Dans le monde de la fabrication métallique, il est essentiel de comprendre les propriétés des matériaux de tôlerie couramment utilisés pour obtenir des résultats de haute qualité. Mon expérience dans ce secteur m'a appris que chaque matériau possède des caractéristiques uniques qui influencent tous les aspects, de la fabrication à la fabrication. formation et couper à soudage et la finition. Dans cet article, j'explorerai ces propriétés et soulignerai leur influence sur les processus de fabrication. Que vous soyez un professionnel expérimenté ou novice dans le domaine, comprendre ces matériaux vous permettra de prendre des décisions éclairées et d'optimiser la réussite de vos projets.

Outre la forme et la précision de la pièce à usiner, ainsi que les équipements structurels dont dispose l'entreprise, l'usinage de la pièce est étroitement lié au matériau utilisé. Il est donc essentiel d'analyser et de comprendre les propriétés d'usinage des différents matériaux, qui sont essentielles pour l'usinage des pièces en tôle et l'élaboration des spécifications de production. 

Propriétés du procédé de fabrication de l'acier de construction au carbone ordinaire

En règle générale, les pièces en tôle sont fabriquées en acier de construction au carbone ordinaire (par exemple, Q195, Q215, Q235, etc.) et en acier de construction au carbone de haute qualité (par exemple, 08, 10F, 20, etc.), qui sont les plus couramment utilisés. Le formage est soumis à peu de restrictions, si ce n'est que l'augmentation de l'épaisseur est limitée par la vitesse de déformation et que l'échauffement est limité par la température maximale. 

Lors de l'usinage de tôles épaisses, afin d'augmenter leur déformation et de réduire leur résistance à la déformation, il est recommandé d'éviter le formage à chaud ou le chauffage partiel de l'ébauche lors du formage et de l'emboutissage. Il est toutefois conseillé d'éviter de chauffer l'acier à certaines températures, comme celles de l'acier au carbone chauffé entre 200 et 400 °C. En effet, le vieillissement (précipitations d'inclusions à la surface des joints de grains) réduit la plasticité et augmente la résistance à la déformation. Cette plage de températures est appelée zone de fragilité bleue. Lorsque l'acier présente de mauvaises performances et se fracture facilement, la fracture est bleue. Entre 800 et 950 °C, une zone de fragilité chaude apparaît, réduisant ainsi la plasticité. Par conséquent, lors de l'emboutissage à chaud, il convient de prêter une attention particulière à la déformation réelle. La température de pressage à chaud ne doit pas se situer entre la zone de fragilité bleue et la zone de fragilité chaude. Lors de l'opération, il faut tenir compte de l'équipement de chauffage et de la presse entre l'emplacement de la déformation de la température de pressage à chaud et l'utilisation prudente de l'équipement de soufflage de refroidissement pour éviter l'apparition de cassants bleus et de cassants à chaud. 

Propriétés de procédé des aciers alliés

L'acier allié couramment utilisé dans la fabrication de pièces structurelles en tôle est généralement le 16Mn, le 15MnV et d'autres aciers de construction à faible alliage et à haute résistance, leurs propriétés de processus sont les suivantes. 

●16Mn. L'acier 16Mn est généralement fourni laminé à chaud, sans traitement thermique. En particulier, pour les tôles d'acier laminées de moins de 20 mm d'épaisseur, ses propriétés mécaniques sont très élevées ; un pressage à chaud est donc généralement utilisé immédiatement après. Pour les tôles d'acier de plus de 20 mm d'épaisseur, un traitement de normalisation peut être utilisé afin d'améliorer la limite d'élasticité et la ténacité aux chocs à basse température. 

De plus, ses performances de coupe au gaz sont comparables à celles de l'acier de construction bas carbone ordinaire. Un bord de coupe au gaz de 1 mm, dans la limite de la tendance au durcissement, peut être éliminé par soudage en raison de sa zone de durcissement très étroite. Par conséquent, le bord de coupe au gaz de cet acier ne nécessite aucun traitement mécanique et peut être soudé directement. 

Les performances du rabotage au gaz à l'arc au carbone sont également comparables à celles de l'acier de construction bas carbone ordinaire. Bien qu'il existe une tendance au durcissement du bord du rabotage au gaz, cette zone de durcissement est très étroite et peut être éliminée par soudage. Par conséquent, le bord du rabotage au gaz de cette nuance d'acier ne nécessite aucun traitement mécanique et peut être soudé directement. La dureté de la zone affectée thermiquement est sensiblement la même que celle obtenue après soudage après usinage. 

Comparée à l'acier Q 235, la limite d'élasticité de l'acier 16Mn est supérieure à 345 MPa, ce qui la rend plus résistante au formage à froid. Pour les aciers laminés à chaud de forte épaisseur, les propriétés de formage à froid peuvent être considérablement améliorées par normalisation ou recuit. Cependant, lorsque l'épaisseur de la tôle atteint une certaine valeur (t ≥ 32), elle doit être formée à froid après un traitement thermique de détente. 

Lorsqu'il est chauffé à plus de 800 ℃, on peut obtenir de bonnes propriétés de formage à chaud, mais la température de chauffage de l'acier 16Mn ne doit pas dépasser 900 ℃, sinon, il est facile d'apparaître une organisation de surchauffe, réduisant la ténacité aux chocs de l'acier. 

De plus, l'acier 16Mn par trois fois le chauffage à la flamme orthopédique et le refroidissement à l'eau après les propriétés mécaniques de pas de changement significatif, avec le matériau de base d'origine avec la même résistance aux dommages fragiles, par conséquent, l'acier peut être orthopédique au feu d'eau, mais la structure de charge dynamique n'est pas adaptée à l'orthopédie au feu d'eau. 

● 15MnV. Les tôles d'acier minces 15MnV et 15MnTi présentent des propriétés de cisaillement et de laminage à froid similaires à celles de l'acier 16Mn. Cependant, si l'épaisseur de la tôle est supérieure ou égale à 25 mm, les tôles laminées à chaud sont facilement masquées au niveau des bords de cisaillement en raison du cisaillement dû au durcissement à froid provoqué par de petites fissures. Ces fissures peuvent avoir été produites avant l'usine sidérurgique. Par conséquent, les contrôles qualité doivent être renforcés, mais une fois détectées, les fissures doivent être éliminées après un usinage par oxycoupage ou un traitement mécanique. De plus, les tôles d'acier 15MnV laminées à chaud plus épaisses, laminées à froid, sont plus sujettes aux fractures. Elles peuvent être normalisées à 930 ~ 1000 °C pour améliorer leur plasticité et leur ténacité, et ainsi améliorer leurs performances de laminage à froid. 

De plus, ce type de formage à chaud de l'acier et les performances orthopédiques à chaud, la température de chauffage de 850 ~ 1100 ℃ de formage à chaud, le chauffage multiple sur l'impact de la limite d'élasticité n'est pas significatif; et de bonnes performances de coupe au gaz, les performances de rabotage au gaz à l'arc au carbone sont également bonnes, le rabotage au gaz à l'arc au carbone sur les performances des joints soudés sans effets indésirables. 

Avec les mêmes performances de processus que l'acier de classe 15MnV, on trouve également 15MnTi, 15MnVCu, 15MnVRE, 15MnNTiCu, etc. 

●09Mn2Cu, 09Mn2. Ce type d'acier a de meilleures performances d'emboutissage à froid. 09Mn2Cu, 09Mn2, 09Mn2Si processus de laminage à froid de plaques d'acier épaisses, processus de pressage à chaud, découpe au gaz, rabotage au gaz à l'arc au carbone, redressage à la flamme et Q235 également. 

●18MnMoNb. La sensibilité à l'entaille de ce type d'acier est élevée, la découpe au gaz de flamme de la coupe a tendance à durcir, afin d'éviter les fissures lors du pliage, il faut couper la plaque d'acier au gaz par isolation à 580 ℃ pendant 1 h, recuit de détente. 

Performances du procédé de l'acier inoxydable

Il existe de nombreux types d'acier inoxydable. Leur composition chimique les divise en deux catégories : l'acier au chrome et l'acier nickel-chrome. L'acier au chrome contient une grande quantité de chrome, tandis que l'acier nickel-chrome contient une grande quantité de chrome et de nickel, tandis que l'acier nickel-chrome contient une grande quantité de chrome et de nickel, tandis que l'acier nickel-chrome contient une petite quantité de titane, de molybdène et d'autres éléments. Selon les différentes organisations métallographiques, ils sont divisés en plusieurs catégories, telles que l'austénitique, le ferritique et le martensitique. En raison de leurs compositions chimiques et de leurs organisations métallographiques différentes, les propriétés mécaniques, chimiques et physiques des différents types d'acier inoxydable varient considérablement, ce qui accroît considérablement la difficulté de leur mise en œuvre. 

Il existe deux types de nuances d’acier inoxydable couramment utilisées. 

Catégorie A : acier au chrome martensitique, tel que 1Cr 13, 2Crl 3, 3Crl 3, 4Crl 3, etc. 

Catégorie B : appartient à l'acier austénitique nickel-chrome, tel que 1Cr18Ni9Ti, 1Cr18Ni9, etc. 

Les deux types d’acier inoxydable ci-dessus ont les propriétés de traitement suivantes. 

Pour obtenir une bonne plasticité, le matériau doit être ramolli et soumis à un traitement thermique. Le traitement thermique d'adoucissement de l'acier inoxydable de classe A est le recuit, tandis que celui de classe B est la trempe. 

À l'état mou, les deux types d'acier inoxydable présentent de bonnes propriétés mécaniques, notamment une bonne aptitude à la déformation par emboutissage, ce qui les rend adaptés à la déformation lors du processus d'emboutissage. Cependant, les caractéristiques de l'acier inoxydable sont très différentes de celles de l'acier au carbone ordinaire. Même pour l'emboutissage profond, la plasticité verticale des propriétés anisotropes est bien inférieure à celle de l'acier au carbone ordinaire. De plus, en raison de sa limite d'élasticité élevée, l'écrouissage à froid est important. Ainsi, non seulement l'emboutissage profond est facile à froisser, mais aussi la déformation des plaques dans les coins concaves de l'outil lors du pliage et du pliage inverse, causée par le rebond, forme souvent une dépression ou une déflexion sur les parois latérales des pièces. Par conséquent, l'emboutissage profond de l'acier inoxydable nécessite une force de compression très élevée et un réglage précis du moule. 

En raison du phénomène de durcissement à froid de l'acier inoxydable est très fort, l'emboutissage profond est facile à produire des rides, donc dans le processus d'opération réel, de prendre certaines des mesures suivantes afin d'assurer le bon fonctionnement de l'emboutissage profond : généralement dans chaque emboutissage profond après le recuit intermédiaire, l'acier inoxydable n'est pas comme l'acier doux peut être après 3 ~ 5 fois pour le recuit intermédiaire, généralement après chaque emboutissage profond au recuit intermédiaire ; déformation de grandes pièces d'emboutissage profond, la finale Après l'emboutissage profond et le formage, à suivre par l'élimination du traitement thermique de contrainte interne résiduelle, sinon les pièces d'emboutissage profond produiront des fissures, à la contrainte interne de la spécification de traitement thermique est une température de chauffage de l'acier inoxydable de 250 ~ 400 ℃, B température de chauffage de l'acier inoxydable de 350 ~ 450 ℃, puis dans l'isolation de température ci-dessus 1 ~ 3h ; L'emboutissage à chaud permet d'obtenir de meilleurs résultats techniques et économiques. Par exemple, pour l'acier inoxydable 1Cr18Ni9, chauffé à 80-120 °C, il permet de réduire le durcissement et les contraintes internes résiduelles, d'améliorer la déformation par emboutissage profond et de diminuer le coefficient d'emboutissage. En revanche, l'acier inoxydable austénitique chauffé à des températures plus élevées (300-700 °C) ne permet pas d'améliorer davantage le processus d'emboutissage. Pour l'emboutissage de pièces complexes, il est conseillé d'utiliser des presses hydrauliques, des presses hydrauliques classiques ou d'autres équipements, afin d'obtenir de meilleurs résultats même avec des vitesses d'emboutissage élevées (environ 0,15-0,25 m/s) sous déformation. 

●Par rapport à l'acier au carbone ou aux métaux non ferreux, l'emboutissage de l'acier inoxydable se caractérise par une force de déformation élevée et un important rebond élastique. Par conséquent, pour garantir la précision des dimensions et de la forme des pièces embouties, il est parfois nécessaire d'augmenter les opérations de découpe, de correction et de traitement thermique. 

●La limite d'élasticité de l'acier inoxydable austénitique varie considérablement selon les différentes variétés. Par conséquent, lors du processus de cisaillement et de formage, faites attention à la capacité de l'équipement de traitement. 

Performance des procédés de fabrication des métaux et alliages non ferreux

Pour les métaux et alliages non ferreux dans le processus de formage en contact avec l'équipement, la douceur de la surface des moules est une exigence plus élevée. 

Cuivre et alliages de cuivre. Les cuivres et alliages de cuivre les plus couramment utilisés sont le cuivre pur, le laiton et le bronze. Le cuivre pur et le laiton de nuances H62 et H68 présentent un bon processus d'emboutissage, et leur écrouissage à froid est plus intense que celui du H62. 

Le bronze est utilisé pour la résistance à la corrosion, les ressorts et les pièces résistantes à l'usure, et ses performances varient considérablement selon les nuances. En général, le bronze est moins performant que le laiton pour l'emboutissage, et il est plus résistant que le laiton pour la trempe à froid, nécessitant des recuits intermédiaires fréquents. 

La plupart des laitons et des bronzes à chaud (600 ~ 800 ℃ en dessous) ont un bon processus d'emboutissage, mais le chauffage apportera beaucoup d'inconvénients à la production, et le cuivre et de nombreux alliages de cuivre à 200 ~ 400 ℃, mais la plasticité que la température ambiante a une grande réduction, et donc n'utilisent généralement pas l'emboutissage à chaud. 

●Alliages d'aluminium. Les alliages d'aluminium couramment utilisés dans les composants en tôle sont principalement l'aluminium dur, l'aluminium inoxydable et l'aluminium forgé. 

L'aluminium inoxydable est principalement un alliage aluminium-manganèse ou aluminium-magnésium. Le traitement thermique est très médiocre ; seul le durcissement à froid permet d'améliorer sa résistance. Il présente une résistance moyenne, une excellente plasticité et une excellente résistance à la corrosion. L'aluminium dur et l'aluminium forgé sont des alliages d'aluminium qui peuvent être renforcés par traitement thermique. La plupart des aluminiums forgés sont des alliages aluminium-magnésium-silicium, présentant une résistance élevée à chaud, un faible effet de renforcement thermique et une bonne plasticité à l'état recuit, adaptés à l'emboutissage et au forgeage. L'aluminium dur est un alliage aluminium-cuivre-magnésium, présentant une résistance élevée et un bon effet de renforcement thermique. 

L'aluminium inoxydable peut être recuit pour obtenir une plasticité maximale. L'aluminium dur et l'aluminium forgé peuvent être recuits et trempés pour obtenir une plasticité maximale. Ils présentent une plasticité plus élevée à l'état trempé et de meilleures propriétés mécaniques globales pour l'emboutissage, ce qui permet un meilleur processus d'emboutissage qu'à l'état recuit. 

L'aluminium dur et l'aluminium forgé sont des alliages d'aluminium renforcés par traitement thermique. Ils se caractérisent par un durcissement progressif après trempe, appelé « durcissement par vieillissement ». Ce durcissement par vieillissement suit un processus de développement spécifique, dont la vitesse varie d'une nuance à l'autre. Ces alliages d'aluminium présentant des caractéristiques de durcissement par vieillissement, leur emboutissage doit être réalisé avant la fin de ce durcissement. En général, l'atelier exige que le processus soit terminé dans un délai d'une heure et demie après la trempe. 

Dans les alliages d'aluminium, les alliages d'aluminium et de magnésium (principalement l'aluminium inoxydable) sont plus fortement durcis à froid. Par conséquent, lors de l'utilisation de ces matériaux pour la fabrication de pièces complexes, un recuit intermédiaire est généralement effectué de 1 à 3 fois. Après l'emboutissage profond et le formage, un recuit final est effectué pour éliminer les contraintes internes. 

Afin d'améliorer l'aptitude à la mise en œuvre, l'emboutissage est également utilisé dans la production d'alliages d'aluminium à chaud. L'emboutissage à chaud est principalement utilisé pour les matériaux durcis à froid. Après chauffage (environ 100-200 °C), le matériau conserve une partie de son durcissement à froid et améliore sa plasticité, ce qui améliore le degré de déformation à l'emboutissage et la précision dimensionnelle des pièces embouties. 

Lors de l'emboutissage à chaud, la température de chauffage doit être strictement contrôlée. Une température trop basse peut provoquer des fissures dans les pièces embouties, tandis qu'une température trop élevée peut entraîner une forte diminution de la résistance et des fissures. Pendant l'emboutissage, la matrice convexe a tendance à surchauffer et, au-delà d'une certaine température, elle peut provoquer un ramollissement important du matériau d'emboutissage et une fracture de la pièce emboutie. Maintenir la température de la matrice convexe en dessous de 50 à 75 °C peut améliorer le degré de déformation de l'emboutissage à chaud. Pour l'emboutissage à chaud, des lubrifiants spéciaux résistants à la chaleur doivent être utilisés. 

●Titane et alliages de titane. Le titane et les alliages de titane sont moins faciles à usiner, présentent une résistance mécanique plus élevée, des forces de déformation élevées et un fort écrouissage à froid. Ils sont principalement utilisés pour l'emboutissage à chaud, à l'exception de quelques nuances qui peuvent être embouties à froid pour des pièces peu déformées. La température de chauffage pour l'emboutissage à chaud est élevée (300-750 °C) et varie selon la nuance. Une température de chauffage trop élevée fragilise le matériau et est défavorable à l'emboutissage. Le titane étant un élément chimiquement très actif, la température requise pour la chimie de l'oxygène, de l'hydrogène et de l'azote est faible, et les composés générés avec l'oxygène, l'hydrogène et l'azote sont les principaux facteurs de fragilité. Par conséquent, le chauffage du titane et des alliages est strictement limité. Lorsqu'un traitement à haute température est requis, il doit être effectué sous gaz protecteur ou dans un boîtier étanche et entièrement protégé pour un chauffage intégral. Pour l'usinage de pièces embouties en titane et alliages de titane, la vitesse d'emboutissage la plus basse possible doit être utilisée. 

De plus, le titane peut être coupé par des méthodes mécaniques, telles que le sciage, la découpe à l'eau haute pression, le tour, les machines-outils de découpe de tubes, etc., la vitesse de sciage doit être lente, ne jamais utiliser de flamme oxygène-acétylène et d'autres gaz de découpe par chauffage, mais ne doit pas non plus utiliser la découpe à la scie à roue, pour éviter la zone affectée par la chaleur de l'incision par la pollution gazeuse, en même temps, l'incision au niveau de la bavure est trop grande, mais aussi pour augmenter le processus de traitement des bavures. 

Les tubes en titane et alliages de titane peuvent être cintrés à froid, mais le phénomène de rebond est évident. À température ambiante, il est généralement deux à trois fois supérieur à celui de l'acier inoxydable. Par conséquent, le cintrage à froid des tubes en titane permet de gérer ce rebond. De plus, le rayon de courbure à froid des tubes en titane ne doit pas être inférieur à 3,5 fois le diamètre extérieur du tube. Afin d'éviter l'apparition d'ellipticité locale ou le phénomène de plissement, le tube peut être rempli de sable de rivière sec et compacté à l'aide d'un marteau en bois ou en cuivre. Pour le cintrage à froid, un mandrin doit être ajouté. Pour le cintrage à chaud, la température de préchauffage doit être comprise entre 200 et 300 °C. 

Pour le bridage à 90°, il faut utiliser trois jeux de moules à 30°, 60°, 90° pressés par étapes pour éviter les fissures.