Le froissement est un défaut courant lors du processus d’emboutissage des tôles d’aluminium automobile, en particulier lors du traitement de pièces courbes complexes. Ce problème est étroitement lié aux propriétés des matériaux et aux paramètres du processus et peut être évité efficacement en contrôlant avec précision les étapes clés.
La plasticité et l'anisotropie des matériaux sont des facteurs inhérents qui influencent le froissement. L'allongement de la tôle d'aluminium automobile se situe généralement entre 15 % et 25 %. Si la déformation de la pièce emboutie dépasse la limite du matériau, des rides localisées sont susceptibles de se produire. De plus, la structure fibreuse formée lors du laminage provoque une anisotropie, ce qui se traduit par une moindre résistance à la déformation dans le sens du laminage que dans le sens perpendiculaire. Un mauvais positionnement du flan peut provoquer des plis en raison d'une force inégale. Par conséquent, avant l'emboutissage, l'orientation du flan doit être ajustée en fonction du grain laminé de la tôle d'aluminium automobile pour garantir que la direction de déformation primaire s'aligne avec la direction de laminage.
Le réglage de la force à blanc est un paramètre clé pour la prévention des rides. Lors de l'emboutissage d'une tôle d'aluminium automobile, la force du flan doit être adaptée à l'épaisseur du matériau et au degré de déformation, et est généralement contrôlée entre 50 et 300 kN. Pour les feuilles minces de moins de 1 mm d'épaisseur, une force de maintien du flan trop faible peut entraîner un écoulement trop rapide du flan, entraînant des rides ondulées. Trop de force peut augmenter la friction et provoquer des fissures. Un contrôle par étapes de la force de maintien du flan peut être utilisé : en utilisant une faible pression dans les étapes initiales de l'étirage pour faciliter un écoulement fluide du matériau, et en augmentant progressivement la pression dans les étapes intermédiaires pour éviter une accumulation excessive de matériau, réduisant ainsi efficacement le risque de froissement.
L’espace entre le poinçon et la matrice et le rayon du congé doivent être précisément adaptés. Pour l’estampage de tôles d’aluminium automobile, l’écart doit être de 1,1 à 1,2 fois l’épaisseur du matériau. Un espace trop grand peut facilement provoquer des rides lors de la déformation, tandis qu'un espace trop petit peut augmenter la friction et provoquer des rayures sur la surface. Le rayon du coin de la matrice doit être 8 à 10 fois supérieur à l'épaisseur de la feuille. Un congé trop petit augmente la résistance à l'écoulement du matériau, entraînant une accumulation et un froissement localisés du matériau ; trop de congé réduit l'effet de maintien du flan. Pour une tôle d'aluminium automobile de 1,2 mm d'épaisseur, par exemple, il est recommandé que le rayon du coin de la matrice soit de 10 à 12 mm, avec un écart contrôlé entre 1,3 et 1,4 mm.
La conception de la forme et de la taille du flan nécessite une optimisation. Des flans inappropriés peuvent rendre difficile le transfert fluide de l'excès de matériau pendant le processus d'estampage, entraînant des plis. L'analyse de simulation CAE peut prédire les tendances des flux de matériaux et concevoir le flan sous des formes étagées ou incurvées pour éliminer de manière préventive l'excès de matériau. Par exemple, le profil de bord des ébauches de tôle d'aluminium pour les panneaux de portes automobiles doit être ajusté en fonction de la profondeur d'emboutissage afin de garantir un flux de matière équilibré dans toutes les zones, minimisant ainsi le froissement à la source.
Un contrôle coordonné de la lubrification et de la vitesse d’estampage est également essentiel. L'application d'un lubrifiant d'estampage spécialisé (viscosité 20-30 cSt) sur la surface de la tôle d'aluminium peut réduire le coefficient de frottement en dessous de 0,1, atténuant ainsi la résistance inégale à l'écoulement du matériau. La vitesse d'estampage recommandée est de 150 à 250 mm/s. Des vitesses excessives peuvent entraîner un retard de réponse du matériau et des plissements localisés. Des vitesses excessives prolongent le temps de contact et augmentent le risque de défaillance de la lubrification. Pour les pièces présentant des surfaces courbes complexes, un emboutissage à vitesse variable peut être utilisé, réduisant la vitesse dans les zones sujettes au froissement afin de garantir un flux de matière uniforme.
