Le cas du découpage laser dans l’emboutissage automobile

Le masquage est probablement l’opération de presse la plus dure et la plus violente. Le découpage au laser est une alternative pour les estampeurs 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 dans son sillage des bavures, des bords écrouis et des distorsions.

Les effets s’accentuent encore davantage avec les nuances d’acier et d’aluminium à haute résistance plus dures.

Alors que les opérations de découpe progressive continuent d'effectuer le découpage comme première étape de l'opération, les estampeurs utilisant des presses à transfert, simples et tandem pour le formage peuvent choisir d'effectuer le découpage comme une opération de découpe 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 laser est logique pour des volumes allant jusqu'à 100 000 unités par an. Pour des 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 secondaire, le découpage au laser est un jeu d'enfant car il élimine le refendage des bobines pour s'adapter aux matrices, car les flans peuvent être emboîtés efficacement dans n'importe quelle largeur de bobine. Cela élimine également la préparation associée à la préparation et au reconditionnement des matrices qui sont restées inutilisées pendant un certain 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 du tampon.

Les parties extérieures typiques du corps, telles que la plupart sont actuellement disposées, peuvent exécuter de 12 à 25 coups par minute (SPM) sur une configuration à deux têtes. Les côtés du corps complexes ont tendance à fonctionner dans la plage de 4 à 6 SPM. Certains emboutisseurs ont reconfiguré les ébauches pour augmenter les cadences de production, leur permettant de produire des pièces dans la gamme de 30 à 40 SPM. Cependant, cela se fait souvent au détriment de l'utilisation des matériaux 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 qualités d'acier et d'aluminium sont d'excellents candidats pour le découpage 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 que des jauges sont développées. 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 découpe laser alimentés par bobine sont équipés de lignes d'alimentation de bobine et de lasers à fibre. Mais à mesure que la technologie du laser et de la mise à niveau continue de croître, des jauges de matériaux encore plus épaisses que 0,19 po (5 mm) sont utilisées.

Les flans découpés au laser ont une zone affectée par la chaleur (ZAT), qui est la zone allant du bord découpé au laser jusqu'au flan. Cependant, avec l'augmentation actuelle des vitesses de découpe laser, 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 moindre que pour les 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 compressés et n'ont donc pas de bords durcis sous pression.

Le découpage mécanique des nouveaux aciers à haute résistance (HSS) et des aluminiums à haute résistance (HSA) utilisés dans les efforts d'allègement des véhicules produit des microfractures tout au long du bord de cisaillement du flan. Cela entraîne souvent des taux de rejet élevés pour les ébauches lors du processus de formage. Le masquage laser élimine ce problème.

Différents systèmes de découpage laser à partir de bobines offrent diverses méthodes d'enlèvement des pièces et de 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 bobines, laissant le squelette derrière lui. Certains systèmes offrent la possibilité de retirer les petits morceaux de ferraille en amont.