République Tunisienne Université de Carthage

*** ***
Ministère de l’Enseignement Supérieur École Nationale d’Ingénieurs de Bizerte
et de la Recherche Scientifique

ACTIVITE EN MODE PROJET

Présenté à

L’École Nationale d’Ingénieurs de Bizerte

Réalisés par :

Seif Eddine HABBACHI

Rayen LAABIDI

Nawfel SALHI

Mise en forme des tôles

Année Universitaire : 2018/2019

 Introduction générale

Les procédés de mise en forme est l'une des technologies les plus vitales de l'industrie.
Récemment, la demande de pièces en tôle de formes et de propriétés différentes a
considérablement augmenté en raison du développement des industries modernes. Ce domaine
implique un large éventail de processus permettant de fabriquer des pièces à des fins très
diverses, et d’utiliser pratiquement l’intégralité des matières premières mises en œuvre.
Cette recherche bibliographique introduit au préalable le domaine de mise en forme des toles,
certains exemples des procédés les plus répandus et souligne les limites de l’emboutissage
comme étude de cas de l’un de ces procédés.
Le premier chapitre intitulé « mise en œuvre des toles » présente les différents matériaux dont
se composent les toles et leurs types en donnant les caractéristiques de chacune.
Le deuxième intitulé « les procédés et outillages » présente chacune de l’emboutissage,
hydroformage, le pliage du côté outillage et déroulement.
Le troisième intitulé « Limites du procédé de l’emboutissage » expose les principaux défauts
dans les toles emboutissables et leurs origines.
 CHAPITRE 1 :

Mise en œuvre des Tôles

Introduction
La norme française NFA40-001 (10-84) définit la tôle comme : « un produit plat laminé en
laissant libre la déformation des rives, livré en feuilles planes, les rives étant brutes de laminage
ou cisaillées ».
Ce Produit de bonnes qualité, il est essentiel de connaître le caractéristiques formage ou aptitude
au formage du matériau en feuille(tôles) dans les conditions dans lesquelles il est formé.

La formabilité fait référence à la capacité d'une tôle être déformé dans une forme désirée tout
en maintient l’intégrité structurelle sans déchirement, flambage et rides, éclaircies excessives.

Les matériaux les plus courants pour le formage de feuilles inclure différents types de tôles
d'acier, aciers inoxydable, aluminium et ses alliages et magnésium alliages.

I. Matériaux
1. Aciers

L’acier est un alliage métallique de couleur argentée contenant généralement plus de 98% de
fer et du carbone en faibles proportions (généralement entre 0.002 et 0.5%).
L’acier peut aussi contenir des petites quantités d’une série d’autres éléments chimiques tel le
manganèse, le chrome, le silicium et le niobium, en modifiant légèrement la composition
chimique et en contrôlant le cycle thermique pendant le laminage, il est possible de faire varier
fortement les propriétés mécaniques de l’alliage.
 Aciers à haute résistance avancés (AHSS)

Qui sont une catégorie importante d'aciers en feuilles pour la réduction de poids dans l'industrie
automobile, En outre, cet apte donner des contraintes de flux de divers alliages de tôle sous
chargement biaxial basé sur le gonflement visqueux de pression (VPB), également appelé test
de gonflement hydraulique

 Aciers en feuilles à faible teneur en carbone

Les aciers sont les matériaux en feuille les plus utilisés en raison de leur force relative, bon
formabilité, et coût modéré.
Ils fournissent également une large gamme de propriétés mécaniques, à partir de 200 MPa à des
niveaux de résistance modérée 300 MPa avec une excellente ductilité des forces supérieures à
1400 N pour certains types de faible alliage et haute résistance Aciers (HSLA).

Les tôles d’acier sont fournies sur une large gamme de compositions chimiques, mais la grande
majorité sont des aciers non alliés à faible teneur en carbone choisis pour applications
d'estampage, telles que les carrosseries d'automobiles.

Les compositions chimiques sont 0,03 à 0,10% C, 0,15 à 0,50% de Mn, 0,035% de P (max) et
0,04% S (max).

 La classification des tôles d'acier

Cette classification peut être basée sur :

- Compositions chimiques (carbone ordinaire, faible alliage, acier inoxydable, etc.)
- Niveau de résistance requis (comme spécifié dans ASTM normes)
- Méthode de finition (laminage à chaud, laminage à froid, etc.)

Les aciers à faible teneur en carbone sont les plus couramment utilisés la tôle en raison de son
faible coût et de sa bonne formabilité.

a. Production

Le fer utilisé pour faire de l’acier provient pour 60% de minerai que l’on réduit à l’aide de
charbon dans les hauts-fourneaux.
Les 40% restants proviennent du recyclage des ferrailles qui sont refondues principalement
dans des fours électriques.
L’acier est mis à nuance à l’aciérie avant d’être coulé en continu. Il est ensuite laminé sous
forme de tôles, de poutrelles ou de fils. Une usine intégrée produit environ 4 à 6 millions de
tonnes d’acier par an.
 b. Avantages de l’acier
Propriétés mécaniques remarquables.
- Caractéristiques ajustables en fonction de l’application : par exemple, la limite élastique
peut varier d’un facteur 20 entre l’acier pour emboutissage profond (canettes) et le fil «
steel cord » de la carcasse radiale des pneus.
Avec un tel fil, s’il avait un diamètre de 2 mm, on pourrait soulever une masse de 1 tonne !
- Matériau magnétique.
- Complètement recyclable sans perte de qualité.
- Réserves minières quasiment inépuisables.
- Prix assez bas.

c. Inconvénients de l’acier
• Corrosion : L’acier nu rouille, mais des solutions sont à présent disponibles comme les
revêtements organiques (peinture) ou métalliques (galvanisation). La plupart des voitures
sont ainsi garanties 12 ans contre la corrosion. Pour les applications les plus délicates on
choisira l’acier inoxydable.
• Densité élevée, mais ce « problème » est le plus souvent compensé par le niveau élevé
des propriétés mécaniques qui permet d’utiliser des épaisseurs plus fines.
 Propriétés :
• Densité : 7.85 g/cm³
• Point de fusion : 1500°C
• Module de Young : ~200 GPa
• Conductivité thermique : 90W.m-1. K-1
• Limite élastique : 100 à 4000 MPa

2. Cuivres et Alliages de Cuivre

Le cuivre est un métal rougeâtre caractérisé par son excellente conductivité électrique et qui est
donc surtout utilisé pour les câbles électriques. C’est un métal ductile et résistant à la corrosion,
employé également en plomberie (tuyaux pour le gaz et l’eau) et en construction.
Il tire son nom du latin Cuprum, lui-même dérivé de Cyprium, le nom latin de l’île de Chypre
d’où il était extrait à l’époque.
La production mondiale de cuivre s’élevait en 2004 à 14.6 millions de tonnes (3e métal le plus
produit après le fer et l’aluminium). Les principaux pays producteurs de minerai sont le Chili
et les États-Unis.

a. Production
Le cuivre métallique existe à l’état natif. Cependant, il est essentiellement présent dans la nature
sous forme de composés et en particulier de sulfures comme la chalcopyrite (CuFeS2) et la
chalcocite (Cu2S). Les minerais sont assez pauvres puisqu’ils contiennent généralement moins
de 1% de cuivre. Après évacuation physique de la gangue on obtient un minerai enrichi à 25%
environ. Ensuite, des traitements thermiques dans l’air permettent d’obtenir du cuivre
métallique par réduction des sulfures. La pureté de ce cuivre est de 99% environ. Un raffinage
supplémentaire par voie électrolytique permet d’atteindre des puretés de 99.99%. Les impuretés
telles que l’or, l’argent et le platine qui sont insolubles dans l’électrolyte, sont bien évidemment
récupérées.
Après raffinage électrolytique, les blocs de cuivre peuvent être laminés sous forme de tôles ou
tréfilés sous forme de fils. Le cuivre est vendu à l’état écroui (dur) ou à l’état recuit (malléable)
 b. Alliages de cuivre
Il existe de nombreux alliages contenant du cuivre. Parmi ceux-ci, citons le laiton (alliage
cuivre-zinc) et le bronze (alliage cuivre-étain). Ces alliages sont plus durs que le cuivre pur. Le
laiton est beaucoup utilisé pour les instruments de musique et pour l’usinage de pièces de
plomberie tandis que le bronze qui fût jadis très important (souvenez-vous de l’âge du bronze)
est aujourd’hui essentiellement utilisé en sculpture.

Exemples d’utilisation des alliages de cuivre

Propriétés
•Densité :8.96 g/cm³
•Point de fusion :1084°C
•Module de Young : ~120 GPa
•Résistivité :(20°C) 16.78 nΩ.m
•Conductivité thermique : 400W.m-1. K-1
•Limite élastique :50 - 80 MPa (recuit) – 300-400 MPa (écroui).
•Défaut : Faible résistance au fluage => il faut resserrer régulièrement les vis qui maintiennent
les fils en cuivre (dans les disjoncteurs par exemple) afin d’éviter les mauvais contacts qui
donnent lieu à des échauffements importants.

3. Alliages de magnésium

Les alliages de magnésium sont des candidats importants pour matériaux structurels légers.

Elles sont utilisées dans certaines applications de l'industrie automobile et les industries
aérospatiales et pour les machines industrielles.
Les alliages en feuille de magnésium sont difficiles à forme à la température ambiante,
Cependant ils possèdent excellent comportement de formage à des températures élevées

La température joue un rôle important dans la détermination les propriétés mécaniques,

notamment résistance à la traction et limite d'élasticité des alliages de magnésium.

 Facteurs influençant la formabilité Alliages du magnésium

- Les contraintes d'écoulement sont influencées par la température de formage.
- Les stress et les souches dépendent fortement de la température de formage.
- Les températures élevées contribuent à améliorer ductilité et donc capacité de
formabilité.
4. Alliages légers (alliage d’aluminium)

L’aluminium est un métal de couleur argentée caractérisé par sa faible densité. Ce matériau est
également ductile et résistant à la corrosion grâce à une mince couche d'oxydation de 5 à 10 nm
(1nm= 0.000001 mm) qui se forme rapidement quand on l'expose à l'air et qui empêche la
corrosion de progresser sans cette couche d'oxyde protectrice, l’aluminium serait impropre à la
plupart de ses applications.
Il est possible d'augmenter artificiellement l'épaisseur de cette couche d'oxydation par
anodisation, ce qui permet d'augmenter la protection et de décorer les pièces en colorant la
couche d'oxyde.
La production mondiale d’aluminium s’élevait en 2006 à 45 millions de tonnes, ce qui en fait
le premier matériau non ferreux.
a. Application
L'aluminium est largement utilisé dans des avions modernes et dans une large mesure dans
l’industrie automobile en raison de sa haute résistance rapport de poids.

Les alliages d'aluminium couramment utilisé dans les avions et autres aérospatiaux les
structures sont 7075, 6061, 6063, 2024 et 5052. 6111, A6022 et A6016 sont généralement
utilisé dans les panneaux de carrosserie automobile.

Les feuilles d’aluminium sont des panneaux automobiles largement utilisés et pièces
structurelles.

Ils sont également utilisés en chaleur isolateurs et protecteurs de réservoirs de carburant, qui
isolent la chaleur et le bruit et protéger les corps de la saleté, et dans les couvercles de
collecteur d’échappement dans les compartiments moteur.
 b. Caractéristique d’alliage d’aluminium

L’aluminium primaire est généralement allié à un autre métal tel le cuivre, le magnésium, le
silicium ou le manganèse suivant le type de propriétés recherchées. Il y a donc différentes
familles d’aluminium. Les teneurs en éléments d’alliage sont de l’ordre de 1 à 8 %. Suivant les
qualités, l’aluminium peut être moulé, laminé, tréfilé ou extrudé.
L’aluminium pur se recycle très facilement : il peut être refondu à condition qu’il ne soit pas
trop fin (ainsi le papier « alu » utilisé en cuisine ne peut pas être refondu car il s’oxyde trop
rapidement). Par ailleurs, il est également nécessaire d’identifier et de séparer les différentes
familles d’aluminium avant refusion, ce qui complique le recyclage. Cependant, le recyclage
de l’aluminium permet de réaliser d’importantes économies d’énergie.

Propriétés :
• Densité : 2.7 g/cm³
• Point de fusion : 660°C pour le métal pur
• Module de Young : ~70 GPa
• Résistivité : (20°C) 3-6 nΩ.m
• Conductivité thermique : 240 W.m-1. K-1
• Limite élastique : 100-400 MPa (suivant les alliages – 20 MPa pour le métal pur).

II. Types de Tôles

1. Tôle mince
On entend par tôle un produit métallique plat, qui peut se présenter sous forme de feuilles ou
de bobines.

2. Plaque ou Tôle forte

La tôle forte ou plaque a une épaisseur supérieure à 4.76 mm et peut aller jusqu’au 200 mm.
a. Applications
La tôle forte est utilisée dans toutes les branches de l’industrie :

 Chaudronnerie, ponts, charpentes métalliques, réservoirs, chaudières, etc. ;

 Construction navale ;

 Plates-formes de forage ou d’exploitation de produits pétroliers en mer ;

 Mécano-soudure.

3. Tôle multicouche
Il s’agit de produits élaborés pour répondre à des besoins complexes, qui peuvent être :
- protéger l’élément intérieur d’agressions néfastes ;
- conférer à l’ensemble des propriétés particulières (insonorisation, résistance, rigidité).
b. Protection
On citera deux exemples assez connus :
-les tôles calaminées ou plaquées par explosion, dans lesquelles on recouvre une âme
généralement appelée à conférer la résistance (acier au carbone ou allié) par un plaquage d’acier
inoxydable destiné à protéger de milieux très agressifs. Le but peut aussi être purement
économique en réduisant la consommation de produit noble. Le formage de ces matériaux
dépend essentiellement de celui du métal de base et de son épaisseur. Il est souvent assez limité.

-les tôles Triplex, constituées d’une âme en acier ductile recouverte de deux couches d’un acier
au carbone tenace mais assez fragile. Ce produit original a une application unique : les versoirs
de charrues pour lesquels l’âme procure la résistance aux chocs et les parements apportent la
résistance à l’usure. Le formage n’est possible qu’à chaud (cintrage, pliage).
 4. Tôles sandwiches
La base métallique peut être constituée par des tôles d’acier ou d’alliage d’aluminium. Elles
connaissent un certain développement par les possibilités d’allégement qu’elles confèrent. On
peut distinguer trois types principaux :
- Les tôles à usage acoustique, qui sont constituées de deux tôles en acier (0,3 à 1 mm), séparées
par un mince film collé de polymère (de 30 à 100μm). Ces produits amortissent les vibrations
propres de la tôle par cisaillement plastique du polymère. Ils permettent d’éviter l’emploi
d’amortissants lourds (genre goudrons). Leur mise en forme est assez facile (emboutissage de
pièces complexes), mais nécessite la prise en compte d’un certain nombre de particularités liées
à la présence d’un constituant faible entre deux parements métalliques : dédoublement si l’on
plie trop près du bord de la pièce, retour élastique parfois marqué et formation d’un défaut de
forme particulier répondant au nom poétique d’aile de mouette (courbure adjacente aux plis) ;
— les tôles sandwiches rigides qui reprennent, en le simplifiant, le principe bien connu des nids
d’abeilles. Deux parements métalliques (acier ou aluminium) sont séparés l’un de l’autre par
des intercalaires en métal, carton ou même tissus rigidifiés, conférant ainsi une grande inertie
au produit. La mise en forme est réduite à son plus simple degré : pliage après découpe d’un
des parements et enlèvement d’une partie de l’intercalaire ;
— les tôles stratifiées, alternant des couches d’alliage d’aluminium à haute résistance et des
couches de fibres aramides noyées dans un adhésif. Ces produits ont des propriétés
Exceptionnelles mais nettement directionnelles
Chapitre 2

Les Procèdes et outillages

I. Introduction
Les techniques de mise en forme des matériaux sont pour objectif de donner une forme
déterminée du matériau tout en lui imposant une certaine géométrie afin d’obtenir un objet
ayant les propriétés souhaitées.
On s’intéresse que sur le mise en forme des tôles ce dernier est un produit métallique plat, qui
peut se présenter sous forme de feuilles ou de bobines.

Les principaux modes de formage des produits tôles dans un ordre de difficulté croissante, tant
en termes de besoin de ductilité que de complexité de mise en œuvre : cintrage (Formage des
tôles fortes), le pliage, le profilage, le repoussage (Formage des tôles fortes), l’hydroformage,
le fluotournage, le formage par explosion de plus L’emboutissage (Aptitude à l’emboutissage
des tôles minces), le formage dans le domaine superplastique.

II. Pliage
1. Procédes de pliage

Le pliage est une opération de mise en forme par déformation permanente de tôles. Cette
opération est effectuée à froid, elle consiste à donner la forme désirée à des tôles planes dont
L’épaisseur dépasse rarement 5mm. Pour atteindre la déformation plastique des toles, il faut
que les contraintes dépassent la limite élastique pour que la déformation reste permanente
suivant plusieurs lignes droites.

Le pliage peut être réalisé par rotation d’un outil pivotant (figure a) ou sur une presse plieuse
en utilisant un poinçon et une matrice (Figure b).

2. Différents techniques de pliage

Il y a deux types de pliage, en ''V'' et en ''U'‘, le plus utilisé c'est le pliage en ''V''et ce dernier
également subdivisé en deux :

a. Pliage en l’aire

C’est cette technique qui est la plus fréquemment utilisée dans l’industrie de plus la forme des
outils, poinçons et matrices n’a pas d’importance, on utilise, en effet, uniquement les deux
arêtes de la matrice et l’arête du poinçon pour obtenir le pliage.

Avec de tels outils, c’est la profondeur de pénétration du poinçon dans la matrice qui détermine
l’angle de pliage.
 b. Le pliage en frappe

Ce procédé est utilisé généralement pour des tôles d’épaisseur de 0 à 2 mm, dans ce procédé
poinçon et matrice doivent parfaitement coïncider.

Le poinçon entraîne les deux branches au plus jusqu’au contact des forces intérieures de la
matrice, il résulte un écrouissage de la zone pliée et l’angle est égale à celui de vé

Ainsi si l’on veut, dans un matériau courant, obtenir un angle de 122°, les poinçons et matrices
seront usinés à 122°.

c. Pliage sur élastomère

Ce procédé consiste à remplacer la matrice en métal par un coussin élastique en caoutchouc
Enchâssé dans un support métallique.
Le pliage à l’aide d’un outil élastique convient particulièrement à la mise en œuvre des tôles
minces ayant reçues un traitement superficiel, cette technique a l’avantage de ne jamais marquer
la tôle, et nécessite des efforts très importants
 3. Outillages

Les outils utilisés pour le pliage sont en acier traité, et ils sont classés en deux catégories
 Outils simples : de formes très variées, ils sont les plus utilisés en tôlerie, chaudronnerie.
 Outils combinés : ils peuvent effectuer plusieurs opérations simultanées ; ces outils sont
très spécialisés et coûteux.
a. Pliage en V

Outillage simple, le poinçon est fixé sous le coulisseau de presse, la matrice sur la table.
Un éjecteur facilite la récupération de la pièce et drageoir positionne le flan sur la matrice

b. Pliage en U

Ces sont deux plis parallèles sont produits dans la même opération.
Un support est souvent utilisé sous le poinçon pour forcer la bande à maintenir le contact
avec le poinçon en bas pendant la flexion.

Un support force d'appui d'environ 25% de la flexion la force est nécessaire pour garder la
feuille en contact contre la matrice.
 c. Pliage en Curling

Le curling donne de la rigidité à la pièce en Augmentant le moment d'inertie aux extrémités et

offrant des bords arrondis lisses.

Dans le premier exemple le bord de la tôle est plié dans la cavité d'un poinçon, dans le deuxième
exemple de la figure, le bord circulaire de la pièce emboutie initiale est courbé par un outil, qui
intègre de la cavité de matrice.

d. Pliage en équerre

La zone pliée produit un effet de chasse qui doit être compensé par une surface de réaction
l’aile la plus courte qui celle qui doit être relevée

e. Pliage en Z

L’outil utilisé est simple et peu coûteux mais fournissant des pièces peu précises.

Les ressorts sont calculés pour qu’au cours de la descente, le pliage s’effectue en premier lieu

En (a) sur l’arête de l’éjecteur, puis en (b) lorsque la serre flan vient en butée sur son support.
III. Emboutissage
1. Principe

L’emboutissage est un procédé de formage par déformation à chaud ou à froid des métaux
visant à transformer une tôle en une pièce plus ou moins creuse de surface non développable.
Il est effectué sur une presse au moyen d’un outillage qui comprend deux pièces principales :
le poinçon et la matrice.

Le poinçon a la forme intérieure de la pièce à obtenir et la section de la matrice est Semblable

à celui du poinçon. Pendant l’opération d’emboutissage, le flan est exposé à la fois Aux forces
radiales et tangentielles ou de combinaison variable.

 Outils à simple effet : configuration la plus simple, composée principalement d’une

matrice et d’un poinçon.
 Outils double effet : comprend en plus de l’outil simple effet, un serre-flan.

L’outillage utilisé en emboutissage comprend :

 Un poinçon : coulissant plus ou moins vite sur l’axe vertical, et déformant la tôle.
 Une matrice : elle serre d’appui à la tôle et lui donne la forme extérieure finale au
retour élastique prés.
 Un serre flan : Son rôle est de maintenir plus ou moins le flan lors d’une opération
d’emboutissage afin d’assurer un écoulement homogène du métal et prévenir les
risques de plis ou autres défauts d’emboutissage.
 2. Procédés d’emboutissage

Il existe deux procédés d’emboutissage suivant la forme de pièce à obtenir :

a. Emboutissage en expansion

Si la pièce a une forme complexe mais de faible profondeur on peut bloquer le flanc entre serre
flan et matrice, si besoin est avec des joncs. La tôle ne se déforme alors que sur le poinçon en
S’allongeant dans une ou plusieurs directions et en s’amincissant.

b. Emboutissage en rétreint

Si la pièce a une forme cylindrique droite (base circulaire ou quelconque) de forte profondeur
on laisse glisser le flan entre serre-flan et matrice, la déformation sur le poinçon est limitée aux
Rayons de poinçon, la majeure partie de la déformation se fait par rétrécissement sur la matrice

3. Techniques d’emboutissage
 a. L’emboutissage à froid
Cette technique consiste à former une pièce à température ambiante, elle est principalement
utilisée sur un outillage double effet mais peut aussi l’être sur un outillage simple effet dans le
cas où les emboutis sont peu profonds ou s’ils nécessitent peu d’effort de serrage.
Ce type de formage permet d’obtenir une meilleur précision dimensionnelle, limite les coûts et
évite la formation d’oxyde.
Néanmoins, l’épaisseur des tôles à emboutir ainsi que les caractéristiques mécaniques sont à
l’origine des limitations de cette technique.
En effet, il devient nécessaire pour les grandes épaisseurs d’effectuer l’emboutissage en
plusieurs passes.

b. L’emboutissage à chaud
Principalement utilisé sur presses hydrauliques simple ou double effet, le formage de fonds de
réservoir en acier est le plus important domaine d’application, cette technique facilite la
déformation du matériau, permet l’emboutissage de pièces profondes par chauffage du flan (et
de la matrice) et évite l’écrouissage et la formation de contraintes résiduelles.
4. Outillages utilisés
a. Le jeu entre le poinçon et la matrice

Lorsque le jeu entre le poinçon et la matrice est théoriquement égal à l’épaisseur de la tôle, il
se produit une augmentation de l’épaisseur de la paroi.

L’augmentation de ce jeu a une influence favorable sous l’effet du poinçon mais entraîne
certains inconvénients tels que :

 La détérioration du profil de la paroi.

 Déviation du poinçon entraînant la formation de languettes sur le bord de l’embouti.
 Apparition de plis sur la paroi de l’embouti

Si l’épaisseur du flan est plus grande que le jeu qui existant entre le poinçon et la Matrice, il

se produit un écrasement et un amincissement indésirables de la paroi.

b. Le rayon sur la matrice

Ce paramètre a une très grande importance autant pour la qualité de l’embouti que pour la
répartition des forces, Pour r = 0 on a un déchirement du flan et pour r =D-d/2 on a la formation
de plis
 c. Le rayon sur le poinçon (Rp)

La partie de la tôle qui se trouve en contact avec le rayon trop faible de poinçon subie une
Diminution d’épaisseur (1), après emboutissage, le défaut se retrouve sur la surface latérale de
L’embouti (2). Le rayon (Rp) est limité entre 5e et 10

IV. Profilage
1. Description
Le profilage à froid est un processus de mise en forme en continu qui permet, à partir de tôles
planes en feuilles ou en bobine, d’obtenir des produits de section constante, appelés profilés.
Ces profilés peuvent être divisés en trois grandes familles :
Les profilés larges
Les tubes
Les profilés étroits

2. Le procédé de profilage des tôles

Le profilage est un procédé de pliage par étapes successives au moyen d’une profileuse à chaque
étape de pliage correspond une station de profilage équipée d’un jeu de galets dans Lesquels la
tôle pénètre pour y être mise en forme les produits profilés sont réalisés à partir de tôles planes
en feuille ou en bobine, de largeur constante, sans limitation dans leurs caractéristiques
mécaniques
Il permet de la réalisation des pièces dont les sections sont très variées (forme en U, C, Z, L,
W, glissières de siège, pare-chocs automobiles)
C’est un procédé utilisé par tous les secteurs de l’industrie (automobile, électroménager,
bâtiment, ...)
Plus généralement, le profilage d’un produit sur une machine définie est essentiellement caractérisé
par

 La fleur de profilage
 Le nombre de passes ou de têtes utilisées (cette valeur est définie indirectement par la
fleur de profilage)
 La distance entre les têtes de la profileuse
 La position du plan de profilage (C’est à dire la position verticale de la tôle dans la
profileuse)
- Le jeu entre les galets
- La lubrification

3. Différents types de profileuses présentes sur le marché

Plusieurs types de profileuses existent, Elles varient en général selon leur type de commande
Pouvant être manuelle ou automatique.
Les machines à profiler se caractérisent par leur dimension, leur hauteur de travail, leur
alimentation, et leur avancement.
Parmi les profileuses existantes : les profileuses de gouttière, les profileuses à cardans, les
Profileuses à couvertine, les profileuses à pince.
 4. Outillage de profilage

Un outillage de profilage, est un ensemble de galets qui compose cette outillage.

Ils peuvent être soit en acier « Z 200 C 12 », « Z 160 CDV 12 », « Ampco Métal », ou en acier
« Prétraité ».
L’outillage de profilage, est monté sur une machine appelée « Ligne de profilage à froid » ou
aussi appelé « Profileuse », pour la fabrication des profilés, soit en acier, inox, aluminium,
prélaqué, cuivre, zinc.
Cette outillage de profilage peut être composé de galets de forme simple, ou de forme très
complexe.
Les diverses formes des galets qui compose cette outillage de profilage, peuvent être soit
terminées avant le traitement thermique « trempe » des galets, ou terminées après trempe,
suivant la qualité du profilé à obtenir.
5. Techniques du profilage
Le profilage est une technique qui à pour but la déformation en continu par formage à froid à
partir de métal en feuilles ou en bobines.
La machine utilisé est une profileuse, possédant diverses têtes de profilage (galets supérieur-
galets inférieur) de 6 à 30 têtes environ suivant les cas.

Figure 1 : Lignes et Tête de ligne de profilage acier piquets Julien figure2 : Galets de ligne de
profilage
 6. Types de profilés

Les divers types de profilés en acier, aluminium, inox, prélaque, titane, cuivre, acier, ils sont
utilisés dans les divers domaines : de l’automobile, du bâtiment, etc.

V. Hydroformage
1. Description

L'hydroformage est un processus de fabrication et de formage des métaux qui permet de

façonner des tôles de métaux divers.

Ce procédé est un type de moulage en matrice économique et spécialisé qui utilise un fluide
hautement pressurisé pour former des tôles.

L'hydroformage remplace le poinçon de l'estampage traditionnel par un liquide -

généralement de l'eau - pour fournir une force de formage. L’hydroformage désigne la
fabrication, par pression de fluide, de pièces creuses à géométries complexes. L'hydroformage
peut être utilisé pour façonner des tubes ou des extrusions là où il trouve sa Plus grande utilité
ou pour façonner tôles.
 2. Procèdes hydroformage

L'hydroformage est un procédé de fabrication par déformation; il consiste à déformer

plastiquement des pièces d’épaisseur faible (plaques, tubes).

La forme finale de la pièce est déterminée par un « moule » appelé matrice, contrairement au
matriçage, il n’y a pas de matrice complémentaire, celle-ci est remplacée par un fluide sous
haute pression qui contraint la pièce à prendre la forme de l’empreinte de la matrice.

L’utilisation d’un fluide sous pression permet d’appliquer un effort uniforme et dans des zones
inaccessibles par d’autres moyens.

Ce procédé permet donc d’obtenir des pièces d’une géométrie inédite, notamment des corps
creux asymétriques.

Il existe deux principaux types d'hydroformage

3. Hydroformage à matrices fixes (SHF-D)

Seule la mise en pression du fluide contribue à l'obtention de la forme finale, la pression interne
augmente jusqu’à ce que la contrainte induite dépasse la limite d’élasticité du matériau et
provoque sa déformation contre la matrice pendant le processus de formage, le flan le titulaire
contrôle le mouvement de la matière brider dans la cavité et scelle également le fluide moyen
d'éviter les fuites
L’opération de formage en SHF-D peut être divisée en deux phases.

La phase I implique libre formage, où tôle se gonfle librement dans la cavité de la matrice
jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec la matrice

La phase II consiste à forcer la tôle contre le mourir cavité pour obtenir la forme désirée.

Les paramètres BHF peuvent être varié pour obtenir le chemin de contrainte souhaité dans les
tôles pour une utilisation optimale de la formabilité du matériau, qui dépend de la géométrie de
la pièce.

4. Hydroformage à matrices mobiles : (Emboutissage hydromécanique)

Les différentes matrices terminent la déformation une fois qu'elle a été amorcée par la pression
du fluide.

Héritant de l’emboutissage et de l’hydroformage, ce procédé peut être catégorisé sous

l’emboutissage aussi. Une pièce est placée sur un anneau de tirage par-dessus un poinçon mâle,
puis une chambre hydraulique entoure la pièce et une pression initiale relativement faible
maintient la pièce contre le poinçon. Le poinçon est ensuite soulevé dans la chambre
hydraulique et la pression est augmentée ce qui forme la pièce autour du poinçon. Ensuite, la
pression est relâchée, le poinçon est rétracté, la chambre hydraulique est levée et le processus
est terminé.
 5. Outillages utilisés

L'un des avantages de l'hydroformage est l'économie sur les outils. Pour la tôle, un anneau de
tirage et un poinçon (travail des métaux) ou une matrice mâle sont nécessaires.
Selon la pièce à former, le poinçon peut être fabriqué en époxy, plutôt qu'en métal. La vessie
de l'hydroforme elle-même sert de matrice féminine, éliminant ainsi la nécessité de la fabriquer.
Cela permet de modifier l'épaisseur du matériau sans aucun changement nécessaire de l'outil.
Cependant, les matrices doivent être hautement polies et dans l'hydroformage en tube, une
matrice en deux pièces est nécessaire pour permettre l'ouverture et la fermeture

Chapitre 3
 Les limites du procédé d’emboutissage

Introduction
Dans cette partie, nous essayons de recenser les différentes limitations pouvant apparaître lors
de l’emboutissage des aciers.
Lors d’une opération de mise en forme par emboutissage on distingue principalement plusieurs
modes de défaut potentiels dues à des localisations des déformations : le plissement, la striction,
les défauts de forme et le voilage, autre conséquence du retour élastique ainsi de quelques
défauts de surface la détection de ces instabilités nécessite le recours à des critères de
localisation des déformations par la suite présente les principaux critères permettant prédire et
localises ces instabilités

Plissement

Commençons par examiner le phénomène de plissement sous son aspect physique.il existe par
sa faible épaisseur, une tôle plane possède dans son plan une faible inertie Par exemple, réduire
de 10 % l’épaisseur (de 0,8 à 0,72 mm) augmente la déflexion de 40 %, lorsque la tôle soumisse
à la compression, normalement la tôle augment son épaisseur mais malheureusement lui fait
adopter autre solution qui nécessite moins d’énergie comme le flambement

Figure : plissement d’une tôle

Plissement de collerette
Nous illustrerons essentiellement les mécanismes de plissement par le cas de l’emboutissage
de godets On considérera plus loin l’élargissement de ce comportement aux pièces de forme
Plus compliquée.
Cela fonctionne correctement il faut respecter certaine condition :
  que le taux de réduction demandé, caractérisé par le rapport d’emboutissage (diamètre
du flan D sur le diamètre du poinçon d) soit faible, ce qui peut s’exprimer, pour l’acier
doux, par 𝐷/𝑑 < 1.3
 que l’épaisseur e0 ne soit pas trop faible vis-à-vis du diamètre du flan, par exemple:
𝑒0 < 𝐷/2

On voit donc que le plissement est une conséquence géométrique inévitable du mode de
déformation et que seul un moyen extérieur permettra d’en venir à bout, d’où la nécessité
d’ajouter au système un serre-flan, que l’on appuie sur la tôle et qui vient l’empêcher de plisser

Figure : Emboutissage en rétreint sans serre-flan

Le confinement

Nous entendons par l’a qu’il n’existe de place pour que les plis se forment, le serre –flan appui
directement sur la tôle. Le jeu est donc mais si la pression appliquée n’est pas siffusante les plis
peuvent fort bien repousser le serre-flan.

Contraintes s’exerçant sur un diaphragme

La tension radiale

C’est, après le confinement, le deuxième mécanisme qui s’oppose au plissement c’est-à-dire

L’ensemble des forces qui tendent à empêcher le glissement de la tôle vers la cavité de la
matrice a deux effets positifs d’abord un effet purement géométrique : pour une même
Profondeur d’embouti, la pénétration du métal dans la cavité de la matrice est réduite puisque
le métal du mur s’allonge plus sous l’effet de la tension
Ensuite on voit donc que l’augmentation de la force de serre-flan, la réduction de la
lubrification, l’ajout de joncs ou redans, la diminution du rayon de matrice toutes modifications
qui réduisent l’avalement de la tôle et constituent des possibilités de réduction du plissement.
On retiendra, cependant, que ces diverses modifications augmentent en revanche le risque de
casse de la pièce.

Le plissement de brin libre

Un brin libre est une zone de métal qui n’est soutenue ni dessus, ni dessous au cours d’une

partie au moins de l’emboutissage

Ce qui provoque le poinçon passe de l’état 1 vers l’état 2 pour le même diamètre si seule la
partie conique s’allongeait, ainsi les efforts induits par la déformation entraînent le métal qui
sous serre-flan.

Par rapport à l’état initiale, cette zone subie en compression circonférentielle et la tôle étant
mince se flambe, ainsi l’excès de la matière apparaître sous forme ondulation radiales

On a plusieurs facteurs favorisant cette défaut :

 Une faible pression de serre flan qui laisse le métal s’écoule dans la matrice
 Un petit rayon de poinçon qui, en bloquant la tôle sur le poinçon et interdit son
expansion et amplifie donc le glissement sous serre flan
 Une faible épaisseur de la tôle favorise le flambage et aussi l’effet d’un nez de poinçon
 Plis radiaux formés sur des emboutis coniques
Les facteurs influents

Pour résumer, reprenons les différents facteurs évoqués à propos des trois cas de plissement

 Selon le matériau, les plis important son conteste de l’épaisseur on a vu que la résistance
au flambement d’un tôle plane varie plus ou moins en fonction de cube de son épaisseur
 Le deuxième facteur est la limite d’élasticité plus elle est élevée plus la plastification est
rendre difficile et plus la contrainte de compression évoquée est élevée (ceci s’explique
que par le fait emmagasine une forte énergie de déformation élastique) qui précipite
l’instabilité qui est le flambage, risque de plissement augment.

Du point de vue outillage il existe au moins trois facteur géométrique qui influente sur le
plissement : le rayon de matrice, celui de poinçon aussi les dimension d’un brin libre

- Le rayon de matrice est trop important, il retiendra insuffisamment de métal et pourra

aussi provoque de plissement de brin libre.
- Le rayon de poinçon est plus grand plus de métal situe sur le nez de poinçon se
déforment réduite.
- De plus le brin libre (reporté à l’épaisseur) générant beaucoup de plissement, qui
devient parfois problématique sur les pièces extérieures de carrosserie automobile
Effacement de plis
Généralement les plis apparus au début de la mise en forme peuvent disparaître ensuite s’ils ne

Sont pas trop prononcés, de plus cette notion s’applique presque exclusivement au cas des

Pièces extérieures de carrosserie.

On considère souvent qu’ils disparaîtront en fin d’emboutissage si leur rayon de courbure est
Supérieur à environ 20 fois l’épaisseur. Il est néanmoins recommandé de ne pas
systématiquement compter sur cet effet et de vérifier que la pièce fabriquée sera bien
effectivement exempte de plis inacceptables.

Résorption des plis en cours d’emboutissage

Striction et rupture
La première cause de rejet d’une pièce emboutie est la présence d’une ou plusieurs ruptures.

Pour l’emboutisseur une striction est visible a strictement même signification qu’une rupture

Tant les deux phénomènes sont proches en terme de déformation

Augmentation de rugosité

Les raisonnements qui suivent ne sont pas applicables qu’on cas des aciers doux, les glissements
plastique se font dans des plans cristallins bien définis, les plans haut densité. déformation
plastique progresse, au fur à mesure la surface d’un métal ductile voit sa rugosité augmente
pourque’elle limité par des grains se déforment plus

Rupture ductile : striction diffuse et localise

Nous considérons comme ductiles non seulement les aciers doux d’emboutissage mais aussi les
Aciers HSLA.l’on de l’examen de l’essai de traction des deux strictions possible sur les tôles
minces :

Striction diffuse d’abord, qui correspond à une diminution de l’arguer et d’épaisseur repartie

Sur assez grand zone, à partir de maximum de force mais la striction localiser ensuite manifeste
par une diminution beaucoup plus locale d’épaisseur qui précède immédiatement la rupture.

Nous avons dit, aussi, que ces strictions peuvent apparaître de façon variable en fonction de

L’épaisseur de l’acier : plus il est mince, moins la striction diffuse est prononcée.

Rupture en sifflet
On utilise de plus en plus d’aciers à hautes ou très hautes caractéristiques, ceux-ci sont en
général peu ductiles, la rupture se fait par cisaillement dans l’épaisseur et affecte une forme en
biseau.

Ce comportement peut être attribué à une faible consolidation à ce stade de la déformation, qui
ne permet pas aux ligaments de se former et de s’allonger comme cela se passe lors de la
striction localisée. rupture typique d’un acier à hautes caractéristiques le problème est ici que
ces ruptures ne sont pratiquement précédées par aucun signe annonciateur : pas de striction
localisée visible, pas d’augmentation de la rugosité.

Elles se produisent d’ailleurs de façon brutale et en faisant plus de bruit que les ruptures ductiles
de plus l’endommagement ne participe pas à leur développement.

Elles peuvent se produire en pleine tôle, évidemment, mais comme elles correspondent à des
Matériaux peu ductiles, donc beaucoup plus sensibles aux effets d’entaille.

Rupture typique d’un acier à hautes caractéristiques

Rupture fragile
Par définition, une rupture fragile est une rupture qui a lieu sans plastification, Il existe
actuellement quatre classes d’acier pour lesquels ce type de défaillance peut apparaître en
Emboutissage : ce sont les aciers décarburés pour émaillage, certains aciers sans Interstitiels,
les aciers inoxydables austénitiques et les aciers TRIP

Les facteurs aggravants qui influe sur rupture des tôles sont :

 L’épaisseur d’abord : Plus elle est forte, plus la tri-axialité des contraintes augmente.
 La température ensuite : Il est formellement déconseillé d’emboutir un métal fragile
Basse Température
 La qualité des bords enfin.

LE RETOUR ÉLASTIQUE

Bien évidemment, les plis et les ruptures sont des défauts tellement apparents qu’ils font
systématiquement l’objet d’un travail intensif sur l’outil en vue de les élimine mais les retours
élastiques moins visible, ne peuvent pas etre négligé

Plusieurs raisons qui font le retour élastique est moins supportable aujourd’hui qu’il ya quelque
lustre il est essentiellement trois

L’augmentation continuelle de la qualité exigée par les clients qui ne veulent plus voir des
pièces mal ajustées

La même nécessité pour les fabricants, mais résultant de l’automation qui exige des formes
absolument reproductibles pour permettre un ajustement correct, une pose facile, un soudage
parfait.

Origine du retour élastique

En fin d’emboutissage, la pièce encore dans l’outil épouse au centre la forme du poinçon, celle

De la matrice sur son pourtour, et une forme intermédiaire dans les brins libres. La déformation
plastique est achevée, mais la pièce est toujours le siège de nombreuses tensions ou
compressions élastiques qui correspondent aux niveaux de déformation localement atteints.

Elle est donc dans un état de contrainte instable quand le poinçon monte et que la pièce devient
libre, cet état instable ne peut pas durer pour assure le Rééquilibrage des contraintes conduit
évidemment à une modification de forme.
Par exemple Les alliages d’aluminium ne sont pas mieux placés sur ce plan, car ils ont, à
caractéristiques identiques, un retour élastique qui est le triple de celui de l’acier
Retour élastique des pièces élancées
En emboutissage proprement dit, le domaine où le retour élastique est rapidement devenu
Insupportable est celui de la mise en forme des pièces longues, évidemment le retour élastique
devenu invisible dépend de plusieurs paramétrés jouaient un rôle Important :
– son épaisseur,

– le rayon de matrice,

– le jeu entre matrice et poinçon.

Différents niveaux de retour élastique sur des omégas

LE VOILAGE
Le voilage est aussi une conséquence du retour élastique, C’est un défaut qui, sans être

Nouveau, prend maintenant de l’importance, pour plusieurs raisons il est plus particulièrement

Redouté dans le domaine de l’électroménager d’abord, s’agissant d’une instabilité élastique due
à un manque de rigidité de la pièce comme nous allons le voir, les réductions d’épaisseur sont
très favorables à son apparition ensuite cette diminution de l’épaisseur sont souvent associées
à une augmentation des caractéristiques mécaniques de l’acier employé une augmentation de
limite d’élasticité amplifie le voilage.

Une pièce voilée est difficile à transférer d’un poste d’emboutissage au suivant ou à fixer sur
Ses voisines
 Porte de four à micro-ondes voilée
Les défauts de surfaces
Les rayures
La première chose est de savoir s’il s’agit d’une rayure faite à chaud ou à froid
Les rayures faites à chaud sur tôles à chaud se distinguent aisément du fait qu’elles ne brillent
pas car elles ont été oxydées à haute température par l’air ambiant
Sur tôle à froid, il est rare de voir ce genre de rayure. Si l’aspect est mat, on peut supposer
qu’elle a été faite avant le recuit final, ce qui n’est même pas sûr on remarquera aussi que toutes
les rayures dues aux opérations faites chez le sidérurgiste sont alignées dans le sens du laminage
Peau d’orange
On a déjà vu que la rugosité augmentait à l’approche de la striction localisée sous l’effet de
différences dans la déformation plastique des grains, mais le défaut peau d’orange apparaît bien
plus tôt au cours de la déformation.
C’est une anomalie qui résulte de la présence dans l’acier de zones où la taille de grain est
excessive et hors norme
À l’origine des gros grains, se trouve toujours une anomalie du cycle thermomécanique subi
par l’acier, il s’agit d’une zone écrouie par un laminage à trop basse température.

Peau d’orange
 Conclusion générale

Dans ce travail s’intéresse à la notion de la mise en forme des toles métalliques en introduisant
certains procédés parmi les plus connus.
En fait, on a commencé en introduisant le domaine généralement suivant les types de toles, les
matériaux et leurs caractéristiques respectifs. Après, on s’est approfondi en étudiant certains
procédés de mise en forme à travers l’exposition de leurs outillages et processus. On a clôturé
par la définition des limites de l’emboutissage qu’on a pris pour une étude de cas.
Ce travail peut être développé en explorant d’autres procédés plus sophistiqués
technologiquement comme par exemple l’électroformage qui aboutit à l’obtention des pièces
infinitésimalement précis et complexes. Outre ceci, on peut donner des méthodes de corrections
des défauts de ces procédés.
Référence bibliographie
http://tspeed.free.fr/usinagedeformation.htm

https://books.google.tn/books?id=boJjDwAAQBAJ&pg=PA101&lpg=PA101&dq=probleme
+de+mise+forme+par+hydroformage&source=bl&ots=VUS

http://mediamef.utt.fr/modules/P1/M00/EXPORTS_S002.publi/web/co/module_S002_5.html

https://www.autoform.com/fr/glossaire/hydroformage/

https://notech.franceserv.com/index.html#fabrication

http://www.euro-profilage.com/techniques-du-profilage.php

http://souspression.canalblog.com/archives/2011/03/14/20076935.html

https://www.profilage.net/outillage-de-profilage-a-froid.html

Technique de l’ingénieur

http://www.euro-profilage.com/profilage-c-est-quoi.php

https://docplayer.fr/6991048-Mise-en-forme-des-materiaux.html

http://mediamef.utt.fr/modules/P1/M0-0/EXPORTS_S002.publi/web/co/module_S002_2.htm

https://www.profilage.net/cherngji-profileuse-de-profilage-profileuses-de-profilage.html

https://www.lignesdeprofilage.com/-rubrique-tete-de-profilage-.html

https://books.google.tn/books?id=boJjDwAAQBAJ&pg=PA95&lpg=PA95&dq=hydroformag

L’emboutissage des aciers

VI. Hydroformage
6. Principe

L'hydroformage est un processus de mise en forme des tôles qui permet de façonner de les
façonner en utilisant un fluide hautement pressurisé.
L'hydroformage remplace le poinçon de l'estampage traditionnel par un liquide - généralement
de l'eau - pour fournir une force de formage.

La forme finale de la pièce est déterminée par un « moule » appelé matrice. Contrairement au
matriçage, il n’y a pas de matrice complémentaire, celle-ci est remplacée par le fluide qui
contraint la pièce à prendre la forme de l’empreinte de la matrice.

L’utilisation d’un fluide sous pression permet d’appliquer un effort uniforme et dans des zones
inaccessibles par d’autres moyens.

Ce procédé permet donc d’obtenir des pièces d’une géométrie inédite, notamment des corps
creux asymétriques.

7. Techniques de l’hydroformage

Il existe deux principaux types d'hydroformage

 o Hydroformage à matrices fixes (SHF-D)

Seule la mise en pression du fluide contribue à l'obtention de la forme finale, la pression interne
augmente jusqu’à ce que la contrainte induite dépasse la limite d’élasticité du matériau et
provoque sa déformation contre la matrice pendant le processus de formage, le flan le titulaire
contrôle le mouvement de la matière brider dans la cavité et scelle également le fluide moyen
d'éviter les fuites.

L’opération de formage en SHF-D peut être divisée en deux phases.

La phase I implique libre formage, où tôle se gonfle librement dans la cavité de la matrice
jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec la matrice

La phase II consiste à forcer la tôle contre le mourir cavité pour obtenir la forme désirée.

Les paramètres BHF peuvent être varié pour obtenir le chemin de contrainte souhaité dans les
tôles pour une utilisation optimale de la formabilité du matériau, qui dépend de la géométrie de
la pièce.
 o Hydroformage à matrices mobiles : (Emboutissage hydromécanique)

Les différentes matrices terminent la déformation une fois qu'elle a été amorcée par la pression
du fluide.

Héritant de l’emboutissage et de l’hydroformage, ce procédé peut être catégorisé sous

l’emboutissage aussi. Une pièce est placée sur un anneau de tirage par-dessus un poinçon mâle,
puis une chambre hydraulique entoure la pièce et une pression initiale relativement faible
maintient la pièce contre le poinçon. Le poinçon est ensuite soulevé dans la chambre
hydraulique et la pression est augmentée ce qui forme la pièce autour du poinçon. Ensuite, la
pression est relâchée, le poinçon est rétracté, la chambre hydraulique est levée et le processus
est terminé.

8. Outillages utilisés

Selon la pièce à former, le poinçon peut être fabriqué en époxy, plutôt qu'en métal. La vessie
de l'hydroforme elle-même sert de matrice féminine, éliminant ainsi la nécessité de la fabriquer.
Cela permet de modifier l'épaisseur du matériau sans aucun changement nécessaire de l'outil.
Cependant, les matrices doivent être hautement polies et dans l'hydroformage en tube, une
matrice en deux pièces est nécessaire pour permettre l'ouverture et la fermeture.

L'un des avantages de l'hydroformage est l'économie sur les outils. Pour la tôle, un anneau de
tirage et un poinçon (travail des métaux) ou une matrice mâle sont nécessaires.

TASWIRA+TAS7I7