Déformation plastique - Emboutissage à froid

[Julien449845]

Bonjour, je me permets de venir vers vous pour un problème de résistance/mécanique

Je dispose d'une plaque de 0,3 mm d'épaisseur en acier alloy 800H (1.4876) dont la limite d'élasticité (Re_0.2) vaut 170 N/mm2 (je pense que c'est la seule propriété qui nous intéresse ici)

Dans cette plaque, je souhaiterai réaliser un emboutissage à froid afin d'extruder des plots circulaires sur une hauteur de 1 mm (l'épaisseur totale de la plaque sera donc de 1,3 mm). Les plots ont un diamètre à la base de 2 mm (soit un rayon de 1 mm)

Les dimensions de la plaque sont de 297x100 mm et je dois réaliser 760 plots sur celle-ci (je dois réaliser une sorte de quadrillage de plots)

L'objectif est de déterminer si je peux réaliser les 760 plots en 1 seule fois avec une presse Facom W.420 20 tonnes (ou si je dois faire les 380 premiers plots puis les 380 autres plots)

Voici le calcul que j'ai réalisé, mais je souhaiterai avoir votre avis :

1) Pour déformer plastiquement la matière, il faut que la contrainte au niveau du plot que je veux réaliser soit supérieure à la limite d'élasticité (170 N/mm2)

2) La surface à la base d'un plot vaut pi*r^2, soit pi*1^2, c'est-à-dire pi mm2

3) La force nécessaire pour emboutir un plot vaut donc 170 * pi, soit 534,07 N (ce qui correspond à 54,44 kg)

4) Avec une presse de 20 tonnes (qui correspond à 196 200 N), je peux donc emboutir
196 200 / 534,07 = 367,37 plots

Il me faudrait donc réaliser ma plaque emboutie en 2 fois. Mais, pour avoir un coefficient de sécurité, je pense baser mes calculs sur une presse de 15 tonnes de toute façon

Ce qui me pose problème, c'est que la hauteur des plots n'intervient pas dans mon calcul (il me faudrait donc la même force pour extruder/emboutir de la matière sur 1 mm que sur 10 mm).

En pratique, je suis bien évidemment conscient que la matière va se déchirer à un moment donné. D'ailleurs, il y a-t-il un moyen de calculer cela ? À part dire que la contrainte doit rester inférieure à la résistance en traction (tensile strength) qui vaut 450 N/mm2, je ne vois pas quoi faire de plus.

Voilà, si quelqu'un pouvait valider (ou non) mon calcul et me donner des pistes pour le calcul du déchirement, ca me serait d'une très grande aide

Merci d'avance et bonne journée,
Julien
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[XK150]

Bonjour ,

Je réponds à coté de votre demande . J'aime bien manipuler du réel !
Je ferai un outil 1 plot au tour et je regarderai peu à peu la charge pour faire le job .

[le_STI]

Salut!

Au-delà de la proposition de XK150 qui me semble très pertinente (bien que je tenterais plutôt d'emboutir un ensemble de plots pour diminuer la marge d'erreur ), cette partie de ton message me surprend :

2) La surface à la base d'un plot vaut pi*r^2, soit pi*1^2, c'est-à-dire pi mm2

Les plots que tu veux emboutir auront bien une forme plus ou moins cylindrique?
Si oui, le sommet des plots sera un disque qui ne devrait être que peu déformé (à vérifier).
Le gros de la déformation devrait donc (a priori et sous réserve de vérification) se situer sur les flanc des plots.

La section à prendre en compte serait donc plutôt ~2*pi*r*épaisseur soit approximativement 1.88mm^2.

Je m'arrête là parce que je suis persuadé que mon approche est trop simpliste.

[harmoniciste]

Bonjour,
Juste mon avis de béotien: Il ne suffit pas de dépasser d'un iota la limite élastique de 170 N/mm2 pour obtenir n'importe quelle déformation permanente!
Ne tenir compte que de cette valeur, ne peut donc pas vous donner l'effort nécessaire à votre emboutissage. Il faut nécessairement prendre en compte l'ampleur de la déformation permanente à obtenir et vaincre, en plus, les frottements du poincon contre la tôle.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Julien449845]

Bonjour XK150,

Tout d'abord, merci pour votre réponse

En effet, manipuler du réel est très intéressant. J'ai oublié de le préciser, mais j'ai réalisé des essais avec un chasse-clou dont le diamètre correspondait plus ou moins au diamètre de 2 mm

Pour éviter d'avoir trop de contraintes lors de la pénétration, j'ai un peu arrondi les bouts du chasse-clou à l'aide d'une bande à poncer

J'ai placé le chasse-clou sous la presse (en essayant de le maintenir bien droit) et je suis effectivement arrivé à emboutir de la matière sur environ 1 mm (j'ai dû estimer à l'oeil)

C'est vrai que j'ai vite regardé le manomètre présent sur la presse à un moment donné, mais l'aiguille n'avait quasiment pas bougé et je n'ai donc pas pensé à relever la mesure.

Mais c'est vrai que cette mesure pourrait me permettre de vérifier ma valeur de 534,07 N (54,44 kg) (qui était la force calculée pour réaliser 1 plot)

Je vais essayer de refaire un essai et de relever la mesure du manomètre cette fois-ci (j'espère qu'on remarque des changements aussi faibles)

Merci pour votre réponse !

[yaadno]

bonjour:

Le gros de la déformation devrait donc (a priori et sous réserve de vérification) se situer sur les flanc des plots.

A la rigueur,ça peut se gérer si le poinçon est légèrement détalonné;

Juste mon avis de béotien: Il ne suffit pas de dépasser d'un iota la limite élastique de 170 N/mm2 pour obtenir n'importe quelle déformation permanente!

exactement!il serait même bon d'avoir l'essai de traction de se matériau,histoire de ne pas trop dépasser la limite élastique qui d'ailleurs d'après ma doc est de 200N/mm2
Une autre chose:quelle est la distance entre trous et que se passe t'il dans la partie horizontale?(je pinaille)
Comment est l'outillage: y a t'il une plaque à trous qui fera butée pour les picots?
je suis d'avis de faire un essai avec plusieurs poinçons côte à côte;
cdlt

[Julien449845]

Bonjour le_STI,

Tout d'abord, merci pour votre réponse

En effet, les plots ont une forme plus ou moins cylindriques et je vous rejoins donc sur le fait que le gros de la déformation se situe sur les flancs. La section du flanc est donc peut-être bien une meilleure estimation que la surface à la base du plot.

Merci pour votre retour !

[Julien449845]

Bonjour harmoniciste,

Tout d'abord, merci pour votre réponse.

En effet, il faut penser au retour élastique. J'ai pris la valeur de 170 N/mm2 qui correspond au Re_0.2 (contrainte pour laquelle une déformation plastique de 0.2 % a lieue)
Je suis d'accord que le mieux serait de se situer au-dessus de cette valeur mais comment quantifier la bonne valeur ?

J'ai lu pas mal de documents sur les déformations plastiques mais je n'ai jamais trouvé comment quantifier la contrainte à atteindre pour obtenir une déformation plastique connue

Merci pour votre retour !

[Julien449845]

Bonjour yaadno,

Tout d'abord, merci pour votre réponse

En effet, la valeur de 200 N/mm2 correspond au Re_1.0 (contrainte pour laquelle une déformation plastique de 1 % a lieue). Effectivement, cette valeur est peut-être plus appropriée que celle de 0.2 % dans mon cas

La distance entre chaque trou est de 6 mm. C'est bien un quadrillage donc si l'on prend un trou au centre de la plaque, celui-ci est entouré de 4 autres trous (1 à gauche, 1 à droite, 1 en haut et 1 en bas, tous distants de 6 mm)

Concernant l'outillage, je dois justement le fabriquer (c'est pour cela que j'ai utilisé un chasse-clou pour faire des premiers essais -> voir ma réponse à XK150)
La distance de 6 mm n'a pas été choisie au hasard, c'est ce dont je suis arrivé à l'aide de mes essais avec le chasse-clou. De cette façon, les plots ne s'influencent pas et l'écart entre chaque plot est correct

Et donc non, il n'y a pas encore de plaque à trous (matrice) pour faire butée (mais il est bien prévu d'en avoir une). Je dois donc imaginer le poinçon et la matrice

Merci pour votre réponse !

[XK150]

Si la valeur est illisible au mano , chargez avec des poids .

[harmoniciste]

170 N/mm2 correspond au Re_0.2 (contrainte pour laquelle une déformation plastique de 0.2 % a lieue)
Je suis d'accord que le mieux serait de se situer au-dessus de cette valeur mais comment quantifier la bonne valeur ?

En connaissant la déformation plastique nécessaire à la formation des plots souhaités (Donc certainement bien au delà de 0.2 % !)

[JeanYves56]

Bsr ,

Il existe depuis tres longtemps une formule pour calculer l'effort d'emboutissage , elle est la suivante :
F en daN = pi x e x D x R x k
R resistance à la rupture
k est un coef suivant le rapport d/D ,d: Ø de la pièce emboutie , D : Ø du flan

pour 0.55: K=1
pour 0.6 : K= 0.86
etc ...