Matériaux d'estampage et principes de base du découpage

Temps de lecture estimé : 11 minutes

Exigences matérielles pour le traitement de découpage

Les matériaux utilisés pour perforation doivent non seulement répondre aux exigences techniques de la conception du produit, mais également aux exigences du processus d'emboutissage et aux exigences de traitement après l'emboutissage (telles que la découpe, la galvanoplastie, le soudage, etc.). Les exigences de base du processus d'estampage pour les matériaux sont les suivantes.

• Bonne plasticité

Pour le estampillage processus, afin de faciliter la déformation par emboutissage et d'améliorer la qualité des pièces, le matériau doit avoir une bonne plasticité. Pour le processus de séparation, les matériaux avec une bonne plasticité peuvent obtenir une meilleure qualité de section. Pour le processus de déformation, la plasticité est bonne et le degré de déformation admissible du matériau est important, ce qui peut réduire le nombre de processus d'emboutissage et le nombre de recuits intermédiaires.

• Bonne qualité de surface

Lors de l'estampage des matériaux, la surface du matériau d'estampage doit généralement être lisse et lisse, exempte de tartre d'oxyde, de fissures, de taches de rouille, de rayures et d'autres défauts. Le matériau avec une bonne qualité de surface, la pièce n'est pas facile à casser pendant le poinçonnage et il y a moins de déchets. Le moule n'est pas facile à rayer, la durée de vie est améliorée et la qualité de surface des pièces est bonne.

• Tolérance d'épaisseur selon les normes nationales

La tolérance d'épaisseur du matériau doit être conforme aux normes nationales et un certain écart de moule convient à une certaine épaisseur du matériau. Une trop grande tolérance d'épaisseur affectera la qualité de la pièce et peut endommager le moule et l'équipement.

Matériaux couramment utilisés et propriétés mécaniques du traitement de poinçonnage

Les matériaux couramment utilisés pour estampillage comprennent les matériaux métalliques et les matériaux non métalliques, et les matériaux métalliques sont divisés en deux types : les métaux ferreux et les métaux non ferreux.

Les matériaux métalliques ferreux couramment utilisés sont les suivants.

• Plaque d'acier au carbone ordinaire, telle que Q195, Q235, etc.
• Plaque d'acier structurel au carbone de haute qualité. Tels que 08, 08F, 10, 20, etc.
• Plaque en acier de construction faiblement allié. Comme Q345 (16Mn), Q295 (09Mn2), et ainsi de suite.
• Plaque d'acier au silicium électrique, telle que DT1, DT2.
• Plaque en acier inoxydable, telle que 1Cr18Ni9Ti, 1Cr13, etc.

Les métaux non ferreux couramment utilisés sont le cuivre et les alliages de cuivre. Les grades sont T1, T2, H62, H68, etc., qui ont une bonne plasticité, conductivité électrique et conductivité thermique. Il existe également de l'aluminium et des alliages d'aluminium. Les nuances couramment utilisées sont 1060, 1050A, 3A21, 2A12, etc., avec une bonne plasticité, une petite et légère résistance à la déformation.

Les matériaux non métalliques comprennent la bakélite, le caoutchouc et les planches en plastique.

Le matériau le plus couramment utilisé pour l'estampage est le matériau en feuille, les spécifications courantes telles que 710 mm × 1420 mm et 1000 mm × 2000 mm, etc. pour la production et l'emboutissage de petits lots d'une seule pièce de métaux non ferreux coûteux.

Selon la qualité de surface, le matériau en feuille peut être divisé en trois types : I (surface de haute qualité), II (surface de qualité supérieure) et III (surface de qualité générale).

Les tôles d'acier calmées à l'aluminium utilisées pour l'emboutissage profond de pièces complexes peuvent être divisées en trois types : ZF (le plus complexe), HF (très complexe) et F (complexe) ; les tôles d'acier minces à faible teneur en carbone embouties en général peuvent être divisées en Z (emboutissage le plus profond), S (emboutissage profond), P (emboutissage ordinaire); l'état d'approvisionnement de la tôle peut être divisé en M (état recuit), C (état trempé), Y (état durci), Y2 (état semi-durci, 1/2 dur), etc. ; la tôle a deux états de laminage : laminage à froid et laminage à chaud.

Les propriétés mécaniques des tôles métalliques couramment utilisées sont présentées dans le tableau 1-2.

Représentation des matériaux couramment utilisés dans les dessins de poinçonnage

Dans le estampillage données de processus et dessins, il existe des réglementations spéciales sur la représentation des matériaux, et des exemples sont donnés ici à titre d'illustration.

Plaque d'acier: 

La caractéristique indiquée est la plaque d'acier 08, la taille de la feuille est de 1,0X1000X1500, précision ordinaire, surface de finition de niveau supérieur, plaque d'acier laminée à froid emboutie. Pour les qualités de matériaux, veuillez vous référer aux informations pertinentes.

Matériaux couramment utilisés pour les poinçons

La position des matériaux de moulage dans l'industrie du moulage

Le matériau du moule est la base de la fabrication des moules. Le matériau du moule et la technologie de traitement thermique jouent un rôle important et même décisif dans la durée de vie, la précision et la rugosité de surface du moule. Par conséquent, sélectionnez raisonnablement les matériaux en fonction des conditions d'utilisation du moule, adoptez des techniques de traitement thermique et d'ingénierie de surface appropriées, afin de tirer pleinement parti du potentiel du matériau du moule, sélectionnez une structure de moule raisonnable en fonction des caractéristiques de performance du moule matériau et adopter les mesures de maintenance correspondantes en fonction des caractéristiques du matériau du moule L'attente est très importante. Ce n'est qu'ainsi que la durée de vie du moule peut être efficacement améliorée et que la défaillance prématurée du moule peut être évitée.

Les performances du matériau du moule affectent directement la qualité et la durée de vie du moule, et les performances du processus du matériau du moule affectent la difficulté de traitement du moule, la qualité du traitement du moule et le coût de traitement. La conception dans le moule, en plus de concevoir une structure de moule raisonnable, des matériaux de moule appropriés et des processus de traitement thermique doivent être sélectionnés pour permettre au moule d'obtenir de bonnes performances de fonctionnement et une longue durée de vie.

Principe de sélection du matériau de matrice

Les matériaux utilisés pour fabriquer estampillage les matrices comprennent la fonte grise, l'acier moulé, l'acier, le carbure cémenté lié à l'acier, le carbure cémenté, les alliages à bas point de fusion, les plastiques, le caoutchouc polyuréthane, etc.

Le matériau du moule est directement lié à la durée de vie du moule, au coût de fabrication du moule et au coût total du moule. Les points suivants doivent être pleinement pris en compte lors de la sélection des matériaux de moule.

• Selon la nature des pièces poinçonnées, le type de processus, les conditions de travail et les fonctions des pièces de matrice, sélectionnez le matériau du moule. Par exemple, si les conditions de travail des pièces de travail de la matrice ont une concentration de contraintes, une charge d'impact, etc., ce qui nécessite que le matériau de matrice sélectionné ait une résistance et une dureté élevées, une résistance à l'usure élevée et une ténacité suffisante ; les pièces de guidage nécessitent une résistance à l'usure et une ténacité relativement bonne, généralement de l'acier à faible teneur en carbone, une cémentation et une trempe de surface.

• Selon la taille, la forme et les exigences de précision des pièces d'emboutissage, le matériau est sélectionné. D'une manière générale, pour les moules aux formes simples et aux petites pièces d'emboutissage, leurs pièces de travail sont généralement en acier à outils à haute teneur en carbone; pour les moules avec des formes plus complexes et des pièces d'emboutissage plus grandes, des outils en alliage avec moins de déformation de traitement thermique sont utilisés pour les pièces de travail. Il est en acier et les pièces de travail des matrices de précision de haute précision sont souvent en alliage dur avec une bonne résistance à l'usure.

• Lot de production de pièces d'emboutissage. Pour les pièces produites en série, le matériau du moule doit être composé de matériaux de meilleure qualité qui peuvent assurer la durabilité du moule ; pour les pièces produites en petites séries, utilisez des matériaux moins chers et moins durables.

• Selon la production et la fourniture de matériaux de moulage dans mon pays, la sélection des matériaux de l'unité et les conditions de traitement thermique sont prises en compte.

Matériaux courants et traitement thermique de la matrice de découpe

Les matériaux couramment utilisés pour certaines matrices d'emboutissage sont indiqués dans le tableau 1-3 et le tableau 1-4. Étant donné que les matériaux utilisés pour fabriquer les moules convexes et concaves sont des aciers à outils, qui sont relativement coûteux et difficiles à traiter, le matériau le plus approprié est souvent sélectionné en fonction des conditions de travail des moules convexes et concaves et de la taille du lot de production de les parties.

Découpage et moule

Perforation est un processus d'estampage qui utilise un moule pour séparer le matériau en feuille le long d'une certaine ligne de contour. La matrice utilisée pour le découpage s'appelle une matrice de découpage.

Selon les différents mécanismes de déformation, le découpage peut être divisé en découpage ordinaire et découpage de précision. D'une manière générale, le masquage est un masquage ordinaire. La section de découpage fin est plus lisse et plus précise, mais elle nécessite un équipement et des moules de découpage fin spéciaux. Ce chapitre traite principalement de la suppression ordinaire. La matrice illustrée à la figure 1-5 est une structure typique d'une matrice de poinçonnage pour estamper une pièce en forme de plaque et la relation de taille mutuelle de ses pièces.

Il existe de nombreux types de processus de suppression. Les plus couramment utilisés sont le découpage, le découpage, le poinçonnage, le rognage, l'entaillage et le découpage, parmi lesquels le découpage et le poinçonnage sont les plus utilisés. Le découpage consiste à poinçonner le long de la ligne de roue fermée de la forme de la pièce, et la partie poinçonnée est la pièce. Le poinçonnage est un poinçonnage le long de la ligne de contour fermée de la forme intérieure de la pièce, et la partie poinçonnée est un déchet. Le joint illustré à la figure 1-6 est complété par deux processus de découpage et de poinçonnage. La figure 1-6(a) montre le découpage, la figure 1-6(b) montre le poinçonnage et la figure 1-6 (c) montre le joint fini. Les propriétés de déformation du découpage et du poinçonnage sont exactement les mêmes, mais lors de la conception du moule, la méthode de détermination de la taille du moule est différente. Par conséquent, le processus doit être distingué en deux processus.

Le processus de découpage est l'une des principales méthodes de production d'emboutissage, principalement aux fins suivantes.

• Poinçonner directement les pièces finies

• Préparation de matériaux pour d'autres processus tels que le pliage, l'emboutissage profond et le formage ;

• Retraitement de la pièce formée (comme le rognage, la coupe de la languette, l'étirage des pièces, le poinçonnage sur les pièces pliées, etc.).

Analyse de déformation d'emboutissage

• Processus de déformation de la feuille de découpe

Dans le processus de poinçonnage, les moules convexes et concaves de la matrice de poinçonnage forment les arêtes de coupe supérieure et inférieure. Sous l'action de la presse, le poinçon descend progressivement, entre en contact et met sous pression le matériau à presser, de sorte que le matériau se déforme et se sépare. Le découpage de la feuille s'effectue en un instant. Lorsque l'espace du moule est normal, l'ensemble du processus de séparation de la déformation du découpage peut être divisé en 3 étapes, comme illustré à la Figure 1-7.

• Stade de déformation élastique (Figure 1-7(a))

Lorsque le poinçon commence à entrer en contact avec le matériau en feuille et à appuyer, le matériau en feuille autour du poinçon et du bord de la matrice produira une concentration de contraintes, ce qui amène le matériau à produire une compression élastique, une flexion, un emboutissage profond et d'autres déformations complexes. Le matériau en feuille est légèrement pressé dans la cavité de la cavité. À ce moment, le matériau sous le moule mâle est légèrement plié et le matériau sur le moule femelle est vers le haut. Plus l'écart est grand, plus la flexion et le retournement sont importants. Au fur et à mesure que le poinçon continue à s'enfoncer, jusqu'à ce que la contrainte dans le matériau atteigne la limite élastique.

• Stade de déformation plastique (Figure 1-7(b))

Lorsque le poinçon continue d'appuyer, la contrainte dans le matériau atteint la limite d'élasticité et le matériau entre dans la phase de déformation plastique. Le poinçon est découpé dans la partie supérieure de la feuille, tandis que la partie inférieure de la feuille est pressée dans la cavité du moule concave. Les bords de la surface de cisaillement de la tôle sont arrondis en raison de la flexion et de l'étirement, et en même temps, une petite section de bords droits brillants et verticaux se forme sur la surface de coupe en raison de la déformation par cisaillement plastique. Au fur et à mesure que la profondeur du poinçon dans la feuille augmente, le degré de déformation plastique augmente et le durcissement du matériau dans la zone de déformation augmente, et la résistance à la déformation par poinçonnage continue d'augmenter jusqu'à ce que le matériau sur le côté près du bord de coupe apparaisse des micro-fissures en raison des contraintes de traction. A la fin de la phase de déformation plastique, la résistance à la déformation par poinçonnement atteint sa valeur maximale. En raison de l'écart entre les moules convexe et concave, la tôle est également déformée par flexion et étirement à ce stade. Plus l'écart est grand, plus la déformation en flexion et en étirement est importante.

• Étape de séparation des fractures (Figure 1-7(c))

Lorsque la contrainte du matériau en feuille atteint la limite de résistance, le poinçon continue à appuyer, des fissures se produisent dans le matériau latéral près du bord de la matrice concave, puis le matériau latéral près du bord du poinçon produit des fissures. Les micro-fissures supérieures et inférieures formées continuent de s'étendre dans le matériau à mesure que le poinçon continue à s'enfoncer. Lorsque les fissures supérieures et inférieures se chevauchent, le matériau en feuille est cisaillé et séparé. Ensuite, le moule mâle pousse le matériau séparé dans la cavité du moule femelle.

A partir de l'analyse du processus de déformation de découpage mentionné ci-dessus, on peut voir que la déformation du processus de découpage est très compliquée. Outre la déformation par cisaillement, il existe également des déformations telles que l'emboutissage profond, la flexion et l'extrusion latérale. Par conséquent, le plan des pièces de découpe et des déchets n'est pas plat et se déforme souvent.