Il existe plusieurs manières de recourber ou d'étaler la lèvre sur la partie cylindrique. Par exemple, cela peut être réalisé à l'aide d'une presse ou d'une machine de moulage orbital. Cependant, le problème de ces processus (surtout le premier) est qu’ils nécessitent beaucoup de force.
Ce n'est pas idéal pour les pièces à parois minces ou les pièces fabriquées à partir de matériaux moins ductiles. Pour ces applications, une troisième méthode émerge : le profilage.
Comme le formage orbital et radial, le laminage est un processus de formage à froid du métal sans impact. Cependant, au lieu de former une tête de poteau ou un rivet, ce processus crée une boucle ou un bord sur le bord ou le bord d'une pièce cylindrique creuse. Cela peut être fait pour fixer un composant (comme un roulement ou un capuchon) à l'intérieur d'un autre composant, ou simplement pour traiter l'extrémité d'un tube métallique pour le rendre plus sûr, améliorer son apparence ou faciliter l'insertion du tube. au milieu du tube métallique. autre partie.
Dans le formage orbital et radial, la tête est formée à l'aide d'une tête de marteau fixée à une broche rotative, qui exerce simultanément une force vers le bas sur la pièce. Lors du profilage, plusieurs rouleaux sont utilisés à la place des buses. La tête tourne entre 300 et 600 tr/min et chaque passage du rouleau pousse et lisse doucement le matériau pour lui donner une forme homogène et durable. En comparaison, les opérations de formation de chenilles se déroulent généralement à 1 200 tr/min.
« Les modes orbitaux et radiaux sont vraiment meilleurs pour les rivets pleins. C'est mieux pour les composants tubulaires », a déclaré Tim Lauritzen, ingénieur d'applications produits chez BalTec Corp.
Les rouleaux traversent la pièce le long d’une ligne de contact précise, donnant progressivement au matériau la forme souhaitée. Ce processus prend environ 1 à 6 secondes.
"[Le temps de moulage] dépend du matériau, de la distance à laquelle il doit être déplacé et de la géométrie que le matériau doit former", a déclaré Brian Wright, vice-président des ventes chez Orbitform Group. « Il faut tenir compte de l'épaisseur de la paroi et de la résistance à la traction du tuyau. »
Le rouleau peut être formé de haut en bas, de bas en haut ou latéralement. La seule exigence est de prévoir suffisamment d’espace pour les outils.
Ce processus peut produire une variété de matériaux, notamment le laiton, le cuivre, la fonte d'aluminium, l'acier doux, l'acier à haute teneur en carbone et l'acier inoxydable.
« La fonte d'aluminium est un bon matériau pour le profilage, car une usure peut se produire pendant le formage », explique Lauritzen. « Il est parfois nécessaire de lubrifier les pièces pour minimiser l'usure. En fait, nous avons développé un système qui lubrifie les rouleaux au fur et à mesure qu’ils façonnent le matériau.
Le profilage peut être utilisé pour former des murs de 0,03 à 0,12 pouces d'épaisseur. Le diamètre des tubes varie de 0,5 à 18 pouces. "La plupart des applications mesurent entre 1 et 6 pouces de diamètre", explique Wright.
En raison du composant de couple supplémentaire, le profilage nécessite 20 % de force vers le bas en moins pour former une boucle ou un bord qu'une sertisseuse. Ce procédé convient donc aux matériaux fragiles comme la fonte d’aluminium et aux composants sensibles comme les capteurs.
« Si vous deviez utiliser une presse pour former l'assemblage de tubes, vous auriez besoin d'environ cinq fois plus de force que si vous utilisiez le profilage », explique Wright. « Des forces plus élevées augmentent considérablement le risque de dilatation ou de flexion des tuyaux, c'est pourquoi les outils deviennent désormais plus complexes et plus coûteux.
Il existe deux types de têtes à rouleaux : les têtes à rouleaux statiques et les têtes articulées. Les en-têtes statiques sont les plus courants. Il dispose de roulettes de défilement orientées verticalement dans une position prédéfinie. La force de formage est appliquée verticalement à la pièce.
En revanche, une tête pivotante comporte des rouleaux orientés horizontalement montés sur des axes qui se déplacent de manière synchrone, comme les mâchoires de mandrin d'une perceuse à colonne. Les doigts déplacent le rouleau radialement dans la pièce moulée tout en appliquant simultanément une charge de serrage à l'ensemble. Ce type de tête est utile si des parties de l'assemblage dépassent au-dessus du trou central.
"Ce type applique une force de l'extérieur vers l'intérieur", explique Wright. « Vous pouvez sertir vers l’intérieur ou créer des éléments tels que des rainures de joint torique ou des contre-dépouilles. La tête d’entraînement déplace simplement l’outil de haut en bas le long de l’axe Z. »
Le processus de formage des rouleaux pivotants est couramment utilisé pour préparer les tuyaux pour l’installation des roulements. « Ce processus est utilisé pour créer une rainure à l'extérieur de la pièce et une arête correspondante à l'intérieur de la pièce qui agit comme une butée rigide pour le roulement », explique Wright. « Ensuite, une fois le roulement en place, vous façonnez l'extrémité du tube pour fixer le roulement. Dans le passé, les fabricants devaient découper un épaulement dans le tube pour servir de butée rigide.
Lorsqu'il est équipé d'un jeu supplémentaire de rouleaux internes réglables verticalement, le joint pivotant peut former à la fois le diamètre extérieur et intérieur de la pièce.
Qu'il soit statique ou articulé, chaque ensemble rouleau et tête de rouleau est fabriqué sur mesure pour une application spécifique. Cependant, la tête du rouleau se remplace facilement. En fait, la même machine de base peut effectuer le formage et le laminage des rails. Et comme le formage orbital et radial, le profilage peut être réalisé comme un processus semi-automatique autonome ou intégré dans un système d'assemblage entièrement automatisé.
Les rouleaux sont fabriqués à partir d'acier à outils trempé et mesurent généralement entre 1 et 1,5 pouces de diamètre, a déclaré Lauritzen. Le nombre de rouleaux sur la tête dépend de l'épaisseur et du matériau de la pièce, ainsi que de la force appliquée. Le plus couramment utilisé est celui à trois rouleaux. Les petites pièces peuvent nécessiter seulement deux rouleaux, tandis que les très grandes pièces peuvent en nécessiter six.
"Cela dépend de l'application, de la taille et du diamètre de la pièce et du degré de déplacement du matériau souhaité", a déclaré Wright.
« Quatre-vingt-quinze pour cent des applications sont pneumatiques », a déclaré Wright. "Si vous avez besoin d'un travail de haute précision ou en salle blanche, vous avez besoin de systèmes électriques."
Dans certains cas, des coussinets de pression peuvent être intégrés au système pour appliquer une précharge au composant avant le moulage. Dans certains cas, un transformateur différentiel variable linéaire peut être intégré au support de serrage pour mesurer la hauteur de pile du composant avant l'assemblage à titre de contrôle de qualité.
Les variables clés de ce processus sont la force axiale, la force radiale (dans le cas du formage à rouleaux articulés), le couple, la vitesse de rotation, le temps et le déplacement. Ces paramètres varient en fonction de la taille de la pièce, du matériau et des exigences en matière de force d'adhérence. Tout comme les opérations de pressage, de formage orbital et radial, les systèmes de formage peuvent être équipés pour mesurer la force et le déplacement au fil du temps.
Les fournisseurs d’équipements peuvent fournir des conseils sur les paramètres optimaux ainsi que sur la conception de la géométrie des préformes de pièces. L’objectif est que le matériau suive le chemin de moindre résistance. Le mouvement du matériau ne doit pas dépasser la distance nécessaire pour sécuriser la connexion.
Dans l'industrie automobile, cette méthode est utilisée pour assembler des électrovannes, des boîtiers de capteurs, des suiveurs de came, des rotules, des amortisseurs, des filtres, des pompes à huile, des pompes à eau, des pompes à vide, des vannes hydrauliques, des tirants, des ensembles d'airbags, des colonnes de direction et amortisseurs antistatiques Bloquer le collecteur de frein.
«Nous avons récemment travaillé sur une application dans laquelle nous formions un capuchon chromé sur un insert fileté pour assembler un écrou de haute qualité», explique Lauritzen.
Un équipementier automobile utilise le profilage pour fixer les roulements à l'intérieur d'un boîtier de pompe à eau en fonte d'aluminium. L'entreprise utilise des anneaux de retenue pour sécuriser les roulements. Le laminage crée un joint plus solide et permet d'économiser le coût de la bague, ainsi que le temps et les dépenses nécessaires au rainurage de la bague.
Dans l’industrie des dispositifs médicaux, le profilage est utilisé pour fabriquer des articulations prothétiques et des embouts de cathéter. Dans l’industrie électrique, le profilage est utilisé pour assembler des compteurs, des prises, des condensateurs et des batteries. Les assembleurs de l'aérospatiale utilisent le profilage pour produire des roulements et des soupapes à clapet. Cette technologie est même utilisée pour fabriquer des supports de réchauds de camping, des brise-scie à table et des raccords de tuyauterie.
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Heure de publication : 09 septembre 2023