Estampage / Refoulement

L’estampage — également appelé refoulement — est l’opération de formage à froid dans laquelle une portion d’un lopin de fil est comprimée axialement, provoquant l’écoulement radial vers l’extérieur du métal et la formation d’une section transversale plus grande. C’est l’opération caractéristique de la fabrication de fixations : la formation d’une tête de boulon, d’une tête de vis, d’une bride ou de tout autre élément élargi à l’extrémité d’une pièce.

Principe de base

Une longueur définie de fil — la portion de tête — dépasse au-delà de la face de la matrice. Le poinçon frappe cette longueur en saillie, la comprimant entre la face du poinçon et la face de la matrice. Comme le matériau ne peut pas s’écouler vers l’arrière (la matrice le contient) et que le fil ne peut pas flamber (si le rapport L/D est contrôlé), le métal s’écoule vers l’extérieur, remplissant la cavité de tête.

La contrainte critique est le rapport L/D — le rapport de la longueur non soutenue du fil à estamper sur son diamètre :

• L/D ≤ 2,3 — estampage en un seul coup sans risque de flambage
• L/D de 2,3 à 4,5 — nécessite une préforme conique au premier poste pour rassembler le matériau, puis un estampage de finition au second
• L/D > 4,5 — nécessite trois étapes ou plus

C’est pourquoi les poinçonneuses progressives multi-postes existent : pour traiter les grands rapports L/D en rassemblant et en formant progressivement le matériau sur plusieurs postes.

Estampage ouvert vs estampage fermé

• Estampage ouvert : le matériau de tête n’est pas confiné latéralement pendant le formage. Produit une tête en disque simple ou en dôme. Le diamètre est déterminé par le volume de matière et la géométrie du poinçon.
• Estampage fermé (confiné) : la cavité de tête est entièrement fermée par un insert de matrice. La forme de la tête est entièrement définie par la cavité — têtes hexagonales, têtes à bride ou tout autre profil spécifique. Nécessite une force plus importante qu’un estampage ouvert.

Applications typiques

• Têtes de boulons (hexagonales, à bride, à empreinte, rondes)
• Têtes de vis (cylindriques, fraisées, bombées)
• Têtes de rivets
• Formations de brides sur arbres et goupilles
• Toute géométrie nécessitant un diamètre plus grand à une extrémité de la pièce

Force de frappe

La force nécessaire pour réaliser un estampage est exprimée en force de frappe (ou kilonewtons). Elle dépend de :

• Volume de matière à estamper
• Contrainte d’écoulement du matériau (dureté et résistance à la traction du fil)
• Degré de confinement (ouvert vs fermé)
• Nombre de coups

La sélection de la machine doit garantir que la force de frappe totale sur tous les postes ne dépasse pas la capacité nominale de la machine. Les machines Manzoni vont de 70 t (MA) à 700 t (MF), couvrant toute la gamme des petites fixations de précision aux pièces structurelles lourdes.

Relation avec la technologie Manzoni

Le Manzoni Slow Motion Ram® est particulièrement précieux lors du réglage de l’outillage d’estampage. En activant le mode de déplacement lent, l’opérateur peut faire avancer le coulisseau vers les matrices à très faible vitesse — en vérifiant que le poinçon et la matrice sont correctement alignés avant de passer à la vitesse de production. Cela est critique avec l’outillage d’estampage fermé, où un poinçon mal aligné peut détruire la matrice dès le premier coup.