Guide complet du processus de cisaillement

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Introduction

Le processus de cisaillement est une opération fondamentale dans le domaine du travail des métaux et de la fabrication, cruciale pour la découpe précise de divers matériaux, notamment les tôles.Cela implique l'enlèvement de matière le long d'une ligne désignée en la soumettant à des forces de cisaillement, ce qui permet d'obtenir une coupe nette et précise.

À la base, le cisaillement repose sur l’application d’une force pour provoquer une déformation plastique du matériau, le séparant efficacement le long d’un chemin prédéterminé.Ce processus est généralement exécuté à l'aide de machines spécialisées appelées cisailles, dotées de lames tranchantes disposées de manière à faciliter une coupe efficace.

Les composants clés du processus de cisaillement comprennent la pièce à usiner, qui est le matériau à couper, et les lames de cisaille, qui exécutent l'action de coupe.Le matériau est positionné entre les lames et, lorsqu'une force est appliquée, les lames exercent une pression suffisante pour induire une déformation et une séparation le long de la ligne de coupe.

Divers facteurs influencent l'efficacité du processus de cisaillement, notamment les propriétés du matériau telles que l'épaisseur, la dureté et la ductilité, ainsi que le tranchant, le jeu et l'alignement de la lame.Un contrôle approprié de ces paramètres est essentiel pour obtenir des coupes précises avec un minimum de distorsion ou de défauts.

L'utilisation de cisailles dans la production de tôles a diminué grâce à l'utilisation d'outils de découpe dans le poinçonnage CNC et à l'utilisation de la technologie de découpage pour séparer les pièces du squelette de la tôle.Les cisailles sont principalement utilisées pour cisailler des rectangles ou des bandes pour l’estampage et les matrices de presse CNC.

Dans les cas où le cisaillement est utilisé pour obtenir les dimensions finales, l'épaisseur du matériau et la dimension XY de la pièce dictent le degré de précision réalisable de manière économique.Un matériau plus épais et des dimensions XY plus grandes nécessitent des tolérances plus généreuses.

Dans la large gamme de production de tôles, les épaisseurs de matériaux varient de 0,005 po (0,13 mm) à 0,25 po (6,35 mm) dans les matériaux ferreux et non ferreux. Équipement de cisaillement varie en conséquence, d'une capacité de 1⁄4 po (6,0 mm) x 12 pi (3,5 m) de longueur de lit à de minuscules cisailles manuelles d'une capacité de 0,030 po (0,8 mm) et d'une lame de 12 po (300 mm). longueur.

Dans la dimension XY, une tolérance de ±0,060 po (1,52 mm) est utilisée pour les matériaux plus épais et de ±0,010 po (0,26 mm) pour les matériaux plus fins.Il est conseillé de consulter votre fournisseur de formage des métaux pour connaître les capacités des équipements disponibles.

Nature des bords coupés

Chaque fois que la tôle est découpée, que ce soit à l'aide de poinçons et de matrices, de cisailles ou de refendeuses, les caractéristiques des bords coupés sont similaires (Figure 1).

L'action de coupe se déroule en trois étapes au fur et à mesure que l'arête de coupe se déplace à travers le matériau : déformation plastique initiale, pénétration et fracture.Lors de la déformation plastique initiale, le « rayon de bord » ou le « retournement » se forme.Lors de la pénétration, la « bande coupée » ou le « brunissage » est créée.Et lors de la fracture, la « cassure » ou « cassure » et la bavure se développent.

Les cisailles et autres dispositifs de coupe des métaux sont normalement entretenus et réglés pour fournir une qualité de coupe acceptable avec des bavures nominales et pour limiter l'usure de l'outillage et de l'équipement.Cela produit une coupe dans laquelle la pénétration se produit jusqu'à une profondeur d'environ 1⁄3 de l'épaisseur du matériau et la fracture se produit à travers le matériau restant.Un bon réglage génère une bavure qui dépasse rarement 10 % de l’épaisseur du matériau.

Caractéristiques de l'équipement

Une grande variété d’équipements de cisaillement motorisés est utilisée.Les principaux éléments de la machine communs à la plupart des cisailles comprennent le châssis, le banc, la table, le vérin, les dispositifs de maintien, les jauges, le mécanisme d'activation et les lames (Figure 2).Des dispositifs de maintien, disposés le long du lit près de la lame, engagent la crosse et la maintiennent fermement en position pour le cisaillement.

Les butées arrière servent à positionner la pièce sous la lame mobile à une dimension prédéterminée.Ils peuvent aller de simples butées mécaniques positives à une série de sondes (interrupteurs de proximité) qui détectent le stock et activent la machine lorsque plusieurs d'entre elles sont contactées simultanément.Selon le type et la sophistication, les butées arrière peuvent être réglées manuellement ou programmées.

Les jauges frontales sont souvent utilisées pour positionner la pièce, en particulier lorsqu'il s'agit de grandes pièces.Ils peuvent être mécaniques ou programmables.

Les jauges latérales, également connues sous le nom de « bras d'équerrage », sont montées perpendiculairement à la lame, soit sur le côté gauche ou droit du lit, et aident à guider et à équarrir le stock sur la lame.

Opération

Quelle que soit leur construction, leur taille ou leur vitesse, toutes les cisailles électriques fonctionnent de la même manière.Une feuille de papier est avancée sur la table jusqu'à ce que les butées arrière entrent en contact et que la ligne de coupe se trouve sous la lame (Figure 3).Lorsque la machine est activée, les dispositifs de maintien serrent le support et la lame mobile inclinée coupe progressivement la feuille dans une action semblable à une guillotine.

Selon l'application, les cisailles électriques peuvent être alimentées par l'avant ou par l'arrière.Le retour d'alimentation peut réduire la manipulation du matériau pour les coupes ultérieures, mais nécessite un opérateur supplémentaire.

Maintenir la qualité

Des contrôles de qualité importants sont effectués pendant l’opération de cisaillage.Les facteurs de contrôle qualité comprennent la planéité initiale du support, l'état général de la surface et des bords.Les défauts de surface et les marques de dérapage sont fréquents sur les produits en bobines et en feuilles et sont généralement acceptables pour le fabricant à moins que de telles marques n'entraînent un rejet esthétique du produit fini.Un délaminage, des inclusions superficielles et d'autres défauts graves du matériau peuvent également être identifiés et constituent un motif de rejet.

Considérations sur la conception

Pour une production économique, le concepteur compétent reconnaît plusieurs aspects affectant les coûts et la qualité lors du cisaillement et des opérations ultérieures.Voici quelques considérations de conception de produits.

●Utilisation des matériaux : les fournisseurs de matériaux proposent généralement des feuilles en formats standard : largeurs de 30, 36, 48 et 60 pouces.Des économies significatives peuvent résulter de l'utilisation efficace de ces tailles standard en évitant les frais de refendage ou de préparation supplémentaire au broyeur. Une consultation précoce avec le formeur de métaux peut permettre de modifier les dimensions des brides invisibles sur le produit pour obtenir une disposition globale des pièces légèrement plus petite que la feuille standard. taille.Cela peut éviter des coûts supplémentaires et réduire les déchets.

●Direction du grain : La direction du grain dans les produits laminés plats (dans le sens de la longueur de la bobine) n'est pas toujours une considération importante.Cependant, dans certaines opérations telles que le formage et le pliage, l'orientation du grain peut être importante. Sur les très grandes pièces comportant des brides ou des éléments formés, le concepteur doit consulter un fournisseur qualifié avant de spécifier l'orientation du grain et le rayon de courbure afin de déterminer si les limitations de taille du matériau permettra aux éléments formés d'être à travers le grain.Ce sujet est exploré plus en détail dans les chapitres sur le formage des presses plieuses et la production d'emboutissage.

●Caractéristiques du processus : les bavures, les marques de maintien et la torsion (Figure 4) sont des caractéristiques du processus de cisaillement.

1. Des bavures sont présentes après le cisaillement (comme dans toute opération de coupe de métal) et sont normalement contrôlées dans des limites acceptables grâce à des pratiques de cisaillement appropriées.

2. Les marques de maintien, apparaissant sous la forme de légères indentations le long d'un côté du bord cisaillé de la pièce, résultent parfois de l'action de serrage des dispositifs de maintien.Ces marques posent rarement problème.Ils peuvent souvent être intégrés dans une bride invisible dans le produit final, ou peuvent être entièrement éliminés lors du détourage lors d'opérations ultérieures.

Dans les applications critiques, des revêtements sur les fixations peuvent être utilisés pour protéger le stock.Des matériaux dotés de revêtements protecteurs amovibles sont parfois utilisés pour aider à réduire les marques de maintien et les rayures inhérentes au processus de cisaillement.Ces alternatives entraîneront des coûts supplémentaires considérables.

3. Torsion, une courbure du matériau en forme de spirale se produit lors du cisaillement de bandes étroites.Elle est provoquée par l'action des ciseaux de la cisaille et est influencée par la relation entre la largeur cisaillée et l'épaisseur et l'état de la bande.

La torsion est rarement un facteur important, sauf lors du cisaillage de bandes étroites.Lorsqu'un travail nécessite des bandes très étroites, du matériau en bobines refendues au rouleau (si la commande est en quantité suffisante) ou du matériel en barres peuvent souvent être remplacés.