaisseurs supérieures à 12 mm, le rayon de pliage est approximativement 3 fois l’épaisseur du matériau.
Le rayon de pliage sur presse plieuse peut être calculé à l’aide de la formule, toutes en millimètres :
- R est le rayon de pliage
- V est la largeur d’ouverture en V de la matrice
- MT est l'épaisseur du matériau
Par exemple, si la largeur de l'ouverture en V est de 50 mm et l'épaisseur du matériau est de 5 mm, le rayon de pliage serait :
Il est important de garder à l'esprit qu'il ne s'agit que de directives approximatives et que de nombreux facteurs peuvent influencer le rayon de pliage, ce qui rend difficile la détermination d'un chiffre exact.
Lorsque l'épaisseur de la tôle est égale au rayon de pliage, on obtient le rayon de pliage le plus idéal. Le pli formé avec ce rayon est constant en angle et en taille et présente un retour élastique minimal.
5.1 Quel est le rayon de pliage minimum de la tôle dans les opérations de presse plieuse ?
Si le rayon de pliage est plus petit, la contrainte sur l'extérieur du pli sera plus grande et la tension sera plus élevée. La plaque sera déformée, fissurée ou cassée pendant le pliage. Afin d'éviter ces problèmes, il faut prêter attention au rayon de pliage minimum.
En raison des différentes méthodes de pliage, des caractéristiques des matrices et des matériaux, différents pièces peuvent avoir des rayons de pliage minimum différents, et il est difficile de calculer la valeur correcte. Cependant, afin d'obtenir la pièce pliée la plus parfaite, le rayon intérieur doit être réglé aussi proche que possible de l'épaisseur de la plaque.
Pour sélectionner des plaques à haute ductilité, plus la résistance à la traction et la dureté du matériau sont élevées, plus le rayon requis est grand.
5.2 Quelle est la formule pour la déduction de pliage et la tolérance de pliage ?
La déduction de pliage fait référence à la quantité d'étirement qui se produit pendant le pliage. Elle est calculée comme la différence entre la longueur totale du rebord et la longueur totale à plat.
Donné :
- Matériau : Acier inoxydable
- Épaisseur (T) : 2 mm
- Rayon intérieur de pliage (R) : 3 mm
- Angle de pliage (A) : 90°
- Facteur K (K) : 0,44
Calcul étape par étape :
(1) Calculer la tolérance de pliage (BA)
La formule pour la tolérance de pliage est :
En insérant les valeurs :
(2) Calculer le retrait extérieur (OSSB)
La formule pour le retrait extérieur est :
En insérant les valeurs :
OSSB=3+2
OSSB=5 mm
(3) Calculer la déduction de pliage (BD)
La formule pour la déduction de pliage est :
En insérant les valeurs :
(4) Résumé :
- Tolérance de pliage (BA): 6,1 mm
- Retrait extérieur (OSSB): 5 mm
- Déduction de pliage (BD): 3,9 mm
(5) Application :
Pour réaliser un pliage à 90° avec un rayon intérieur de pliage de 3 mm sur une tôle en acier inoxydable de 2 mm d’épaisseur, vous devez régler la déduction de pliage à 3,9 mm pendant le processus de pliage. Cela signifie que vous devez surplier la tôle de 3,9 mm pour compenser le retour élastique après le pliage, afin d’obtenir finalement l’angle de pliage souhaité de 90°.
(6) Exemple pratique :
Supposons que vous ayez une pièce en tôle avec deux brides, chacune de 40 mm de long, et une base de 100 mm. La longueur totale avant pliage est :
Après prise en compte de la déduction de pliage :
Par conséquent, la longueur du développé devrait être de 172,2 mm pour obtenir les dimensions souhaitées après pliage. V. Erreurs courantes et applications avancées dans l’utilisation de la presse plieuse
Ⅴ. Erreurs courantes et techniques avancées
5.1 Erreurs courantes
(1) Choisir un rayon de pliage trop petit
Une erreur fréquente dans l’utilisation de la presse plieuse est de sélectionner un rayon de pliage trop petit pour le matériau. Cela peut entraîner des fissures, des ruptures ou une déformation permanente, compromettant l’intégrité structurelle et l’apparence du produit.
Pour éviter ce problème :
1) Se référer au rapport minimal rayon de pliage/épaisseur du matériau et tenir compte de la direction du grain — plier à contre-grain augmente le risque de fissuration.
2) Utiliser un tableau de tolérance de pliage ou des outils logiciels (tels que les tableaux de force de pliage à l’air) pour déterminer le rayon de pliage approprié.
(2) Placer des éléments trop près de la ligne de pliage
Les trous, fentes ou rainures placés trop près de la ligne de pliage se déforment souvent lors du pliage. Cela peut affaiblir le matériau ou rendre ces éléments inutilisables.
Pour éviter cela :
1) Placer les éléments à au moins trois fois l’épaisseur du matériau plus le rayon de pliage de la ligne de pliage.
2) Si un placement plus proche est nécessaire, agrandir les ouvertures ou redessiner la pièce pour minimiser la déformation.
(3) Espacement incorrect des décalages
Les décalages ou ressauts placés trop près les uns des autres peuvent provoquer des interférences d’outils ou une déformation du matériau, compliquant le processus de pliage et augmentant les coûts en raison de la nécessité d’outillage spécialisé.
Pour éviter cela :
Se référer aux directives standard d’espacement des décalages et consulter un ingénieur pour des solutions personnalisées si nécessaire.
(4) Éviter les conceptions à bride étroite
Des brides trop étroites peuvent entraîner des plis inexacts, une déformation des pièces et même des dommages aux outils. Les brides étroites rendent également difficile le maintien d’un contact constant avec l’outillage pendant le pliage.
Pour réduire ces risques :
1) Assurez-vous que la largeur de la bride soit au moins quatre fois la somme de l’épaisseur du matériau et du rayon de pliage.
2) Si une largeur plus courte est nécessaire, envisagez de couper la bride après le pliage.
(5) Assurer la compatibilité matériau-outillage
Utiliser une mauvaise combinaison de matériau et d’outillage peut entraîner une charge excessive sur la presse plieuse, des plis inexacts ou des outils endommagés. Par exemple, un rayon de pointe de poinçon trop aigu pour le matériau peut provoquer des fissures.
Pour éviter cela :
Faites correspondre le rayon de pointe du poinçon à l’épaisseur du matériau, et choisissez un outillage adapté à la fois au type de matériau et à la géométrie de pliage requise.
(6) Positionnement incorrect du matériau
Un mauvais positionnement du matériau peut provoquer des plis inexacts, des résultats irréguliers ou du gaspillage de matériau. Cela est particulièrement problématique pour les brides courtes ou les géométries complexes.
Pour garantir la précision :
1) Maintenez un contact complet entre le matériau et l’outillage tout au long du processus de pliage.
2) Utilisez une matrice en V plus petite pour les brides courtes, ou coupez après le pliage si nécessaire.
(7) Ignorer la compensation du retour élastique
Le retour élastique — tendance du matériau à revenir partiellement à sa forme initiale après le pliage — est souvent négligé. Cela peut entraîner des pièces qui ne respectent pas les spécifications.
Pour y remédier :
1) Comprenez l’élasticité du matériau et ajustez l’angle de pliage en conséquence.
2) Utilisez des techniques de surpliage ou un outillage spécialisé (comme des matrices à ourler) pour contrer efficacement le retour élastique.
5.2 Stratégies pour le pliage de matériaux difficiles et de formes complexes
Les méthodes standard échouent souvent face aux “ clients difficiles ” — matériaux extrêmes et géométries très complexes. Dans ces cas, il faut des stratégies personnalisées de niveau expert, comme si l’on effectuait une chirurgie de précision adaptée à chaque défi unique.
(1) Plaque épaisse et acier à haute résistance
Les défis liés à ces matériaux incluent des forces de pliage immenses, un retour élastique important et une tendance à se fissurer sous contrainte.
1) Les grands rayons sont incontournables : Abandonnez l’idée d’utiliser un rayon inférieur à l’épaisseur du matériau (T). Utilisez un rayon de pliage plusieurs fois supérieur à l’épaisseur afin de disperser les contraintes internes destructrices.
2) Des V-matrices plus larges sont essentielles : Dépassez la “ règle des 8× ” pour les ouvertures de V-matrice. Pour les aciers à haute résistance, la largeur des V-matrices peut devoir atteindre 12×–16× l’épaisseur du matériau afin de fournir un dégagement et une flexibilité suffisants pour la déformation.
3) Le préchauffage est le ‘ sédatif ’ : Chauffer certains aciers à quelques centaines de degrés Celsius avant le pliage peut temporairement réduire la limite d’élasticité, améliorant grandement la ductilité—comme calmer une bête sauvage—et empêchant efficacement les fissures.
4) Des machines rigides à forte capacité sont l’épine dorsale : Utilisez des presses avec une capacité de tonnage importante et des bâtis à haute rigidité (de préférence avec compensation hydraulique de la flèche) pour gérer des forces immenses et assurer des angles constants sur toute la ligne de pliage.
(2) Tôle mince et composants de précision
Ici, les défis sont inverses—éviter la moindre déformation ou dommage de surface tout en atteignant une précision dimensionnelle au micron.
1) La protection de surface est le ‘ gant blanc ’ : Placez un film protecteur résistant à l’usure entre l’outillage et la tôle, ou utilisez des matériaux souples comme le polyuréthane pour la matrice inférieure. Cela empêche les marques sur l’aluminium, les tôles miroir en inox ou les panneaux peints—en les manipulant aussi délicatement qu’une œuvre d’art.
2) Un outillage spécialisé à petit rayon est ‘ l’aiguille à broder ’ : Utilisez des poinçons et matrices à petit rayon finement rectifiés pour former avec précision de minuscules rebords.
3) Un contrôle fin de la pression est le ‘ souffle ’ : Utilisez des presses servo-électriques ou hybrides de haute précision capables de contrôler au micron la force et la course, appliquant une pression légère comme un souffle pour plier sans endommager les tôles fines.
(3) Formes en U / Formes en Z / Profils complexes
Les principaux défis sont les erreurs cumulatives lors de multiples pliages, un retour élastique imprévisible et les interférences entre la pièce et la machine elle-même.
1) La simulation de la séquence de processus détermine le succès : La séquence de pliage est cruciale. Utilisez un logiciel professionnel de programmation hors ligne pour la simulation 3D—comme planifier des coups aux échecs—afin de prévisualiser le processus et concevoir le chemin optimal qui évite les collisions entre la pièce et la machine.
2) Un outillage spécialisé est la “ clé ” : Les pliages complexes en Z nécessitent souvent l’utilisation d’un poinçon col-de-cygne pour éviter habilement les interférences avec les rebords déjà formés. Les pliages en U extra-profonds peuvent nécessiter d’être réalisés en plusieurs étapes ou avec l’aide de matrices exceptionnellement hautes et fabriquées sur mesure.
3) Un contrôle précis du retour élastique est le cœur du processus : Dans les géométries complexes, le retour élastique de chaque pliage introduit des erreurs de positionnement pour le suivant, pouvant déclencher une cascade d’inexactitudes. Mesurer et compenser avec précision le retour élastique du tout premier pliage est l’étape clé qui détermine le succès de l’ensemble du puzzle.
5.3 Normes industrielles et meilleures pratiques
Le progrès des technologies de pointe repose sur des normes solides et un consensus partagé dans l’industrie. Ceux-ci agissent comme le “ lest ” qui maintient l’innovation sur la bonne voie.
Bien qu’il n’existe pas de norme unique et obligatoire à l’échelle mondiale spécifiant exactement les rayons de pliage, les normes de méthode d’essai suivantes, faisant autorité, fournissent une base scientifique pour définir le rayon de pliage minimal des matériaux, servant de références techniques fiables lors de la phase de conception pour réduire les risques :
(1) ISO 7438:2020
Spécifie la méthode générale pour l’essai de pliage des matériaux métalliques, permettant une évaluation scientifique de la capacité d’un matériau à résister à la déformation plastique lors du pliage sans fissuration.
(2) ASTM E290-14
Une norme publiée par ASTM International pour les essais de pliage de ductilité des matériaux métalliques, largement utilisée en Amérique du Nord et servant de référence clé pour évaluer la formabilité.
(3) DIN 6935
Une norme allemande traitant spécifiquement du pliage à froid des produits plats en acier, offrant des conseils détaillés sur les rayons de pliage minimum recommandés pour divers grades et épaisseurs d’acier. Elle a eu une influence significative sur la fabrication européenne.
VI. FAQ
1. Comment gérer le retour élastique lors du pliage en rayon ?
Pour gérer le retour élastique lors du pliage en rayon, il faut comprendre que le retour élastique est la tendance du métal à reprendre sa forme initiale. Atténuez ce phénomène en calculant et en compensant le retour élastique à l’aide de formules et de calculateurs d’angles de pliage pour déterminer l’angle de sur-pliage nécessaire. Des ajustements d’outillage, comme l’utilisation d’angles de matrice plus étroits ou de conceptions spécifiques de poinçons, peuvent aider.
Des modifications de procédé telles que le formage à l’air, l’ajustement de la pression du serre-flan et le ralentissement de la vitesse de la presse peuvent réduire le retour élastique. Des techniques post-pliage comme les opérations de post-étirage et le sur-formage peuvent corriger les écarts. Ces méthodes garantissent des plis précis et des résultats de haute qualité dans les opérations de presse plieuse.
2. Quel est le rayon de pliage minimum pour différentes épaisseurs de tôle ?
Le rayon intérieur de pliage minimum pour la conception de pièces en tôle dépend du matériau et de l’épaisseur. Pour une épaisseur de 1 à 6 mm, il est généralement égal à l’épaisseur. On utilise également l’épaisseur du matériau pour déterminer le nombre minimum de poinçons supérieurs.
Pour 6 à 12 mm, environ 1,5 fois l’épaisseur. Pour 12 à 25 mm, 2 à 3 fois l’épaisseur. L’aluminium nécessite 1 à 3 fois, l’acier 0,8 à 2,5 fois, et l’acier inoxydable 2 à 4 fois l’épaisseur. La méthode de pliage et la largeur d’ouverture de la matrice influencent ces recommandations, les matériaux plus durs nécessitant des rayons plus grands en raison du retour élastique.
VII. Conclusion
Le rayon de pliage joue un rôle crucial dans le pliage de la tôle, et le bon rayon intérieur garantit la qualité de pliage de la pièce. Le rayon intérieur peut également être utilisé pour calculer des paramètres clés tels que tolérance de pliage et la déduction de pliage.
Un rayon intérieur naturel inapproprié peut entraîner la déformation voire la rupture de la pièce. Cet article donne un aperçu du pliage de la tôle. L’utilisation du presse plieuse ADH peut aider à produire des pièces plus précises. Si vous avez des questions sur le pliage à grand rayon ou tout autre type de pliage de tôle sur une presse plieuse, n’hésitez pas à nous contacter.
Si vous avez des questions sur le pliage de tôle sur une presse plieuse, veuillez contactez-nous.
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