Notions de base de ferronnier: Coupez le vôtre

  Comment éviter la déformation de la pièce sur le ferronnier

Comment un opérateur évite-t-il la distorsion et les bavures? Pour les postes de découpe habituels des monteurs de charpentes métalliques (poinçon, coupe-angle, entailleuse et cisaille à plaque), il s’agit de faire correspondre le travail à effectuer à certaines variables de base.

Figure 1: Pour une coupe nette, la lame du ferronnier ne peut pas être émoussée. D'autres facteurs incluent l'angle de coupe, le jeu des pales et le tonnage disponible.

  Le ferronnier est le couteau suisse de la métallurgie. Il encoche, il résiste, il plie la plaque et le tuyau, il tranche (bien que ce ne soit pas un dés). Et comme le couteau suisse, le ferronnier reste à la base un outil de coupe, qu’il s’agisse de plaques, de cornières, de tubes et de tuyaux. Comme tout outil de cisaillement, si les fixations de la lame et de la pièce à usiner ne sont pas correctement configurées, il en résultera des pièces déformées. Certains sont manifestement évidents - disons, un angle de fer de 5 x 3 pouces s’étalant au-delà de 90 degrés - et d’autres peuvent nécessiter une inspection minutieuse.

  Quoi qu’il en soit, dans la plupart des cas, une partie déformée ne réussira pas. Des réglages de lame incorrects, tels que l'écartement des lames, peuvent créer des bavures importantes, en particulier avec les aciers doux plus doux et les autres métaux. Une bavure similaire peut se produire lors de la perforation si le jeu entre le poinçon et la matrice est trop grand.

  Comment un opérateur évite-t-il la distorsion et les bavures? Pour les postes de coupe courants du ferronnier (poinçon, coupe-angle, entailleuse et cisaille à plaque), il s’agit d’adapter le travail à effectuer (qualité du matériau, épaisseur et géométrie de coupe souhaitée) à certaines variables de base: l'état de la lame, la La pièce à usiner est maintenue en place, le tonnage, l’espace entre les lames supérieure et inférieure (ou le dégagement de la matrice dans la station de perforation) et la manière dont la lame s’approche de la pièce à usiner (voir Figure 1).

  État de la lame

  Quels que soient les paramètres définis, les lames émoussées ou rayées ne pourront probablement pas produire un bord de coupe lisse et sans distorsion. La même chose vaut pour une perforatrice avec des bords ternes. Beaucoup de lames ont plus d'un côté; certaines lames angulaires ont jusqu'à quatre. Ainsi, si un opérateur remarque un bord émoussé, il peut faire pivoter ou basculer la lame pour obtenir un nouveau bord.

  Comme l’ont expliqué les sources, les lames doivent également être lubrifiées conformément aux recommandations du fabricant. Si ce n’est pas le cas, des marques de rayures apparaissent à coup sûr sur la lame. Comme toute autre chose mécanique, les lames peuvent s'user prématurément si elles ne sont pas lubrifiées correctement.

  Facteurs de rétention

  Supposons qu'un opérateur serre une plaque de 5⁄8 po d'épaisseur, resserre le maintien manuel et effectue le cisaillement. Il prend ensuite une pièce de 0,5 pouce d'épaisseur, la serre, mais effectue le cisaillement sans ajuster le maintien manuel pour le matériau plus mince.

  Résultat: la plaque se relève légèrement pendant la coupe. Cela peut non seulement entraîner une déformation du tranchant, mais il peut aussi, avec le temps, provoquer une usure prématurée de la lame et, au pire, endommager le cadre du monteur de charpentes lui-même.

  Selon des sources, c’est la raison pour laquelle il est si important d’ajuster le maintien. C’est aussi la raison pour laquelle certains magasins choisissent un monteur de charpentes métalliques avec des pinces de maintien hydrauliques. De cette façon, un opérateur n’a pas à ajuster manuellement le maintien à chaque changement d’épaisseur de matériau (voir Figure 2).

D'autres stations peuvent avoir des guides et d'autres éléments qui permettent de s'assurer que la pièce est alignée et maintenue correctement pendant la coupe. Par exemple, le poste de coupe à angle peut avoir des barres de guidage et une fonction de maintien permettant de s'assurer que la pièce est positionnée correctement pour une coupe nette et précise. De nos jours, de nombreux monteurs de charpentes en acier disposent d'une table d'alignement facilitant le positionnement de la pièce.

  En fait, l'encoche peut présenter des problèmes de maintien de la pièce lorsque l'opérateur n'utilise, par exemple, qu'un seul côté de la lame pour pincer le coin d'une barre plate. Dans ce cas, la lame descendra et appliquera une pression de coupe sur la pièce, dont l'extrémité éloignera légèrement l'air car il n'y a rien qui la retienne, ce qui peut provoquer une coupe moins que souhaitable. Pour l’essentiel, il n’est pas nécessaire de maintenir la fixation, ont indiqué des sources, car la découpe utilise deux côtés de la lame. Mais dans les rares cas où un opérateur doit pincer le coin d'une barre plate, certains monteurs de charpentes métalliques disposent de fixations latérales pour maintenir la pièce stable.

Figure 2: Les opérateurs doivent s'assurer que le matériau est bien serré avant le cisaillement. Photo gracieuseté de MegaFab.

  La station de poinçonnage n’est pas non plus à l’abri des problèmes de serrage. Les guides et le décolleur de poinçon fixent la plaque. Néanmoins, si le soudeur ne dispose pas d’une table suffisamment grande pour supporter une pièce lors du poinçonnage, celle-ci risque de ne pas reposer complètement à plat, ce qui fera en sorte qu’un côté du poinçon touche la pièce en premier. Cela peut entraîner une déformation du matériau et une usure prématurée du poinçon (voir Figure 3).

  Considérations sur le tonnage

  Comme pour toute machine-outil, le fabricant de ferronniers a le dernier mot sur la capacité de la machine. La capacité de tonnage et la façon dont ces capacités sont mesurées varient, mais certains concepts de base s'appliquent toujours. Le tonnage disponible dépend de la conception de la machine, de la nature de son hydraulique et de la manière dont la lame aborde le métal. Lors du cisaillement, plus l'angle de coupe est faible, plus il faut de puissance pour couper le métal.

  Des sources ont également expliqué que les considérations relatives à la force de coupe peuvent varier en fonction de la station utilisée. Selon le modèle et la conception de la machine, une station d'encochage peut ne pas avoir la même capacité de coupe que les autres stations de la machine.

  Espace entre les lames et le poinçon

  Un espacement incorrect entre les lames, c'est-à-dire l'espace entre les lames supérieure et inférieure à la fin de la course, peut causer des problèmes et affecter considérablement la qualité de la coupe.

  Les espacements de lame prédéfinis en usine sont généralement réglés sur des supports optimaux pouvant traiter la plupart des matériaux s’adaptant à la capacité de la machine. Un ouvrier ferronnier de 120 tonnes capable de couper l'acier doux de 3⁄16 à 1 po d'épaisseur peut avoir un écartement de lame de 0,022 po réglé en usine, tandis qu'un ouvrier ferronnier de 88 tonnes pouvant couper jusqu'à 0,75 po. l’espace entre les lames pourrait être de 0,018 po. ”

  Toutefois, comme l’ont indiqué les sources, les fabricants doivent indiquer les matériaux et les épaisseurs qu’un magasin découpera. Parfois, l’espace entre les lames peut être ajusté en fonction de l’application, en fonction du modèle de machine et de sa capacité nominale.

Une réflexion similaire s'applique au jeu entre le poinçon et la matrice au poste de poinçonnage (voir Figure 4). Un matériau épais nécessite généralement plus de dégagement, car le métal fracturé résultant du poinçonnage d'un trou épais a besoin de plus d'espace pour s'échapper.

  Supposons qu'un opérateur perce de l'acier au carbone de 0,5 po et 60 000 psi, et qu'il utilise un outillage de 1⁄15 po. jeu entre le coup de poing et mourir. Ensuite, il passe au stock plus mince, mais ne change pas le punch.

  Vous le voyez aussi dans l'acier. Il va suivre et rouler avec le coup de poing. C’est la raison pour laquelle vous devez utiliser le jeu le plus serré possible, mais ne vous approchez pas si près que cela demande une énorme quantité de puissance. »

Figure 3: Une table de support suffisamment grande au niveau de la station de perforation permet à la pièce de travailler à plat, permettant ainsi un trou parfaitement perforé.

  Approche de la lame

  La façon dont une lame de coupe s'approche d'une pièce affecte d'autres variables d'application. Considérons la station de cisaillement de la plaque. Une lame à faible angle de coupe se rapproche de la pièce à la guillotine. Sur stock fin, cela peut produire une coupe nette avec une distorsion minimale, mais cela nécessite également beaucoup de tonnage. Un cisaillement à grand angle de coupe approche le métal à la manière des ciseaux. Cela concentre toute la pression de coupe en un point, plutôt que sur toute la longueur du tranchant, concentrant la puissance de coupe. Cependant, un angle de coupe trop élevé pour l’application peut entraîner une distorsion et «tirer» efficacement le métal lorsque la lame se coupe.

  Cela crée un compromis. Une lame à angle de coupe élevé peut couper le métal plus épais avec moins de puissance, mais la distorsion du matériau peut poser problème. une cisaille guillotine à faible angle de coupe peut produire une coupe nette, mais les exigences de tonnage limitent l'épaisseur du matériau.

  Certaines géométries de pales changent l’équation de compromis. Par exemple, certaines lames de coupe des plaques s’incurvent au centre. Ainsi, au lieu de couper en ciseaux de gauche à droite, le point le plus bas de la lame incurvée entre en contact avec le centre en premier, puis coupe simultanément vers la gauche et vers la droite (voir la figure 5).

  Les géométries de lame légèrement incurvées modifient de manière stratégique la zone de contact lors de la coupe de la lame. Plusieurs forgerons sur le marché ont des variétés différentes. L'idée de base est de gérer la manière dont la lame établit le contact avec la pièce, en exploitant efficacement la puissance de coupe tout en réduisant les risques de distorsion de la pièce.

  Approche de cisaillement d'angle

  Le cisaillement angulaire peut également causer un problème de distorsion. Selon des sources, cela tient en grande partie à la façon dont la lame se rapproche du fer à angle Certaines lames abordent l'angle de fer de manière différente, au sens littéral. Idéalement, la lame devrait d'abord toucher le filet de la cornière, puis la couper vers l'extérieur à partir de là - et cela se produit même pour les angles, avec des branches de largeur identique (par exemple, 3 x 3 po). Mais les problèmes se posent avec le fer à angle inégal, avec une jambe plus longue que l’autre (fer à angle de 5 x 3 po, par exemple). Dans ces situations, la lame d'angle peut frapper une jambe en premier, puis l'autre jambe.

  Pour contourner ce problème, certains monteurs de charpentes métalliques ont modifié la façon dont la lame à angle se rapproche de la pièce. Les dispositifs situés derrière la lame lui-même lui permettent de pivoter légèrement, de sorte que la lame touche d'abord le congé et coupe le pied vertical et horizontal en même temps, minimisant ainsi la distorsion.

  Un cran

  Pour réduire la distorsion lors de l'encochage, de nombreux monteurs de charpentes métalliques disposent d'un poste d'encochage avec une lame supérieure effilée. «La lame supérieure est généralement monobloc et chaque côté est effilé»,

Figure 4: Le jeu entre la matrice et le poinçon doit être approprié à l'application.

Grâce aux outils de changement rapide, les opérateurs peuvent choisir le bon ensemble de poinçons et matrices pour le travail.

Des sources ont indiqué que l’espace entre les lames de l’encoche était normalement réglé sur la capacité de la machine. Ils ont ajouté que le fait d’utiliser une partie seulement de la lame à entailler - par exemple, juste pour arracher une petite partie de la pièce à usiner - ne modifie pas les capacités de la machine.

  Imaginez un opérateur qui tente de creuser un petit coin de plaque de 1 po d'épaisseur, sur une encoche d'une cote allant jusqu'à 3 sur 2,5 sur 0,5. assiette. Pendant la coupe, l'encoche force toujours un matériau d'une épaisseur de 1 pouce entre un intervalle de lame conçu pour les pièces beaucoup plus minces. Les fractures métalliques qui se coincent entre les lames d'entaille supérieure et inférieure entraînent l'inclinaison de chaque lame vers l'extérieur, ce qui entraîne une usure prématurée de la lame. Cela peut également endommager l'encoche et affecter l'ensemble de la machine.

  Fiabilité intemporelle

  L'innovation dans la conception des pales, le bridage, l'hydraulique, les commandes numériques et même les tables d'alimentation est entrée sur le marché. Le ferronnier humble est maintenant plus productif que jamais. Mais toute cette productivité ne signifie pas grand chose si la machine produit des pièces déformées qui deviennent des rebuts.

  Respecter quelques concepts de base - maintenir les lames tranchantes, connaître (et parfois régler) l'écart entre les lames et l'angle de coupe, utiliser le jeu de matrices de perforation adapté à la tâche et s'assurer que la tâche ne dépasse pas la capacité de la machine - gardera la confiance. , humble ferronnier découpant des pièces de qualité depuis des décennies.

Figure 5: Une cisaille à angle de coupe élevé coupe de gauche à droite, comme des ciseaux, comme indiqué à gauche.

Un cisaillement à faible angle de coupe coupe plus deune guillotine.La lame de droite s'incline vers l'extérieur,

découper du centre vers l'extérieur pour réduire la distorsion et utiliser efficacement la puissance de coupe.