La machine de formage d'extrémité multiposte termine son cycle pour former une soudure fermée à l'extrémité du tuyau en cuivre.
Imaginez une chaîne de valeur dans laquelle les tuyaux sont coupés et pliés.Dans une autre zone de l'usine, les bagues et autres pièces usinées sont usinées puis envoyées pour être assemblées pour être soudées ou autrement montées aux extrémités des tubes.Imaginez maintenant la même chaîne de valeur, cette fois finalisée.Dans ce cas, la mise en forme des extrémités augmente ou diminue non seulement le diamètre de l'extrémité du tuyau, mais crée également une variété d'autres formes, allant de rainures complexes à des verticilles qui reproduisent les anneaux précédemment soudés.
Dans le domaine de la production de tubes, la technologie de formage des extrémités s'est progressivement développée et les technologies de production ont introduit deux niveaux d'automatisation dans le processus.Premièrement, les opérations peuvent combiner plusieurs étapes de formage de précision des extrémités au sein de la même zone de travail – en fait, une installation terminée.Deuxièmement, ce formage d'extrémité complexe a été intégré à d'autres processus de fabrication de tubes tels que la découpe et le cintrage.
La plupart des applications associées à ce type de formage d'extrémité automatisé concernent la fabrication de tubes de précision (souvent en cuivre, en aluminium ou en acier inoxydable) dans des industries telles que l'automobile et le CVC.Ici, le moulage des extrémités élimine les connexions mécaniques destinées à assurer des connexions étanches pour l'écoulement de l'air ou du fluide.Ce tube a généralement un diamètre extérieur de 1,5 pouces ou moins.
Certaines des cellules automatisées les plus avancées commencent par des tubes de petit diamètre fournis en bobines.Il passe d'abord dans une machine à dresser puis est coupé à longueur.Le robot ou le dispositif mécanique transporte ensuite la pièce pour le façonnage final et le pliage.L'ordre d'apparition dépend des exigences de l'application, notamment de la distance entre le pli et la forme finale elle-même.Parfois, un robot peut déplacer une seule pièce de l'extrémité au cintrage et de retour à la forme finale si l'application nécessite une extrémité de tuyau formée aux deux extrémités.
Le nombre d'étapes de production, qui peuvent inclure des systèmes de formage d'extrémités de tuyaux de haute qualité, rend ce type de cellule plus productif.Dans certains systèmes, le tube passe par huit stations de formage d'extrémité.La conception d'une telle usine commence par comprendre ce qui peut être réalisé avec le moulage d'extrémité moderne.
Il existe plusieurs types d’outils de formage d’extrémité de précision.Poinçons Les poinçons sont des « outils durs » qui forment l'extrémité d'un tuyau, qui réduisent ou élargissent l'extrémité du tuyau jusqu'au diamètre souhaité.Les outils rotatifs chanfreinent ou dépassent du tuyau pour garantir une surface sans bavure et une finition uniforme.D'autres outils rotatifs effectuent le processus de laminage pour créer des rainures, des encoches et d'autres géométries (voir Figure 1).
La séquence de mise en forme des extrémités peut commencer par le chanfreinage, qui fournit une surface propre et une longueur de saillie constante entre le collier et l'extrémité du tuyau.La matrice de poinçonnage effectue ensuite le processus de sertissage (voir Figure 2) en dilatant et en contractant le tuyau, ce qui amène l'excès de matériau à former un anneau autour du diamètre extérieur (OD).En fonction de la géométrie, d'autres poinçons d'estampage peuvent insérer des barbes le long du diamètre extérieur du tube (cela permet de fixer le tuyau au tube).L'outil rotatif peut couper une partie du diamètre extérieur, puis l'outil qui coupe le filetage en surface.
La séquence exacte des outils et des procédures utilisés dépend de l'application.Avec huit stations dans la zone de travail d'une formeuse d'extrémité, la séquence peut être assez étendue.Par exemple, une série de coups forme progressivement une crête à l'extrémité du tube, un coup élargit l'extrémité du tube, puis deux autres coups compriment l'extrémité pour former une crête.Réaliser l'opération en trois étapes permet dans de nombreux cas d'obtenir des perles de meilleure qualité, et le système de formage d'extrémité multi-positions rend possible cette opération séquentielle.
Le programme de mise en forme des extrémités séquence les opérations pour une précision et une répétabilité optimales.Les dernières formeuses d'extrémité entièrement électriques peuvent contrôler avec précision la position de leurs matrices.Mais outre le chanfreinage et le filetage, la plupart des étapes d'usinage des faces sont le formage.La façon dont le métal se forme dépend du type et de la qualité du matériau.
Considérez à nouveau le processus de perlage (voir Figure 3).Comme un bord fermé dans une tôle, un bord fermé ne présente aucun espace lors de la formation des extrémités.Cela permet au poinçon de façonner les perles à l'endroit exact.En fait, le poinçon « perce » une perle d'une certaine forme.Qu’en est-il d’un cordon ouvert qui ressemble à un bord de tôle exposé ?L'espace au milieu du cordon peut créer des problèmes de reproductibilité dans certaines applications – du moins s'il a la même forme que le cordon fermé.Les poinçons peuvent former des cordons ouverts, mais comme il n'y a rien pour soutenir le cordon à partir du diamètre intérieur (ID) du tuyau, un cordon peut avoir une géométrie légèrement différente de la suivante, cette différence de tolérance peut ou non être acceptable.
Dans la plupart des cas, les trames d'extrémité multi-stations peuvent adopter une approche différente.Le poinçon élargit d'abord le diamètre intérieur du tuyau, créant ainsi une ébauche ondulée dans le matériau.Un outil de formage d'extrémité à trois rouleaux conçu avec la forme de cordon négatif souhaitée est ensuite serré autour du diamètre extérieur du tuyau et le cordon est laminé.
Les formeurs d'extrémité de précision peuvent créer une variété de formes, y compris des formes asymétriques.Cependant, le moulage en bout a ses limites, dont la plupart sont liées au moulage du matériau.Les matériaux ne peuvent résister qu'à un certain pourcentage de déformation.
Le traitement thermique de la surface du poinçon dépend du type de matériau à partir duquel la structure est réalisée.Leur conception et leur traitement de surface tiennent compte des différents degrés de friction et d'autres paramètres de formage final qui dépendent du matériau.Les poinçons conçus pour traiter les extrémités des tuyaux en acier inoxydable ont des caractéristiques différentes de celles des poinçons conçus pour traiter les extrémités des tuyaux en aluminium.
Différents matériaux nécessitent également différents types de lubrifiant.Pour les matériaux plus durs comme l'acier inoxydable, une huile minérale plus épaisse peut être utilisée, et pour l'aluminium ou le cuivre, une huile non toxique peut être utilisée.Les méthodes de lubrification varient également.Les processus de découpage et de laminage rotatifs utilisent généralement un brouillard d'huile, tandis que l'emboutissage peut utiliser des lubrifiants à jet ou à brouillard d'huile.Dans certains poinçons, l'huile s'écoule directement du poinçon dans le diamètre intérieur du tuyau.
Les formeurs d'extrémité multipositions ont différents niveaux de force de perçage et de serrage.Toutes choses étant égales par ailleurs, l’acier inoxydable plus résistant nécessitera plus de force de serrage et de poinçonnage que l’aluminium souple.
En regardant de près le formage de l'extrémité du tube, vous pouvez voir comment la machine fait avancer le tube avant que les pinces ne le maintiennent en place.Il est essentiel de maintenir un surplomb constant, c'est-à-dire la longueur de métal qui dépasse du luminaire.Pour les tuyaux droits pouvant être déplacés jusqu'à certaines butées, l'entretien de ce rebord n'est pas difficile.
La situation change face à un tuyau pré-cintré (voir Fig. 4).Le processus de pliage peut allonger légèrement le tuyau, ce qui ajoute une autre variable dimensionnelle.Avec ces réglages, les outils de coupe orbitale et de dressage coupent et nettoient l'extrémité du tuyau pour s'assurer qu'elle se trouve exactement là où elle doit être, comme programmé.
La question se pose : pourquoi, après pliage, on obtient un tube ?Cela concerne les outils et les emplois.Dans de nombreux cas, le gabarit final est placé si près du pliage lui-même qu'il ne reste plus de sections droites que l'outil de presse plieuse puisse saisir pendant le cycle de pliage.Dans ces cas, il est beaucoup plus facile de plier le tube et de le passer à l'extrémité de formage, où il est maintenu dans des pinces correspondant au rayon de courbure.À partir de là, le façonneur d'extrémité coupe l'excédent de matériau, puis crée la géométrie de forme finale souhaitée (encore une fois, très proche du pli à l'extrémité).
Dans d'autres cas, façonner l'extrémité avant le pliage peut compliquer le processus d'étirage rotatif, surtout si la forme de l'extrémité interfère avec l'outil de pliage.Par exemple, serrer un tuyau pour un coude peut déformer la forme d'extrémité précédemment réalisée.Créer des paramètres de pliage qui n'endommagent pas la géométrie de la forme finale finit par poser plus de problèmes que cela n'en vaut la peine.Dans ces cas, il est plus facile et moins coûteux de remodeler le tuyau après le cintrage.
Les cellules de formage d'extrémité peuvent inclure de nombreux autres processus de fabrication de tuyaux (voir Figure 5).Certains systèmes utilisent à la fois le pliage et le formage des extrémités, ce qui est une combinaison courante étant donné la proximité des deux processus.Certaines opérations commencent par former l'extrémité d'un tuyau droit, puis procèdent au pliage avec une traction rotative pour former des rayons, puis retournent à la machine de formage d'extrémité pour usiner l'autre extrémité du tuyau.
Riz.2. Ces rouleaux d'extrémité sont fabriqués sur une déligneuse multi-stations, où un poinçon élargit le diamètre intérieur et un autre comprime le matériau pour former un cordon.
Dans ce cas, la séquence contrôle la variable du processus.Par exemple, étant donné que la deuxième opération de formage d'extrémité a lieu après le pliage, les opérations de coupe de rail et de détourage d'extrémité sur la machine de formage d'extrémité fournissent un porte-à-faux constant et une meilleure qualité de forme d'extrémité.Plus le matériau est homogène, plus le processus de moulage final sera reproductible.
Quelle que soit la combinaison de processus utilisés dans une cellule automatisée (qu'il s'agisse du pliage et du façonnage des extrémités, ou d'une configuration commençant par la torsion du tuyau), la façon dont le tuyau passe par les différentes étapes dépend des exigences de l'application.Dans certains systèmes, le tuyau est introduit directement depuis le rouleau via le système d'alignement jusqu'aux poignées de la cintreuse rotative.Ces colliers maintiennent le tuyau pendant que le système de formage d'extrémité est mis en place.Dès que le système de formage des extrémités termine son cycle, la cintreuse rotative démarre.Après le pliage, l'outil coupe la pièce finie.Le système peut être conçu pour fonctionner avec différents diamètres, en utilisant des matrices de poinçonnage spéciales dans la formeuse d'extrémité et des outils empilés dans les cintreuses rotatives à gauche et à droite.
Cependant, si l'application de cintrage nécessite l'utilisation d'une rotule dans le diamètre intérieur du tuyau, le réglage ne fonctionnera pas car le tuyau introduit dans le processus de cintrage provient directement de la bobine.Cet agencement ne convient pas non plus aux tuyaux pour lesquels une forme est requise aux deux extrémités.
Dans ces cas-là, un dispositif associant transmission mécanique et robotique peut suffire.Par exemple, un tuyau peut être déroulé, aplati, coupé, puis le robot placera la pièce coupée dans une cintreuse rotative, où des mandrins à bille peuvent être insérés pour empêcher la déformation de la paroi du tuyau pendant le cintrage.De là, le robot peut déplacer le tube plié dans le façonneur d'extrémité.Bien entendu, l’ordre des opérations peut changer en fonction des exigences du travail.
De tels systèmes peuvent être utilisés pour une production en grand volume ou un traitement à petite échelle, par exemple 5 parties d'une forme, 10 parties d'une autre forme et 200 parties d'une autre forme.La conception de la machine peut également varier en fonction de la séquence des opérations, notamment lorsqu'il s'agit de positionner les dispositifs et de prévoir les dégagements nécessaires pour les différentes pièces (voir Fig. 6).Par exemple, les clips de montage dans le profilé d'extrémité qui reçoit le coude doivent avoir suffisamment d'espace pour maintenir le coude en place à tout moment.
L'ordre correct permet des opérations parallèles.Par exemple, un robot peut placer un tuyau dans un formeur d'extrémité, puis, lorsque le formeur d'extrémité effectue un cycle, le robot peut introduire un autre tube dans une cintreuse rotative.
Pour les systèmes nouvellement installés, les programmeurs installeront des modèles de portfolio de travail.Pour le moulage en bout, cela peut inclure des détails tels que la vitesse d'avance de la course du poinçon, le centre entre le poinçon et la pince, ou le nombre de tours pour l'opération de laminage.Cependant, une fois ces modèles en place, la programmation est rapide et facile, le programmeur ajustant la séquence et définissant initialement les paramètres en fonction de l'application actuelle.
De tels systèmes sont également configurés pour se connecter dans un environnement Industrie 4.0 à des outils de maintenance prédictive qui mesurent la température du moteur et d'autres données, ainsi qu'à la surveillance des équipements (par exemple, le nombre de pièces produites sur une certaine période).
À l’horizon, le casting final n’en deviendra que plus flexible.Encore une fois, le processus est limité en termes de pourcentage de déformation.Cependant, rien n’empêche les ingénieurs créatifs de développer des dispositifs de mise en forme d’extrémité uniques.Dans certaines opérations, une matrice de poinçonnage est insérée dans le diamètre intérieur du tuyau et force le tuyau à se dilater dans des cavités à l'intérieur du collier lui-même.Certains outils créent des formes d'extrémité qui s'étendent à 45 degrés, ce qui donne une forme asymétrique.
La base de tout cela réside dans les capacités du façonneur d'extrémité multi-positions.Lorsque les opérations peuvent être réalisées « en une seule étape », il existe diverses possibilités de mise en forme finale.
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Heure de publication : 08 janvier 2023