Cintrage de tubes en acier inoxydable : guide de l'expert

L'acier inoxydable est l'un des matériaux les plus couramment utilisés en production. Par conséquent, le cintrage des tubes en acier inoxydable est un procédé de formage courant pour la production de pièces métalliques destinées à diverses applications. Les ingénieurs et les concepteurs le considèrent comme une opération essentielle pour les systèmes de tuyauterie et de tubes. Cependant, il est essentiel de maîtriser la technique appropriée. procédé de pliage du métal.

L'utilisation croissante de certains aciers inoxydables haut de gamme complexifie leur traitement. Il est donc essentiel de comprendre comment cintrer les tubes en acier. Dans cet article, nous vous présenterons la méthode la plus efficace pour cintrer les tubes en acier. Nous vous aiderons également à optimiser ce procédé.

Principes fondamentaux et défis du cintrage des tubes en acier inoxydable

Utiliser l'acier pour le prototypage personnalisé peut s'avérer complexe. En effet, c'est un métal très dur, mais ductile et malléable. Il peut être facilement moulé selon différentes formes grâce à différents procédés. Procédé de cintrage des métaux : procédé permettant de transformer des tubes en acier en diverses formes utiles.

Bien qu'il soit possible de cintrer l'acier inoxydable selon diverses formes, cette technique peut nécessiter une pression directe importante exercée par des outils spécialisés. Le cintrage de matériaux en acier inoxydable est particulièrement complexe, notamment en raison de l'épaisseur du tube.

Les tubes à parois épaisses nécessitent généralement une pression plus importante pour être pliés. De plus, la taille et la forme de certains tubes peuvent nécessiter l'utilisation d'équipements de cintrage spécialisés. De plus, le risque de retour élastique est un problème majeur lors du cintrage de tubes en acier inoxydable.

Comment plier un tube en acier inoxydable

Les tubes en acier inoxydable sont difficiles à travailler. Cependant, certaines méthodes peuvent simplifier le processus. Cette section décrit comment cintrer des tubes en acier inoxydable de la manière la plus efficace.

Cintrage de tubes au mandrin

Les cintreuses de tubes à étirage rotatif sont généralement utilisées pour le cintrage au mandrin des tubes métalliques. Un mandrin est un outil servant à maintenir la forme du tube pendant le cintrage. Il peut être doté d'une sphère d'acier supplémentaire pour garantir son maintien dans la section cintré pendant le cintrage.

La configuration pour le cintrage de tubes au mandrin comprend :

matrice de pression:La matrice de pression maintient la partie tangentielle ou droite du tube en acier.

matrice de serrage:La matrice de serrage fait tourner le tube en acier autour de la matrice de pliage.

Un mandrin:Le mandrin soutient l'intérieur du tube en acier dans le coude et peut inclure des billes d'articulation.

matrice de grattoir: La matrice racleuse entre en contact avec le tube avant le point de tangence du rayon intérieur. Elle essuie la pièce pour éviter la formation de plis sur le rayon intérieur.

Le cintrage des tubes au mandrin est la méthode dominante du cintrage des tubes en acier inoxydable. Cela est particulièrement vrai pour les applications nécessitant des rayons plus petits. Pour déterminer le rayon de cintrage des tubes en acier inoxydable, il est conseillé d'utiliser le cintrage au mandrin. Cette méthode offre un contrôle optimal de l'ovalisation et de l'amincissement des parois.

L'utilisation d'un mandrin au niveau du diamètre intérieur (DI) favorise l'écoulement de la matière pendant le cintrage. De même, le moule de compression soutient le diamètre extérieur (DE). Ces composants fonctionnent ensemble pour maintenir les diamètres extérieur et intérieur du tube constants pendant les opérations de cintrage. Le cintrage des tubes au mandrin permet d'éviter les problèmes de cintrage les plus courants, notamment le retour élastique. De plus, il prévient les plis, l'aplatissement et le vrillage.

Rouleaux à trois rouleaux

Le cintrage par roulage ou par angle est une méthode efficace pour les pièces de grandes dimensions. Il consiste généralement en trois rouleaux disposés en pyramide. De plus, selon la taille de la section transversale, le fraisage peut être vertical ou horizontal. Les rouleaux peuvent être déplacés pour former un grand rayon défini.

La machine détermine le déplacement des rouleaux vers chaque côté. Le rayon du tube ou du tuyau est déterminé par la position du rouleau central. Certaines machines sont équipées d'un rouleau supérieur qui se déplace de haut en bas pour obtenir l'angle correct. Sur d'autres machines, les deux rouleaux inférieurs se déplacent tandis que le rouleau supérieur reste immobile.

Les fabricants utilisent souvent le cintrage par roulage pour créer des spirales. L'opérateur peut relever le tube après chaque tour, créant ainsi une bobine continue. Dans ce cas, la pièce doit présenter un grand rayon espacé d'un diamètre. Cependant, si les bobines sont très espacées, un rouleau supplémentaire est nécessaire. Ce rouleau permet de guider le tube vers l'extérieur pendant la formation de la bobine.

Pliage par étirage rotatif

Cette méthode est similaire au cintrage de tubes au mandrin, mais sans mandrin. Elle améliore la précision des composants du tube et permet de réaliser des assemblages complexes sans déformation. Ce procédé de cintrage du métal utilise généralement un dispositif de support pour la machine.

Le dispositif de serrage étire le tube pour lui donner une forme égale à son rayon. Cette technique permet de cintrer le tube selon un angle aigu. De plus, une précision et une régularité excellentes sont assurées.

Le cintrage par étirage rotatif est un procédé couramment utilisé par les fabricants pour les pièces tubulaires des structures et des machines. On peut citer comme exemples les arceaux de sécurité, les poignées de vélo et les rampes.

Compression Flexion

Le cintrage par compression est une méthode efficace pour cintrer les tubes en acier inoxydable. Cette méthode utilise une matrice de compression pour cintrer le matériau autour d'une matrice fixe. Le système serre d'abord le tube derrière le point de coupe arrière. La matrice de compression permet ensuite de « comprimer » la pièce sur la matrice.

Le cintrage par compression est particulièrement efficace sur les pièces symétriques. Ces tubes présentent des courbures similaires des deux côtés. Ils peuvent être cintrés en une seule opération à l'aide d'une machine équipée de deux têtes de cintrage. Cette méthode peut donc être utilisée lorsque la rondeur de la courbe n'est pas le facteur le plus important.

Lorsqu'il est souhaitable d'augmenter la production tout en réduisant les coûts, le cintrage par compression est avantageux en termes de rapidité et d'économie. Cependant, nous déconseillons cette méthode pour les tubes dont le rayon d'axe (CLR) est inférieur à deux fois le diamètre du cintrage. Autrement dit, un cintrage de 2,5 cm nécessite un axe d'au moins 5 cm pour une qualité de cintrage optimale.

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Considérations relatives au cintrage des tubes en acier inoxydable

Plusieurs aspects structurels doivent être pris en compte pour choisir la méthode de cintrage des tubes en acier. Les plus importants sont listés ci-dessous :

Rayon de courbure

Le cintrage des tubes en acier nécessite souvent un rayon plus petit. Dans la plupart des cas, l'amincissement de la paroi extérieure du tube cintré entraîne une déformation de celui-ci. L'utilisation d'un mandrin comme support permet d'éviter ce phénomène. Le cintrage au mandrin est donc l'option la plus fiable dans ce cas précis.

Parfois, l'obtention d'un rayon plus petit entraîne un dépassement de la limite d'élasticité de l'acier. Cela entraîne généralement des déformations telles que des plis et des bosses. Dans ce cas, le pliage à trois rouleaux ou le pliage par étirage rotatif sont les options privilégiées.

De plus, des rayons de courbure plus petits nécessitent souvent une application de force plus précise. Selon le diamètre intérieur et l'épaisseur du tube, des courbures à 180 degrés peuvent être obtenues. Cependant, une forme en « U » plus large peut être nécessaire pour préserver l'intégrité structurelle et la forme interne.

Limite d'élasticité

La limite d'élasticité est un autre facteur important à prendre en compte lors du cintrage de tubes en acier inoxydable. C'est l'une des propriétés de l'acier qui augmente la probabilité de retour élastique. Les matériaux à limite d'élasticité élevée présentent des coefficients de déformation élastique plus élevés. Ces matériaux présenteront également un retour élastique plus important que les matériaux à limite d'élasticité plus faible.

Par conséquent, avant de plier un acier, il est nécessaire de calculer sa limite d'élasticité. Chaque pliage produit une déformation appropriée. La limite d'élasticité doit donc être comparée à la déformation exacte attendue.

Épaisseur du matériau

Les variations d'épaisseur du matériau constituent un enjeu important lors du cintrage des tubes en acier inoxydable. Elles peuvent avoir un impact considérable lorsque les fabricants s'efforcent d'obtenir des tolérances de cintrage précises. On parle souvent de l'épaisseur des différents aciers inoxydables en termes de valeurs moyennes. Or, l'épaisseur réelle du matériau se situe dans une fourchette précise.

Par conséquent, même de faibles variations d'épaisseur peuvent avoir un impact considérable sur l'angle de cintrage. Cela peut avoir un impact significatif sur les performances, surtout si des tolérances strictes sont requises. Il est important de comprendre que certains matériaux peuvent nécessiter des forces de cintrage plus importantes que d'autres lors de la production de tubes sur mesure. Un acier inoxydable plus épais nécessite des forces de cintrage plus importantes qu'un acier inoxydable plus fin.

Le cintrage d'un matériau épais dans un rayon donné crée une contrainte plus importante que le cintrage d'un matériau plus fin. Plus la paroi du tube est épaisse, plus elle peut supporter de pression. De même, plus la paroi du tube est fine, plus le risque de rupture lors du cintrage est élevé.

Il est donc recommandé de régler correctement la puissance de pliage afin d'éviter les irrégularités et les déformations du matériau. Il est donc essentiel de choisir le bon procédé et de configurer correctement la machine.

Tubes en acier soudés et sans soudure

Les tubes en acier sans soudure et soudés peuvent être cintrés. Cependant, les tubes en acier sans soudure se plient mieux lorsque le rayon requis est faible. Les tubes soudés, en revanche, ont une paroi plus fine et sont donc plus adaptés aux applications de grand diamètre. Les soudures des tubes soudés peuvent affecter la régularité du cintrage, car des points de concentration de contraintes se forment sur le tube.

En raison des concentrations de contraintes, la pression de service des tubes soudés est inférieure de 20% à celle des tubes sans soudure. De plus, il faut tenir compte du risque d'erreurs de formation des cordons de soudure. Cela pourrait entraîner un arrondissement imprécis du tube et un cintrage correct du tube en acier soudé.

Rayon de courbure des tubes en acier inoxydable

Le rayon de courbure d'un tube en acier est le rayon mesuré à partir de son axe central. Les outils de cintrage varient généralement d'une cintreuse à l'autre. Cependant, les cintreuses de tubes les plus courantes suivent des règles empiriques précises.

Le rayon de courbure standard en traction est de 2 x D

Cela indique qu'un tube de 20 mm de diamètre nécessite un rayon de courbure de 40 mm. Des rayons de courbure plus petits (½ x D) sont envisageables. Cependant, les rayons de courbure inférieurs à 2 x D sont généralement plus coûteux.

Rayon de courbure minimum de 7 x D

Les propriétés du matériau et l'épaisseur de la paroi influencent le rayon de courbure minimal. Il est donc techniquement sûr de respecter la norme 7 x D. Il est également recommandé de prévoir des tolérances plus importantes sur le rayon de courbure.

Application des tubes en acier inoxydable

Grâce à leur facilité d'assemblage, les tubes en acier inoxydable sont utilisés dans une grande variété d'applications. Ils résistent également aux environnements difficiles, notamment aux températures et aux pressions élevées. C'est l'une des qualités qui rendent l'acier inoxydable précieux dans certains domaines.

Par exemple, dans l'industrie automobile, les machines CNC peuvent utiliser des tubes en acier inoxydable pour produire des silencieux de haute qualité, car ils résistent aux fortes pressions qui les traversent.

L'acier inoxydable est également utilisé dans les dispositifs médicaux, les châssis de panneaux solaires, les machines industrielles et le câblage électrique. Les tubes en acier peuvent être fabriqués dans une variété de formes et d'épaisseurs, ce qui les rend encore plus utiles.

Les tubes en acier inoxydable sont utilisés dans divers appareils électroménagers, systèmes de chauffage, d'approvisionnement en eau et de plomberie. Ce matériau polyvalent est utilisé dans presque tous les secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile, la technologie, l'électricité, la construction, l'agroalimentaire, et bien d'autres.

Résumé

Comme mentionné précédemment, les tubes en acier conviennent à une grande variété d'industries et d'applications. De plus, l'avènement de machines de pointe et de méthodes modernes a amélioré la précision du cintrage des tubes en acier. Par conséquent, choisir les bons matériaux, techniques et équipements augmentera vos chances d'obtenir le tube en acier cintré idéal.

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Questions fréquemment posées

Est-il difficile de plier des tubes en acier inoxydable ?

En raison de la dureté du matériau, le cintrage des tubes en acier peut s'avérer complexe. Cependant, choisir le bon fabricant et bien connaître les procédures et les outils permet de simplifier le processus.

Le cintrage des tubes en acier au mandrin est-il meilleur que le cintrage au rouleau ?

La méthode à utiliser dépend de vos besoins de cintrage. Le cintrage au mandrin est adapté aux opérations de cintrage à petit rayon pour éviter l'aplatissement, le pliage et le vrillage. Le cintrage au rouleau, quant à lui, est plus adapté aux tubes plus fins et à grand rayon.

Quels sont les domaines d’application des tubes en acier inoxydable ?

De nombreuses entreprises utilisent des tubes en acier inoxydable à des fins diverses. Ils sont utilisés dans un large éventail d'applications, notamment l'électroménager, les composants automobiles et aéronautiques, l'électronique, les systèmes de tuyauterie, les dispositifs médicaux, etc.