L'étirage est le processus qui convertit l'aluminium moulé ou extrudé en fil, barre, tube ou coque façonnée en tirant le matériau à travers une matrice ou en poussant un poinçon à travers une ébauche serrée. Les deux variantes reposent sur le même principe : le métal est forcé de s'écouler plastiquement à température ambiante, de sorte que la géométrie de l'outil, la réduction par passe et le film lubrifiant déterminent si la pièce ressort saine ou déchirée.
Étirage à froid de tiges, fils et tubes
L’étirage à froid est utilisé pour atteindre une précision dimensionnelle et un état de surface que l’extrusion ne peut pas offrir. La tige et le fil sont étirés avec une tolérance de diamètre étroite et une rectitude améliorée, tandis que le tube sans soudure est étiré sur un mandrin, qui contrôle à la fois le diamètre extérieur et l'épaisseur de la paroi en un seul passage. Le tube en aluminium étiré sans soudure est spécifié selon ASTM B210, et les barres, tiges et fils laminés ou finis à froid - selon ASTM B211. La réduction totale typique du matériau extrudé ou laminé à chaud-à la taille finie est obtenue en plusieurs passes plutôt qu'une, car la charge de traction sur le produit sortant doit rester bien en dessous de sa limite d'élasticité, sinon le matériau se rétrécira et se brisera à la sortie de la filière.
Géométrie des matrices et réduction par passe
La conception des matrices contrôle l’équilibre entre la force d’étirage et la qualité de la surface. Un angle d'approche de la matrice trop raide augmente la contrainte d'emboutissage et augmente le risque de fissuration centrale ; celui qui est trop peu profond augmente la friction et l'usure de la matrice. Pour les tubes en aluminium, un demi-angle d'approche- compris entre 12 et 24 degrés avec une surface d'appui d'environ 30 à 50 % du diamètre fini est un point de départ courant. La réduction par passe est normalement maintenue entre environ 15 et 25 % de la surface pour le tréfilage des tubes et des fils, des réductions plus élevées étant acceptables sur les états plus doux. Le tube étiré au mandrin-peut prendre des réductions plus importantes mais nécessite un contrôle minutieux du mandrin-au-dégagement du tube pour éviter un amincissement de la paroi et des rayures internes.
| Paramètre | Plage de départ typique | Effet en cas de dépassement |
|---|---|---|
| Réduction par pass | 15 - 25 % de la superficie | Rétrécissement ou cassure en sortie de filière |
| Demi-angle d'approche de la matrice- | 12 - 24 degrés | Fissuration centrale ou frottement élevé |
| Longueur du terrain porteur | 30 - 50 % du diamètre | Ramassage de matrice-, incision, force de traction excessive |
| Vitesse de dessin | Fixé par la stabilité du film lubrifiant | Rupture du film et déchirure de la surface |
Lubrification et état de surface
L'aluminium a une forte tendance à adhérer aux outils en acier, le lubrifiant doit donc former un film stable qui sépare les deux surfaces à haute pression. On utilise des huiles minérales pures additionnées d'acides gras, des huiles émulsionnables et des lubrifiants synthétiques, dont la viscosité est adaptée à la vitesse d'étirage et à la température de sortie. La préparation de la surface avant l'emboutissage est aussi importante que le lubrifiant : le matériau est normalement détartré chimiquement ou mécaniquement, et un revêtement de conversion peut être appliqué pour transporter le lubrifiant dans la matrice. Après étirage, le lubrifiant doit être complètement éliminé, car l'huile résiduelle sur le tube et le fil devient une source de porosité lors du soudage ultérieur et de défaut d'adhérence de la laque lors du revêtement.
Recuit intermédiaire et contrôle de la température
Chaque passe d'étirage à froid augmente la densité des dislocations et donc la dureté. Une fois que le matériau a été réduit d'environ 50 à 70 % au total, il doit être recuit avant un nouvel étirage, sinon il se fissurera. Le recuit de processus de l'aluminium est effectué à des températures modérées, généralement de l'ordre de 340 à 380 C pour les alliages courants non -traitables thermiquement-, et l'état O recuit est l'état entièrement recristallisé le plus doux. La passe finale détermine l'état délivré, de O aux désignations durcies de la série H-travail-. Les propriétés mécaniques des -tubes et barres étirés à froid sont spécifiées dans les parties pertinentes des normes de produits, et la norme EN 754-2 couvre les propriétés mécaniques des barres, barres et tubes en aluminium étirés à froid dans le système européen.
Emboutissage profond de tôle dans des conteneurs et des coques
L'emboutissage profond est une discipline distincte dans laquelle un poinçon pousse un flan à travers une matrice pour former une coupelle. Les alliages utilisés diffèrent de ceux utilisés pour les fils et tubes : les 1100, 1200, 3003 et 8011 sont les bêtes de somme pour les récipients en aluminium et les ustensiles de cuisine car ils combinent une faible résistance avec un allongement élevé. La conception de l'outillage se concentre sur le rapport d'étirage, le rayon du poinçon et de la matrice, la force du serre-flan et la lubrification, qui contrôlent tous l'équilibre entre l'amincissement et le froissement. Le earing, la formation de parois inégales provoquée par la texture cristallographique, est contrôlé par le programme de laminage et par le recuit final. Les tests de traction de la pièce finie suivent la norme ASTM B557 ou ASTM E8/E8M, et la formabilité est souvent contrôlée via des tests de valeur r-et de tasse de type Erichsen- pendant le développement.
Foire aux questions
Q:Quelle réduction peut-on réaliser en un seul passage de dessin ?
R : Pour le tréfilage de tubes et de fils, une réduction d'environ 15 à 25 % de la surface de la section transversale par passage est normale. La limite pratique est le point auquel la contrainte d'étirage s'approche de la limite d'élasticité du produit existant.
Q:Pourquoi l'aluminium étiré nécessite-t-il un recuit intermédiaire ?
R : Le travail à froid accumule les dislocations et augmente la dureté jusqu'à épuisement de la ductilité. Un processus de recuit à environ 340 à 380 °C restaure la capacité de subir une réduction supplémentaire sans fissuration.
Q:Quelle norme couvre le tube en aluminium étiré sans soudure ?
R : ASTM B210 couvre les tubes en alliage d'aluminium sans soudure étirés-, et ASTM B211 couvre les barres, tiges et fils en aluminium laminés ou finis à froid-. La norme EN 754-2 donne les exigences en matière de propriétés mécaniques des barres, barres et tubes étirés à froid en Europe.
Q:Quelles qualités sont utilisées pour les-conteneurs en aluminium embouti ?
R : Les alliages 1100, 1200, 3003 et 8011 dominent car ils combinent une faible contrainte d'écoulement avec un allongement élevé. Les qualités traitables thermiquement-sont généralement évitées en cas d'étirages sévères.
Q:Qu’est-ce qui cause des rayures sur la surface dessinée ?
R : Les rayures sont généralement causées par une rupture du film lubrifiant, une absorption d'aluminium dans la matrice ou une plage de roulement trop longue. L'augmentation de la viscosité du lubrifiant ou la réduction de la longueur du cordon résolvent normalement le problème.
Q:Comment l'état final du fil tréfilé ou du tube est-il contrôlé ?
R : La quantité totale de réduction à froid après le dernier recuit détermine la température. La passe finale est dimensionnée pour atterrir dans la bande de trempe H- requise, et des tests de dureté ou de traction confirment le résultat.