Méthodes d'essais de l'emboutissage
De bonnes propriétés de formage sont particulièrement recherchées pour les tôles fines. La technologie du formage comprend le traitement des tôles par divers procédés de fabrication, tels que le laminage, le forgeage libre, l’extrusion, l’emboutissage ou encore le pliage. Le composant est découpé dans un flan de tôle plat et amené vers sa forme finale.
Les machines d’essai d’emboutissage de ZwickRoell vérifient les propriétés requises pour l’usinage de tôles avec des forces d’étirage jusqu’à 1 000 kN. Les méthodes d’essai d’emboutissage fournissent des valeurs caractéristiques pour le travail et la transformation des métaux et comprennent des essais tels que les essais d’emboutissage, les essais de pré-emboutissage des godets ou les essais d’élargissement du trou.
L’ingénierie du transport et en particulier l’industrie automobile sont les principaux moteurs de l’innovation. Les exigences croissantes imposées aux matériaux des tôles en matière de « construction légère » ont motivé la fabrication d’aciers à haute et ultra-haute résistance qui présentent toutefois une déformabilité réduite et un retour élastique plus important, ce qui pose de nouveaux défis pour le formage des tôles et la gestion des processus.
Essais d’emboutissage Essais de pré-emboutissage des godets Essais d’élargissement du trou Autres méthodes d’essai Demander conseil
Méthode d’essai typique pour l’emboutissage
Les méthodes d’essai typiques pour l’emboutissage sont l’essai d’emboutissage classique suivant Erichsen (ISO 20482) et Olsen (ISO 20482), l’essai de pré-emboutissage des godets pour l’essai de corne (ISO 11531 / EN 1669) et les essais d’élargissement du trou d’après ISO 16630 qui sont de plus en plus utilisés pour les aciers à haute résistance.
La détermination de la courbe limite de formage selon ISO 12004, qui permet d’introduire dans les essais des changements de forme critiques dans une expérience en deux étapes, puis de les comparer avec des changements de forme existants sur de vrais composants, est particulièrement importante pour l’emboutissage. Une courbe limite de formage déterminée (également appelée « Forming Limit Curve » [FLC]) aidera ainsi l’utilisateur à optimiser l’emboutissage - dès la phase de conception du composant - et donc à accélérer le processus de développement.
Autres méthodes d'essais de l'emboutissage
Afin de garantir que les matériaux possèdent les propriétés requises et que les processus de formage se déroulent correctement, on utilise non seulement des essais d’emboutissage spéciaux, mais aussi des méthodes d’essai standard telles que les essais de traction ou de flexion.
Essai de traction Essai de traction biaxial Essai Draw-Bead Essai de flexion 3 points Essai de flexion de plaques Essai de flexion en U
Essai de traction avec valeurs r et n
Une bonne formabilité associée à une haute résistance sont souvent exigées des tôles minces. Pour la caractérisation des propriétés de formage d’une tôle, les valeurs r et n sont déterminées dans l’essai de traction.
La valeur r décrit l’anisotropie verticale. La variation de section de l’éprouvette de traction est également mesurée pour la valeur r.
La valeur n décrit l’écrouissage (augmentation de la contrainte) pendant la déformation plastique jusqu’à l’allongement uniformément réparti ; elle est déterminée à partir des données de contrainte en traction et des valeurs d’allongement.
Pour la détermination des valeurs caractéristiques de l’essai de traction, ZwickRoell propose un large choix de systèmes d’essai standard allant jusqu’à 2 500 kN. Ces systèmes d’essai permettent de réaliser les essais de manière très précise, même sous de grandes forces.
Essai de traction ISO 6892-1 Essai de traction ASTM E8 Détermination de la valeur r Détermination de la valeur n
Essai de traction biaxe
L’essai de traction 2 axes constitue une particularité. Il permet de déterminer les propriétés de déformation du matériau. Cet essai, qui permet de régler et d’analyser des valeurs de contrainte définies au point de croisement de l’éprouvette, est principalement utilisé en Recherche & Développement (R&D).
ZwickRoell construit ces machines d’essai biaxiales selon les spécifications du client. Dans la plupart des cas, la mesure de l’allongement s’effectue de manière optique. ZwickRoell propose ici diverses solutions. Pour la mesure d’une répartition haute résolution de l’allongement, ZwickRoell travaille en partenariat avec un réseau d’entreprises.
Essai Draw-Bead
Cet essai a pour objectif de déterminer le coefficient de frottement entre la tôle d’acier et l’outil d’étirage, et de définir ainsi le lubrifiant idéal pour cette opération de transformation. Cela permet d’éviter les fissures et craquelures, et d’assurer ainsi un procédé d’emboutissage optimal.
Le dispositif Draw-Bead peut être aisément monté dans une machine d’essai standard. Pour cet essai, une bande de tôle de dimensions typiques (300 mm × 30 mm × 2 mm) est contrainte dans l’axe dans la mâchoire standard supérieure ; l’outil Draw-Bead est fermé. La bande de tôle est ensuite tirée à travers l’outil Draw-Bead. Cette procédure peut être répétée automatiquement. Le nombre de répétitions est réglable.
C’est la force de serrage avec régulation numérique du Draw-Bead qui assure la précision et la reproductibilité des valeurs mesurées. Le poinçon de l’outil peut être aisément échangé afin de couvrir les spécifications d’essai les plus diverses.
essai de flexion
Outre la détermination des valeurs caractéristiques des propriétés de flexion, l’essai de flexion 3 points sert aussi à l’évaluation visuelle de l’arête de pliage. Il sert notamment à apprécier visuellement le comportement des soudures dans l’essai de flexion. ZwickRoell résout cette tâche en proposant différentes options pour les dispositifs d’essais de flexion et une adaptation aux mâchoires existantes.
Essai de flexion du disque
L’essai de flexion de plaques sert à la détermination de l’angle de flexion des éléments de carrosserie ; cet essai a pour objectif d’obtenir des informations sur le comportement de déformation et la prédisposition à la défaillance des matériaux métalliques lors des processus de formage avec des composantes de flexion dominantes (opérations de pliage, par exemple) ou encore en cas de collision.
Ces essais peuvent être réalisés dans l’essai de flexion 3 ou 4 points dans toutes les machines d’essai AllroundLine dotées de dispositifs spéciaux.
Essai de flexion en U
L’essai de flexion en U est utilisé pour tester les peintures et les revêtements sur tôles fines. Il est réalisé sur une machine d’essai d’emboutissage BUP.
Formage à chaud
- Afin de satisfaire à des exigences de sécurité accrue mais poids réduit, la trempe sur presse connaît, comme méthode de production du formage à chaud, une importance croissante dans l'industrie automobile.
- L'objectif de cette méthode est d'atteindre une rigidité égale ou supérieure des pièces de tôles métalliques, à celle obtenue par technique classique de formage, tout en réduisant la quantité de matériau utilisé.
- De nombreux producteurs automobiles utilisent ces procédés pour produire les pièces structurelles du châssis, telles que les colonnes A et B, tunnels de transmission, supports de pare-chocs avant et arrière, seuils de portes, renforts de porte, longerons, porte-bagages et pavillons.
- Comparé à la technique classique de formage, le formage à chaud est naturellement plus complexe et permet de produire des composants de résistance plus élevée, une grande complexité géométrique et des effets de retours minimisés en un temps réduit. La résistance, des éprouvettes prélevées sur le produit final, est ensuite testée sous différentes méthodes (dureté classique, mais aussi traction et flexion).
