Mieux comprendre les techniques de poinçonnage

Techniques de poinçonnage
La technique au poinçon d’acier est incontournable en métallurgie. C’est un procédé efficace créé pour répondre aux besoins de précision et de rapidité dans le traitement des matières à usiner. Effectué à l’aide de machines et accessoires spéciaux, il permet la réalisation et l’automatisation de marquage sur les métaux et différentes sortes de perforation. Comment fonctionne-t-il réellement ? Quelles sont les différentes techniques utilisées pour marquer ou découper les métaux ? Retrouvez toutes les réponses à vos questions dans la suite de cet article.

Quels sont les avantages de la technique au poinçon d’acier ?

Le poinçonnage est un procédé qui consiste à perforer par cisaillage un matériau en utilisant un poinçon et une matrice. La tôle est placée entre la matrice et le poinçon. Ensuite, ce dernier descend dans la matrice tout en perçant la tôle par compression. En fonction de la forme de poinçon choisi, cette technique permet de faire des trous de formes complexes.

Elle permet ainsi de réaliser des travaux de découpe sans aucune déformation de la feuille de métal. Encore appelée « Découpe par poinçon d’acier », cette méthode offre une grande efficacité avec l’acier satiné, l’aluminium ou l’acier galvanisé. Son avantage principal réside dans sa rapidité à exécuter des tâches complexes telles que la perforation, le fraisage et l’embosse.

Très pratique, elle offre aussi une grande variété d’embosses et la possibilité de travailler sur une zone de perforation plus grande. Elle permet également un fraisage rapide et une facilité à assembler des pièces complexes. Un autre point fort de ce procédé est qu’il permet le découpage de matériaux comme le laiton et le cuivre ainsi que l’indexation de tous les outils sur 360 degrés.

Découpe par poinçon d’acier : les différents systèmes qui existent !

Plusieurs systèmes sont employés pour le découpage de métal. On peut citer entre autres : le système mécanique, laser et hydraulique.

Le Système mécanique

Il nécessite l’utilisation des poinçonneuses cisailles mécaniques. Ici, les méthodes adoptées sont semblables à celles utilisées pour les poinçonneuses manuelles d’acier. Ces machines permettent de faire la découpe, le tronçonnage, l’encochage, le grugeage et le grignotage de métaux.

Processus d’usinage, le cisaillage permet le découpage de pièces métalliques comme les tôles par exemple. Dans ce cas, deux lames sont utilisées pour cisailler le morceau de fer plat. Le premier reste stable tandis que l’autre est mobile, et ne conserve aucune matière résiduelle.

Ces lames (courtes, longues ou circulaires) peuvent être prises par pair pour réaliser un cisaillage simple et rectiligne. Elles peuvent aussi être constituées par deux paires pour l’encochage. Pour une forme géométrique triangulaire, un montage de trois paires de trois lames devient nécessaire.

Le système hydraulique

Ce système est assuré par les poinçonneuses cisailles hydrauliques qui fonctionnent à base de jet d’eau. Toutefois, il nécessite l’utilisation d’un liquide contenant des additifs. Sachez que les poinçonneuses cisailles hydrauliques existent en deux versions.

La première version est munie d’une buse de coupe qui a généralement une épaisseur comprise entre 0,08 et 0,30 mm. Cet outil fonctionne à l’eau pure. La seconde version utilise de l’eau chargée abrasive. Elle est capable de découper, en une minute, environ 830 unités d’aciers inoxydables et 1100 titanes de 5 mm.

On ajoute au fluide du sable pour favoriser le panachage lors du passage à travers le canon de focalisation. Ces outils, pour la plupart, assurent la découpe par poinçon et le cisaillage de fer plat, la coupe de cornière, le découpage de barre, le grugeage ainsi que l’encochage.

Le système laser

Ce système est plus efficace que les précédents. Il favorise un usinage rapide et offre de grande précision pour la découpe par poinçon métallique. En revanche, les machines utilisent une grande quantité d’énergie laser. Pour le découpage du fer ou de l’acier, cette énergie est focalisée sur un espace bien précis et restreint.

Ces faisceaux projetés proviennent soit d’une source C02, YAG ou Azote. Pour la découpe, la puissance se calcule en fonction de la zone du matériau à découper et de l’épaisseur. Le rayon laser est envoyé à température élevée sur un champ réduit de la matière à découper jusqu’à la pulvérisation.

Les machines universelles ou multifonctions

Conçues pour la réalisation de poinçons de diverses formes (carrés, ronds, ovales, rectangulaires, etc.), elles sont polyvalentes et peuvent assurer plusieurs rôles. Ces machines multifonctionnelles peuvent servir pour la découpe de tôle, de tube, de platine ou de profilé.

Elles sont également utilisées pour découper, plier, emboutir, cisailler, brocher et marquer une portion de fer ou d’acier. Leur principal atout réside dans leur capacité à utiliser toutes sortes de matrices, qu’elles soient personnalisées ou standards. Elles sont généralement dotées de tables à butées réglables.

Les poinçonneuses universelles, pour la majorité, sont livrées avec plusieurs accessoires comme les poinçons et les matrices de différentes sortes. Ces dernières sont destinées à un usage spécifique. Certains accessoires sont utilisés pour plier et encocher, d’autres servent à couper les cornières et cisailler les barres.

Les différentes techniques de poinçonnage

On en distingue trois. En premier lieu, la découpe par poinçon d’acier « classique » qui s’opère par l’enlèvement de la matière après compression de la tôle entre la matrice et le poinçon.

Ensuite, le « grignotage » qui se traduit par un découpage de contour (pourtour intérieur et extérieur) grâce à de nombreux coups de poinçon. Pour finir, le « découpage à la presse » qui nécessite l’utilisation d’outils spéciaux pour la découpe de flans (les bords de la tôle).

Par ailleurs, les résultats obtenus dépendent des poinçonneuses qui sont des outils équipés :

  • D’un corps (à longueur variable) pouvant être serré ou desserré ;
  • D’une tête ayant une extrémité coupante ;
  • D’une mouche centrale permettant de placer avec précision le poinçon ;
  • D’un angle de dépouille pour éviter que le poinçon se frotte à la tôle.

Aussi, la réalisation de cette opération de perforage nécessite l’emploi d’une force appelée « Effort de compression ». Celui-ci est calculé à partir de la formule suivante :

[Diamètre du poinçon en mm x PI x Épaisseurs du matériau en mm x Résistance du matériau en Kg/mm2]/1000 kg.

Le résultat s’obtient en tonnes. Ainsi, il faudra exercer une force de 55,27 tonnes pour un acier avec une résistance de 45kg/mm2, un poinçon de 23 mm et une épaisseur de 17 mm. Toutefois, il faut souligner que la résistance à la rupture d’un acier inox est de 600kg/mm2, celle de l’acier doux est de 400 kg/mm2, puis 200kg/mm2 pour l’aluminium.

Quelques précisions sur la technique au poinçon d’acier

Il faut savoir que plusieurs paramètres peuvent jouer sur la précision lors de la perforation du métal. Entre autres, nous avons :

  • L’élasticité de la tôle travaillée ;
  • L’usure de l’outillage et des éléments de guidage de l’outil ;
  • Le jeu entre les différents outils ;
  • La largeur de chute ;
  • Le niveau de lubrification, surtout lorsque la machine en produit énormément et que le jeu est faible ;
  • L’angle de coupe, à la base des risques de bavures, etc.