LU85913A1 - Procede et dispositif pour le pliage d'une tole metallique,en particulier d'une tole d'acier - Google Patents

Description

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Procédé et dispositif pour le pliage d'une tôle métallique, en particulier d*une tôle d'acier.

La présente invention concerne un procédé pour le pliage d'une * tôle métallique, en particulier d'une tôle d'acier.

La fabrication des pièces métalliques les plus diverses à partir de tôles, fait constamment appel à des opérations de pliage sous des angles extrêmement variés.

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• Dans la description qui va suivre, on fera plus spécialement ré- ' férence au pliage d'une tôle d'acier, car il s'agit d'un cas ex trêmement fréquent. Il doit cependant être bien entendu que le procédé de l'invention ne se limite pas à ce cas particulier important, mais qu'il peut en principe s'appliquer à toute tôle susceptible d'être pliée, en tout métal donnant lieu au phénomène rappelé ci-dessous.

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Le pliage d’une tôle d'acier constitue une déformation permanente de cette tôle et implique par conséquent que la contrainte appliquée à la tôle soit supérieure à la limite d'élasticité de l'acier utilisé.

- On sait cependant que la limite d'élasticité de l'acier n'est pas dépassée en tout point de la zone déformée au cours du pliage. Il subsiste toujours dans cette zone, des plages, dépendant de la distribution des contraintes dues à l'effort de pliage, dans lesquelles la contrainte reste inférieure à la limite d'élasticité de l'acier. Dans ces plages, la déformation est en principe purement élastique et elle disparaît lorsque l'effort de pliage cesse d'être appliqué. Ce phénomène pourrait être appelé "effet ressort élastique".

On sait également que, même dans les plages de la tôle où la limite d'élasticité de l'acier est dépassée, la déformation plastique n'est pas entièrement permanente. En effet, lorsque l'on supprime l'effort de déformation, par exemple lors du retrait de la tôle de l'outillage de pliage, les contraintes internes dans la tôle se réarrangent élastiquement de manière à respecter les lois de l'équilibre des forces. II.en résulte une certaine modification de forme de la partie pliée, que l'on pourrait appeler "effet ressort plastique", puisqu'elle se produit dans une zone déformée plastiquement.

Dans le cas considéré du pliage d'une tôle, cet effet ressort plastique provoque une réouverture du pli, d'un angle dont la valeur dépend notamment des propriétés élastiques du métal, en l'occurrence l'acier, ainsi que de l'épaisseur de la tôle, du rayon de courbure du pli, et de l'angle de pliage désiré.

Cet angle de retour plastique peut être estimé dans chaque cas et il est actuellement de pratique courante d'exécuter le pliage sous un angle total qui est la somme de l'angle de pliage désiré

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/ - 3 - * et de l'angle de retour plastique. On cherche ainsi à compenser, avec plus ou moins de précision, l'effet néfaste du retour plastique.

Malgré cet artifice, l'effet ressort plastique reste un inconvénient sérieux pour le pliage des tôles ou, plus généralement des produits métalliques, notamment en raison de 1'anisotropie de la microstructure et des propriétés élastiques de ces produits, et à cause de la variation de ces propriétés d'une livraison d'acier à l'autre. Il est très difficile de déterminer avec précision 1' angle de retour plastique et par conséquent d'exécuter correctement l'opération de pliage désirée.

La présente invention a pour objet un procédé qui permet de remédier à cet inconvénient en minimisant, ou même en annulant, l'effet ressort plastique lors du pliage.

Elle est basée sur la constatation inattendue selon laquelle il est possible d'annuler l'angle de retour plastique lors du pliage d'une tôle, quel que soit le matériau constituant la tôle, en pratiquant un contre-pliage dont l'importance dépend essentiellement des caractéristiques géométriques du pli à réaliser. Ces caractéristiques géométriques sont l'épaisseur de la tôle ainsi que les rayons de courbure utilisés pour le pliage et le contre-pliage.

Dans le cas extrêmement fréquent où les rayons de courbure sont du même ordre de grandeur que l'épaisseur de la tôle, l'importance du contre-pliage est strictement indépendante des propriétés élastiques du métal mis en oeuvre; elle n'est donc pas affectée par les variations éventuelles de ces propriétés élastiques. Dans le cas contraire, l'influence de ces propriétés se traduit par une annulation imparfaite de l'angle de retour plastique.

i e - 4 - Dès lors, le procédé qui fait l'objet de la présente invention, pour le pliage d'une tôle métallique sous un angle imposé oc f est essentiellement caractérisé en ce que l'on effectue au moins deux opérations de pliage partiel dans le sens désiré et au moins une opération de contre-pliage dans le sens inverse au sens désiré, les angles respectifs des dites opérations de pliage partiel et de contre-pliage étant tels que leur somme algébrique soit égale à l'angle de pliage imposé a et que la somme algébrique de leurs angles respectifs de retour plastique soit nulle ou sensiblement nulle.

Selon une modalité préférentielle de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on effectue des opérations de pliage partiel dans le sens désiré, de façon à pratiquer deux plis parallèles au pli désiré et situés à une certaine distance l'un de l'autre, et une opération de contre-pliage de façon à pratiquer un contre-pli, également parallèle au pli désiré et situé entre les dits deux plis partiels, de préférence à égale distance de ces deux plis partiels.

Selon une variante de cette modalité, on effectue les dites opérations de pliage partiel et de contre-pliage en une seule étape.

Selon une autre variante de cette modalité, on effectue les dites opérations de pliage partiel et de contre-pliage en plusieurs étapes successives; à cet égard, il s'est avéré particulièrement avantageux de pratiquer en premier lieu &e contre-pli et ensuite les deux plis partiels situés de part et d'autre du contre-pli central.

Afin de faire bien comprendre la portée et l'intérêt du procédé de l'invention, on va maintenant en décrire un exemple de mise en oeuvre dans le cas fréquent du pliage d'une tôle d'acier sous un angle total oc = 90°.

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Cet exemple se réfère aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement la réalisation d'un pli total constitué de deux plis partiels de part et d'autre d'un contre-pli; - la figure 2 illustre deux possibilités de pliages et contre- - pliages multiples selon l'invention, avec les outillages correspondants .

Soit à plier à 90° une tôle d'une épaisseur t = 1 mm en un acier présentant une charge de rupture = 400 MPa, et une limite d' élasticité R = 300 MPa. Conformément à l'invention, on choisit 6 de plier cette tôle en deux plis partiels d'angle ß et un contre-pli d'angle V . Ces angles ß et V doivent être choisis de telle façon que l'angle de retour plastique total soit aussi faible que possible. Dans le cas présent, l'angle de retour plastique total comprend deux composantes tendant à ouvrir le pli, dues aux pliages partiels d'angle ß , et une composante tendant à fermer le pli, due au contre-pliage d' angle V .

On sait par ailleurs que, si le rayon de courbure r d'un pliage est suffisamment petit par rapport à l'épaisseur t de la tôle, l'angle de retour plastique correspondant ne dépend que de la valeur de l'angle de pliage, du module d'élasticité et de la charge de rupture de l'acier et d'un coefficient F = t/2r.

Grâce aux deux conditions énoncées plus haut, le procédé de 1' invention permet de supprimer toute influence des propriétés mécaniques sur l'angle de retour plastique total, dans le cas d'un pliage avec contre-pliage. Il peut donc s'appliquer à n'importe quel type de matériau sujet à l'effet ressort plastique.

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Dans ces conditions, l'angle de contre-pliage ne dépend plus que de l'angle de pliage total OC et des angles de pliage partiel ß ; en outre, le rayon de courbure r' du contre-pliage ne dépend que du rayon de courbure r et de l'angle ß des pliages partiels/

Dans le cas du présent exemple, le choix d’un rayon de courbure r = 4 mm et d'un angle ß = 60° conduit à un rayon de courbure r ' = 16 mm et à un angle V = 30°.

Ces valeurs permettent d'assurer un angle de retour plastique nul.

A titre de comparaison, l'angle de retour plastique correspondant à un pliage unique à 90°, avec un rayon de courbure de 4 mm, serait supérieur à 1°.

Outre son influence favorable sur les composantes de l'angle de retour plastique, le choix de rayons de courbure petits par rapport à l'épaisseur de la tôle permet de réduire l'encombrement du pli total. L'encombrement du pli représente la partie de la pièce pliée que l'on ne peut prendre en considération pour le calcul du moment d'inertie qui détermine la rigidité de la pièce. Il est donc particulièrement intéressant de le réduire.

Il faut encore remarquer que pour des rayons de courbure r grands par rapport à l'épaisseur t, et/ou pour des angles de pliage total oc différents de 90°, il est également possible de déterminer les angles ß et Y et le rayon de courbure r * qui conduisent à un angle de retour plastique nul. Il suffit alors de tenir compte de paramètres supplémentaires tels que la limite d'élasticité de l'acier et d'un coefficient caractérisant l'écrouissage de l'acier.

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« I - 7 - ! Le procédé de la présente invention permet de compenser l'effet ressort plastique, mais il n'a pas d'action sur l'effet ressort élastique. Il convient donc, lors de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, d'éliminer ou au moins d'atténuer l'effet ressort élastique. D'autre part, le pliage avec un rayon de courbure faible dans une matrice en V peut donner lieu à un angle de retour plastique inférieur à celui que l'on calcule par la théorie, vraisemblablement en raison du pliage - dépliage des deux branches du V. Cet effet doit également être éliminé ou minimisé, pour assurer l'efficacité maximum du procédé de pliage.

La présente invention porte également sur un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus et d'éliminer les effets indésirables qui viennent d'être rappelés.

En faisant référence à la figure 2 ci-jointe, qui en montre des exemples de réalisation, le dispositif conforme à l'invention comporte : a) une matrice (1) dans laquelle est ménagée une gorge à profil en V, dont l'angle d'ouverture correspond à l'angle a du .

Ipli à former, le fond de la gorge étant percé d'une fente longitudinale; b) un poinçon (2),dont la tête présente un profil général en V correspondant au profil de la dite gorge, la dite tête comportant au moins“deux saillies incurvées de rayon de courbure approprié destinées à former les plis partiels dans la tôle? c) un contre-poinçon (3), logé et mobile dans la fente longitudinale de la matrice (1), et dont la tête présente au moins une surface incurvée de rayon de courbure approprié pour former le ou les contre-pli(s) dans la tôle.

Ce dispositif permet de réaliser le pliage conforme à l'invention soit en une seule passe, soit en deux passes en remontant le contre-poinçon (3) pour former le contre-pli, puis en abais-\ sant le poinçon (2) qui forme alors les plis partiels.

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Claims (4)

1. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 1' on pratique deux plis partiels parallèles au pli désiré, dans le même sens que celui-ci et situés à une certaine distance l'un de l'autre, et en ce que l'on pratique un contre-pli également parallèle au pli désiré, mais dans le sens inverse de celui-ci, le dit contre-pli étant situé entre les dits deux plis partiels et de préférence à égale distance de ceux-ci.
2. 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on effectue les dites opérations de pliage partiel et de contre-pliage en une seule étape.
3. 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on effectue les dites opérations de pliage partiel et de contre-pliage en plusieurs étapes successives. 1 Λ /) Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que 1' on effectue en premier lieu l'opération de contre-pliage, et en ce que l'on effectue ensuite les opérations de pliage partiel. I * - 9 - * * •t
4. 6. Dispositif pour le pliage d'une tôle métallique, en particulier en acier, selon un procédé conforme à l'une ou l'autre des h revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte a) une matrice (1) dans laquelle est ménagée une gorge à profil en V, dont l'angle d'ouverture correspond à l'angle a du pli à former, le fond de la gorge étant percé d'une fente longitudinale; b) un poinçon (2) dont la tête présente un profil général en V correspondant au profil de la dite gorge, la dite tête comportant au moins deux saillies incurvées de rayon de courbure approprié destinées à former les dits plis partiels dans la tôle; c) un contre-poinçon (3) , logé et mobile dans la fente longitudinale de la matrice (1), et dont la tête présente au moins * une surface incurvée de rayon de courbure approprié pour former le ou les contre-pli(s) dans la tôle. Dessins :............£/ planches __44_..page£ dont ......A ... page de garde ........pages de description ......5/ pages de revendication 4. hr?Q2 descriptif Luxembourg, b μ. *955 Le mandataire : Me Alain 1 , / / f j J - $ fl /