Qu’est-ce que le formage par déformation plastique ?

1. Présentation générale

La métallurgie sur machine et machine-outil englobe diverses techniques, notamment le découpage sur tour, le formage par déformation plastique et le soudage. Le formage par déformation plastique est une technique générale également appelée emboutissage, permettant d’obtenir la forme souhaitée en pressant le matériau dans une matrice. Cette technique d’usinage exploite la plasticité (propriété d’un matériau qui se déforme de façon irréversible à l’application d’une contrainte donnée) des métaux et autres solides. Le formage par déformation plastique est principalement utilisé pour façonner l’acier, dans le secteur automobile par exemple. Contrairement au découpage sur tour, cette technique ne produit pas de copeaux et facilite la production de masse d’une même pièce via une matrice.

2. Types de formage par déformation plastique

Le formage par déformation plastique se décline en deux types : Le formage par déformation plastique à froid, réalisé à température ambiante, et le formage par déformation plastique à chaud, nécessitant un apport thermique. Sous l’effet de la chaleur, le métal subit une dilatation thermique et se déforme. De ce fait, le formage par déformation plastique à froid est généralement privilégié par rapport au formage par déformation plastique à chaud, utilisé uniquement avec les matériaux rigides.
Il existe une multitude de procédés de formage par déformation plastique, notamment le forgeage pour la fabrication des boulons et écrous ; l’extrusion, le tréfilage et la pultrusion pour produire des câbles et tuyaux ; l’emboutissage profond pour créer des surfaces sphériques à partir de tôles métalliques ; le pliage pour façonner des ressorts à lames ; le rivetage qui assure l’assemblage des pièces ; et le cisaillement pour découper les tôles.

Poinçon (haut)

Matrice (bas)

3. Présentation des machines de formage par déformation plastique

En règle générale, les machines de formage par déformation plastique moulent le matériau en le pressant contre une matrice fixée sur la presse. Une presse à haute vitesse peut réaliser l’emboutissage plusieurs milliers de fois à la minute. Parmi les autres machines, notons les presses de transfert, capables de former simultanément plusieurs pièces via l’alignement des matrices, et les laminoirs à profilés, qui pressent en continu des matériaux en rouleau.

4. Précautions relatives au formage par déformation plastique

Il existe d’imposantes machines de formage par déformation plastique qui peuvent appliquer une contrainte atteignant des dizaines de milliers de tonnes sur le matériau. En pratique, la contrainte à appliquer dépend du matériau. La contrainte minimale de formage, la friction et autres facteurs sont calculés préalablement à la mise en œuvre. Afin de prévenir le risque de déformation ou de rupture du matériau en cours de formage, il est nécessaire de connaître les limites de pliage ou d’emboutissage profond du matériau. La contrainte appliquée pour le formage doit également être minimisée afin d’éviter tout risque d’endommagement du matériau.

Dans un atelier d’emboutissage de petits lots de différentes pièces, un opérateur place manuellement le matériau et forme les pièces l’une après l’autre. Il s’agit d’un système à « presse simple ». En production de masse, un système à « presse progressive » est utilisé : le matériau en bobine est chargé et transféré d’étape en étape pour subir plusieurs traitements à la presse. Il existe également un système à « presse de transfert » qui combine les avantages des deux systèmes précédents, permettant un usinage automatique continu.