Qu'est-ce que l'emboutissage ?
L’emboutissage est un procédé de mise en forme qui transforme une tôle plane en pièce creuse, sans enlèvement de matière. Sous l’action d’un poinçon qui pousse le métal dans une matrice, la tôle se déforme de façon permanente et conserve une épaisseur sensiblement constante. Il s’effectue le plus souvent à froid, sur presse, en grande série.
1️⃣ Simple effet : une matrice et un poinçon. Pour les emboutis peu profonds, sans effort de serrage important.
2️⃣ Double effet : ajout d'un serre-flan qui maîtrise l'écoulement du métal et évite le plissement. Emboutis plus profonds.
3️⃣ À froid ou à chaud : le froid pour la précision et la cadence, le chaud entre 200 et 500 °C pour les matériaux peu ductiles comme le titane.
4️⃣ Multi-passes : déformation progressive dans un outil à suivre. Les plus grandes profondeurs, sans allonger le temps de cycle.
Le choix entre ces quatre techniques dépend de trois paramètres : les caractéristiques mécaniques de la pièce à former, l’épaisseur initiale du métal et la forme du produit fini. Nous détaillons ci-dessous le fonctionnement de chacune et les cas où elle s’impose.
Chez KUCHLY, nous mettons en œuvre ce savoir-faire pour vos projets d’emboutissage industriel sur mesure.
1. Emboutissage avec outils simple effet
Comme son nom l’indique, l’emboutissage avec outil simple effet est le plus simple des quatre procédés. Ici, l’outillage utilisé se compose d’une matrice et d’un poinçon.
La première est bridée sur la table fixe, le second sur le coulisseau animé d’un mouvement rectiligne alternatif. Cette technique produit des pièces embouties peu profondes et ne nécessite pas d’important effort de serrage. Dans le cadre de la méthode avec outil simple effet, l’emboutissage peut-être réalisé à froid ou à chaud et sur certaines presses la matrice peut se déplacer.
2. Emboutissage avec outils double effet
La technique avec outils double effet reprend le même principe que l’emboutissage simple effet, mais en y ajoutant un outil supplémentaire.
En effet, le procédé double effet s’accompagne d’un serre-flans. Le serre-flans a pour rôle de maintenir le flan lors d’une opération d’emboutissage. Plus précisément, cet outil assure l’écoulement du métal pour prévenir le plissement de la pièce suite à un effet de rétreint. Le serre-flan exerce une pression de serrage sur les faces de la feuille en métal (flan).
Initialement levé avec le poinçon, le serre-flan descend et vient appliquer une pression bien déterminée, afin de maintenir la tôle tout en lui permettant de fluer. Ensuite, le poinçon descend à son tour et déforme le métal de façon plastique en l’appliquant contre le fond de la matrice. La technique avec outils double effet produit des emboutis plus profond, mais nécessite des efforts de serrage plus conséquents.
3. Emboutissage à froid et à chaud
La température de mise en forme est le second critère de choix, indépendant du type d’outillage. Elle se décide en fonction de la ductilité du métal et de la précision attendue.
L’emboutissage à froid : la référence industrielle
L’emboutissage à froid est la technique la plus répandue dans la production de série. Elle consiste à déformer le métal à température ambiante, ce qui permet de conserver une grande précision.
Matériaux utilisés : Acier doux, acier inoxydable, aluminium, cuivre et laiton.
Les avantages :
- Précision dimensionnelle : Une stabilité parfaite des cotes sur de grandes séries.
- Productivité : Des cadences élevées et un coût de production optimisé.
- Propriétés mécaniques : Une excellente finition de surface.
Les points de vigilance :
Le principal défi de cette technique est l’écrouissage : en se déformant, le métal durcit, perd sa ductilité (sa capacité à s’étirer) et peut finir par rompre. La maîtrise de ces phénomènes physiques est essentielle pour garantir l’intégrité de vos composants. Pour approfondir ces notions de comportement des métaux, consultez notre guide technique de l’emboutissage.
L’emboutissage à chaud
Contrairement à la méthode à froid, l’emboutissage à chaud s’effectue sur des presses, souvent hydrauliques, en chauffant la matière entre 200 °C et 500 °C.
Matériaux utilisés : Titane, magnésium et zinc.
Les avantages :
- Formage extrême : Permet de déformer des matériaux peu ductiles ou des tôles de forte épaisseur.
- Absence de contraintes : Réduit considérablement l’écrouissage et les risques de rupture par fatigue.
Les inconvénients :
- Cadences réduites : Le temps de chauffage ralentit la production.
- Finition : L’état de surface et la précision dimensionnelle sont moins bonnes qu’à froid.
- Sécurité : Nécessite des protocoles de protection thermique rigoureux.
4. Emboutissage multi-passes
L’emboutissage multi-passes, appelé aussi l’outil à suivre d’emboutissage profond, transforme en plusieurs passes des flans de forte épaisseur afin d’éviter la rupture mécanique au cours du processus de déformation. La profondeur d’emboutis est largement supérieure à toutes les autres techniques précédentes.
Le procédé en multi-passes est souvent nécessaire pour obtenir un meilleur chemin de déformation puis ainsi éviter la striction et plissement. L’un des grands avantage de l’emboutissage multi-passes est de produire à cadence élevée.
En outre, cette technique permet dans un même outil à suivre de réaliser des pièces à forte déformation sans augmenter le temps de cycle et sans nécessiter de main d’œuvre supplémentaire.
C’est une méthode adaptée à un grand volume de production. Les épaisseurs de pièces embouties peuvent être très faibles (de l’ordre de 0,05 mm).
Comparatif des quatre techniques d'emboutissage
| Technique | Ce qui la distingue | Outillage | Profondeur atteignable | Cas d'usage typique |
|---|---|---|---|---|
| Simple effet | Une seule action de presse | Matrice et poinçon | Faible | Pièces peu profondes, sans effort de serrage important |
| Double effet | Ajout d'un serre-flan qui contrôle l'écoulement du métal | Matrice, poinçon et serre-flan | Moyenne à forte | Pièces sujettes au plissement, rétreint marqué |
| À froid ou à chaud | La température de mise en forme, indépendante de l'outillage | Se combine avec l'un des trois autres montages | Selon l'outillage retenu | À froid : acier, aluminium, inox en série. À chaud : titane, magnésium, zinc |
| Multi-passes | Déformation progressive en plusieurs frappes successives | Outil à suivre | La plus élevée | Fortes déformations à cadence élevée, épaisseurs jusqu'à 0,05 mm |
Questions fréquentes sur l'emboutissage
À partir de quelle quantité l'emboutissage est-il rentable ?
L’emboutissage suppose un investissement outillage amorti sur la série. Il devient pertinent dès lors que le volume justifie la conception d’un outil dédié, ce qui se chiffre au cas par cas selon la complexité de la pièce.
Quelle est la différence entre emboutissage et estampage ?
Quels métaux peut-on emboutir ?
L’acier doux, l’acier à haute limite élastique, l’inox, l’aluminium, le cuivre et le laiton s’emboutissent à froid. Le titane, le magnésium et le zinc, moins ductiles, demandent un formage à chaud.
Vous hésitez sur la technique adaptée à votre pièce ?
Notre bureau d’études interne analyse votre plan, votre volume et votre nuance métallique pour définir l’outillage le plus pertinent.
