Emboutissage, pliage, retour élastique
Plusieurs centaines de millions de tonnes d'acier sont fabriquées chaque années, pour les secteurs de l'automobile, de la construction et de la mécanique essentiellement. Les aciers au carbone sont largement majoritaires en tonnage. Ce sont eux qui sont utilisés par exemple pour les tôles automobiles. Le site de Arcelor auto fournit par exemple quelques données économiques sur le secteur, qui s'est considérablement restructuré au cours des dernières années. Il décrit également quelques procédés d' assemblage (soudage notamment), ou de mise en forme, hydroformage ou emboutissage.
Ce dernier procédé consiste à déformer une tôle par pressage entre deux outils. La tôle est tenue sur ses bords par des serre-flancs, qui l'empêchent de glisser. Ce procédé génère parfois des chemins de chargement complexes dans le matériau, et sa maîtrise est délicate lorsque le but est d'obtenir des tolérances très serrées sur le produit final. Il faut éviter les plis, ce qui nécessite un réglage fin des conditions aux limites, et les déformations excessives, qui produisent des amincissements excessifs ou des ruptures. Il faut par ailleurs utiliser des "outils faux", différents de la forme finale, celle-ci étant le résultat du processus de déformation et du retour élastique, ou déformation de la pièce lors de la décharge.
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L'étude de ce type de pièces se fait maintenant de façon presque systématique par simulation numérique, à l'aide de code de calculs par éléments finis, dont l'utilisation permet de réduire le nombre d'échecs et diminue le temps de conception. Le code Pam-Stamp, de la société ESI est un exemple parmi quelques autres. L'image ci-contre a été empruntée au site de la société camwork. |
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Les images ci-dessus montrent comment la simulation numérique permet d'améliorer le procédé, en évitant notamment la formation de plis (logement de roue de secours de Laguna, Doc. F. Moussy, Renault)
Dans tous les procédés décrits ci-dessus, la plasticité joue un rôle important. En effet, la limite d'élasticité du matériau est dépassée lors de la mise en charge, et il s'établit donc à la décharge un champ de contraintes résiduelles. Celles-ci sont à prendre en compte car elles influencent la durée de vie de la pièce. Elles peuvent aussi produire des déformations inattendues, par exemple lors de découpes de pièces mises en forme.