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Nov 23, 2023

Die Science : comment effectuer une réduction de tirage

Lorsque j'anime un cours de formation, j'apporte généralement un assortiment de

Lorsque je donne une formation, j'apporte généralement un assortiment de pièces embouties. Ceux que les participants examinent le plus sont ceux réalisés avec un processus de dessin en plusieurs étapes, communément appelé réduction du tirage.

L'étirage est le déplacement du métal à travers un écoulement plastique ou une alimentation vers l'intérieur. Dans la réduction d'étirage, une série d'opérations d'étirage déplace progressivement la surface d'une ébauche dans une géométrie de diamètre plus petit et plus haute que chacune des stations précédentes.

Pour que le métal s'écoule vers l'intérieur et soit déplacé dans une géométrie différente, chacune des stations d'étirage doit minimiser la quantité de matériau qui est déplacée.

La première opération d'étirage, appelée station de ventouse, transforme le flan circulaire en gobelet rond. Le concept fondamental derrière la première opération de dessin est d'obtenir la quantité de matière nécessaire pour réaliser la géométrie finale. Chaque station d'étirage est donc liée et doit suivre la théorie du rapport d'étirage.

Le rapport d'étirage limite (LDR) est le rapport entre le diamètre du poinçon d'étirage et le diamètre de l'ébauche ; en d'autres termes, c'est le rapport du diamètre maximal du flan qui peut être étiré en toute sécurité dans une coupelle.

Dans une opération d'étirage de coupelle à symétrie axiale, le cylindre commence comme une simple ébauche ronde, avec le diamètre de l'ébauche supérieur au diamètre de la coupelle. Pour que l'ébauche ronde se transforme en une forme cylindrique plus petite, le métal doit s'écouler vers l'intérieur vers l'axe central de la tasse simultanément lorsqu'il se comprime. Cette compression circonférentielle crée une résistance à l'écoulement du métal.

Si l'ébauche est trop grande, la compression sera trop élevée, le débit sera limité et une rétreinte ou un fendillement pourraient se produire. Si la compression est contrôlée en prévoyant un espace pas beaucoup plus grand que l'épaisseur du métal entre la face de la matrice et le tampon d'étirage, la pièce aura une bride plate. Si le métal n'est pas contrôlé, la bride sera fortement plissée (voirFigure 1 ). Une compression circonférentielle élevée combinée à un écoulement de métal élevé rendra le métal plus épais à l'extrémité ouverte de la coupelle ou de la bride. L'élément clé à retenir est que le métal en compression a une grande résistance à l'écoulement.

Bien que quelque peu conservatrice pour certains matériaux et excessive pour d'autres, une bonne règle de base consiste à utiliser une ébauche ne dépassant pas deux fois le diamètre du poinçon. Par exemple, si le poinçon mesure 2 pouces de diamètre, utilisez une ébauche ne dépassant pas 4 pouces. Si l'ébauche doit être supérieure à 4 pouces, vous devrez peut-être utiliser plusieurs stations de dessin pour fabriquer la pièce. Lorsque plusieurs opérations sont nécessaires, le pourcentage LDR change.

Pour déterminer le diamètre de l'ébauche, calculez d'abord la surface totale de la pièce finie et la quantité de matériau supplémentaire dont vous aurez besoin pour les chutes de garniture. Il est essentiel que vous déterminiez le diamètre de l'ébauche à l'aide de calculs de surface, au lieu de mesurer la distance linéaire à travers la pièce. Bien que cette méthode puisse fonctionner pour des pièces plus grandes et profilées qui sont fabriquées principalement par étirement, elle sera désastreuse lors de l'exécution d'une réduction de tirage pour une pièce ronde. Cela est particulièrement vrai si la pièce à fabriquer est de petit diamètre et très haute.

Utilisez un tableau de réduction d'étirage pour déterminer le nombre et le diamètre de chacune des stations d'étirage (voirFigure 2 ). Ce tableau fournit la relation critique entre le diamètre de l'ébauche et le diamètre de la première opération d'emboutissage. Il montre également la quantité de métal qui peut être réétirée pour chaque station suivante. Le pourcentage de réduction varie en fonction de l'épaisseur du métal.

Figure 1 Si la compression est contrôlée en prévoyant un espace pas beaucoup plus grand que l'épaisseur du métal entre la face de la matrice et le tampon d'étirage, la pièce aura une bride plate. Si le métal n'est pas contrôlé, la bride sera fortement froissée.

Par exemple, si vous fabriquez une pièce qui nécessite une ébauche de 10 pouces de diamètre en métal de 0,050 pouce d'épaisseur, le graphique indique que le premier pourcentage d'étirage de l'ébauche à l'étirage est de 53 %. Cela signifie que le premier poinçon d'étirage doit représenter au moins 53 % du diamètre de l'ébauche ou un diamètre minimum de 5,3 pouces. L'utilisation d'un poinçon d'étirage dont le diamètre est inférieur à 5,3 pouces peut entraîner une défaillance.

Si le diamètre du produit que vous essayez d'obtenir est inférieur à 5,3 pouces, vous aurez besoin d'une deuxième opération de dessin pour convertir le gobelet de 5,3 pouces en un diamètre plus petit qui est plus grand que le gobelet. Le deuxième pourcentage de réduction d'étirage est de 71 % pour un matériau de 0,050 po d'épaisseur. En multipliant le diamètre par 71 %, on obtient 3,763 pouces comme diamètre minimum du deuxième poinçon d'étirage.

Si ce diamètre est supérieur au diamètre du produit, vous avez besoin d'une troisième réduction d'étirage. Le graphique montre que cette réduction est de 74 %, et 74 % de 3,763 pouces correspondent à 2,784 pouces.

Ce processus se répète jusqu'à ce que vous ayez atteint un nombre égal ou inférieur au diamètre de votre pièce finale. A noter qu'après la quatrième station d'étirage, il est courant de conserver le même pourcentage de réduction d'étirage qu'à la quatrième opération. Gardez à l'esprit qu'une réduction d'étirage repose sur le maintien de la même surface de la pièce pour chaque opération d'étirage.

Figure 2Utilisez un tableau de réduction d'étirage pour déterminer le nombre et le diamètre de chacune des stations d'étirage.