Le cas du découpage laser dans l'emboutissage automobile

Jul 04, 2023

Le masquage est probablement l'opération de presse la plus dure et la plus violente. Le découpage au laser est une alternative pour les emboutisseurs utilisant des presses à transfert, simples et tandem. Images fournies

Le masquage est probablement l'opération de presse la plus dure et la plus violente. La force du bélier doit être maximale pour percer le métal. La force de percée peut faire des ravages à la fois sur la presse et sur la matrice, laissant des bavures, des bords durcis et des distorsions dans son sillage.

Les effets sont encore plus importants avec des nuances d'acier et d'aluminium à haute résistance plus dures.

Alors que les opérations de matrice progressive continuent d'effectuer le découpage comme première étape de l'opération, les emboutisseurs utilisant des presses de transfert, simples et tandem pour le formage peuvent choisir d'effectuer le découpage comme une opération de découpe au laser.

Compte tenu des coûts d'outillage pour les cycles de changement de modèle de six ans ou moins, ainsi que de l'utilisation accrue des matériaux, le découpage au laser est logique pour des volumes allant jusqu'à 100 000 unités par an. Pour les volumes de modèles de 60 000 unités par an ou moins, le découpage au laser est logique dès le début du lancement initial du véhicule étant donné la possibilité d'éliminer le coût de la matrice de découpage ainsi que la maintenance de l'outillage.

En ce qui concerne le marché des pièces de rechange, le découpage au laser est un slam dunk car il élimine les bobines de refendage pour s'adapter aux matrices principales, car les ébauches peuvent être imbriquées efficacement dans n'importe quelle largeur de bobine. Il élimine également la préparation associée à la préparation et au reconditionnement des matrices qui sont restées inactives pendant une période de temps entre les utilisations.

Il n'y a pas de réponse unique. De nombreux systèmes de découpe laser ont une conception modulaire qui permet d'intégrer plusieurs têtes afin que le système puisse être configuré selon les exigences de l'emboutisseur.

Les parties extérieures typiques du corps, telles que la plupart sont actuellement disposées, peuvent exécuter 12 à 25 coups par minute (SPM) sur une configuration à deux têtes. Les côtés complexes du corps ont tendance à fonctionner dans la plage de 4 à 6 SPM. Certains emboutisseurs ont reconfiguré les ébauches pour augmenter les taux de production, leur permettant de produire des pièces dans la gamme de 30 à 40 SPM. Ceci, cependant, se fait souvent au prix d'une utilisation de matériau et d'un rognage supplémentaire dans les matrices de formage.

Les pièces structurelles internes plus épaisses fonctionnent généralement dans la zone de 6 à 10 SPM, mais les configurations avec six têtes de découpe laser augmenteront ce taux à 30 à 40 SPM.

Toutes les nuances d'acier et d'aluminium sont d'excellents candidats pour le découpage au laser, ainsi que certains matériaux exotiques. Alors que la technologie laser continue de progresser à un rythme incroyable, d'autres matériaux deviennent viables à mesure que les paramètres de coupe pour différents matériaux, tels que les matériaux stratifiés et les composites, et les jauges sont développés. Les épaisseurs sont généralement comprises entre 0,02 pouce (0,5 millimètre) et 0,14 pouce (3,5 mm), car la plupart des systèmes de suppression de laser alimentés par bobine sont configurés avec des lignes d'alimentation par bobine et des lasers à fibre. Mais à mesure que la technologie laser et de nivellement continue de se développer, des jauges de matériaux encore plus épaisses que 0,19 po (5 mm) sont utilisées.

Les ébauches découpées au laser ont une zone affectée par la chaleur (HAZ), qui est la zone entre le bord découpé au laser et l'ébauche. Cependant, avec les vitesses de découpe laser accrues d'aujourd'hui, la ZAT a été considérablement réduite. Pour les matériaux de 0,08 po (2,0 mm) et moins, cette zone est inférieure à 0,008 po (0,2 mm). Le durcissement dans cette zone est inférieur à celui des pièces découpées mécaniquement et la distance entre le bord et la zone non affectée est nettement plus courte.

Les trous découpés au laser ne sont pas sous compression et n'ont donc pas de bords durcis à la presse.

Le découpage mécanique des aciers à haute résistance (HSS) et des aluminiums à haute résistance (HSA) les plus récents utilisés dans les efforts d'allègement des véhicules produit des microfractures tout le long du bord de cisaillement de l'ébauche. Cela se traduit souvent par des taux de rejet élevés pour les ébauches dans le processus de formage. Le masquage laser élimine ce problème.

Différents systèmes de découpe laser à partir de bobines offrent diverses méthodes pour l'élimination des pièces et la séparation des déchets. Dans la plupart des systèmes, le flan fini est prélevé par un robot ou un portique d'empilage à partir de la bande de bobine, laissant le squelette derrière pour être traité. Certains systèmes offrent la possibilité d'enlever les petits morceaux de ferraille en amont.

Pourtant, d'autres systèmes assurent l'élimination des chutes pendant le processus de découpe, quelle que soit la configuration de l'ébauche. Ce type de système permet d'intégrer l'utilisation d'un empilement de style conventionnel dans le système, même avec des flans développés. Certains offrent la possibilité de fonctionner dans l'un ou l'autre de ces modes.

Il est important de faire correspondre les paramètres de coupe avec la qualité et la tolérance des arêtes nécessaires pour l'ébauche finie. La flexibilité des systèmes de découpage au laser pour modifier rapidement les paramètres de différentes caractéristiques est une énorme amélioration par rapport à ce qui doit être fait pour apporter ces mêmes modifications sur une matrice mécanique.

De plus, le dépoussiérage est un élément essentiel pour garder le produit fini propre. Il est essentiel qu'une analyse dynamique du flux d'air soit effectuée pour s'assurer que le mouvement de la poussière et des fines produites pendant le processus de découpe au laser ne se retrouve pas sur la surface de l'ébauche.