L’emboutissage des tôles magnétiques est un procédé de fabrication fondamental qui détermine les performances magnétiques, l’efficacité et la fiabilité des moteurs électriques utilisés dans les véhicules électriques, les systèmes industriels, les appareils électroménagers et les équipements d’énergie renouvelable.
Étant donné que les laminations constituent le circuit magnétique principal, les défauts d’emboutissage peuvent entraîner des problèmes coûteux en aval.
1. Formation de Burr
La formation de bavures désigne les bords métalliques tranchants et saillants qui restent sur la surface. stratification du moteur profils extérieurs, fentes internes ou trous après estampage, causés par un cisaillement incomplet et une déformation plastique excessive lors de la pénétration et de la séparation du poinçon dans le processus de découpe.
Causes :
- Jeu poinçon-matrice incorrect :Un jeu excessif ou irrégulier entraîne un cisaillement incomplet, générant des protubérances métalliques indésirables.
- Outillage usé :Avec le temps, les poinçons et les matrices s’émoussent, ce qui accentue la formation de bavures due aux bords rugueux.
- Désalignement de la matrice :Un outillage progressivement désaligné accroît les forces de coupe irrégulières.
- Force de pression instable ou vibrations :Les fluctuations de la force de presse lors de l’estampage entraînent un cisaillement irrégulier.
Solutions :
- Calibrer précisément le jeu de l’outillage en fonction de l’épaisseur et de la nuance du matériau ; maintenir les valeurs de jeu recommandées.
- Mettez en place des plans d’affûtage et de remplacement réguliers des outils afin de préserver des lames nettes.
- Utilisez des systèmes de guidage de haute précision et des contrôles d’alignement avant le démarrage de la production.
- Stabilisez la force de pression et surveillez les vibrations à l’aide de capteurs, en ajustant les paramètres lorsque des irrégularités apparaissent.
2. Fissuration et fractures de bord
Les fissures et les fractures de bord apparaissent sous forme de fentes visibles ou de fissures microscopiques le long des bords de stratification ou des découpes internes, se produisant généralement près des angles vifs ou des dents étroites lorsque la contrainte locale du matériau dépasse la ductilité lors des opérations d’emboutissage.
Causes :
- Lubrification insuffisante :L’absence de lubrifiants appropriés augmente la friction et les forces lors du cisaillement des métaux.
- Vitesse ou force de frappe élevée :Des paramètres de presse agressifs peuvent dépasser les limites de ductilité du matériau.
- Angles internes vifs :Les matrices présentant des rayons de courbure aigus créent des points de concentration de contraintes.
- Nuances d’acier électrique fragiles ou peu ductiles :Certains matériaux tolèrent moins bien la déformation.
Solutions :
- Appliquer une lubrification uniforme sur les surfaces de la bande afin de réduire la friction et les contraintes de cisaillement.
- Réduisez la vitesse de la presse et modulez la force, notamment lors des étapes de forte déformation.
- Repenser la géométrie de l’outillage pour inclure des congés et supprimer les angles vifs.
- Choisir des aciers électriques aux propriétés magnétiques et mécaniques équilibrées afin de réduire la sensibilité aux fissures.
3. Imprécision dimensionnelle
Une imprécision dimensionnelle se produit lorsque les tôles estampées s’écartent des tolérances spécifiées en termes de diamètre extérieur, de diamètre d’alésage, de largeur de fente ou de géométrie des dents, résultant d’erreurs cumulatives lors de l’estampage progressif et affectant la cohérence dimensionnelle globale du noyau.
Causes :
- Désalignement progressif de la matrice :L’usure et un réglage incorrect entraînent une dérive dimensionnelle cumulative au fil des étapes d’emboutissage.
- Déviation de l’outil :Poinçons ou matrices se déformant sous la charge en raison d’une rigidité insuffisante.
- Dilatation thermique :L’accumulation de chaleur dans l’outillage lors des longues séries de production modifie les dimensions critiques.
- Alimentation en bande irrégulière :Un indexage inexact entraîne un décalage des fonctionnalités.
Solutions :
- Effectuez des contrôles réguliers d’alignement des matrices et des machines à l’aide de gabarits de précision.
- Renforcer la structure de l’outillage et envisager des aciers à outils plus rigides afin de minimiser la déformation.
- Introduire des systèmes de refroidissement de la puce ou des conditions ambiantes contrôlées pour limiter la dilatation thermique.
- Utiliser des systèmes d’alimentation à servomoteur avec contrôle en boucle fermée pour un positionnement constant de la bande.
4. Indentations et marques de surface
Les indentations et marques de surface sont des dépressions localisées, des rayures ou des motifs imprimés sur les surfaces de stratification causés par le contact avec des débris, des outils rugueux ou une manipulation incorrecte lors de l’estampage, de l’alimentation ou des étapes intermédiaires de transfert de matériau.
Causes :
- Débris ou contaminants :Les particules étrangères piégées entre la bande et la matrice laissent des empreintes.
- Mauvaise finition de surface de la matrice :Les outils rugueux ou rayés transmettent les imperfections de surface.
- Manipulation incorrecte de la bande :Les glissements, les chutes ou les chocs avant l’estampage provoquent un pré-marquage.
- Lubrification incorrecte :Un lubrifiant excessif ou irrégulier provoque des marques de frottement.
Solutions :
- Respectez des protocoles de nettoyage stricts pour l’outillage et les surfaces de décapage afin d’éliminer les débris.
- Polir ou revêtir les surfaces de la matrice pour assurer un contact lisse avec le matériau.
- Moderniser les processus de manutention des matériaux afin de minimiser les dommages avant estampage.
- Appliquer une lubrification équilibrée pour minimiser la friction sans laisser de résidus.
5. Déformation et distorsion
Le gauchissement et la déformation décrivent la perte de planéité du laminage après estampage, où les pièces présentent une flexion, une torsion ou une courbure des bords en raison d’une libération de contrainte inégale, de forces de formage déséquilibrées ou d’un support de bande insuffisant lors du poinçonnage.
Causes :
- Répartition inégale des contraintes :Des forces inégales lors du poinçonnage créent des contraintes résiduelles.
- Force de maintien du flan incorrecte :Une force insuffisante provoque le flambage ; une force excessive entraîne l’étirement du matériau.
- Conception de matrice asymétrique :Des chemins de charge inégaux entraînent une déformation non uniforme.
- Support de bande insuffisant :Un encadrement ou un soutien insuffisants lors du poinçonnage augmentent la distorsion.
Solutions :
- Équilibrer les forces de formage grâce à une conception de matrice optimisée et un réglage précis du serre-flan.
- Optimiser la pression du serre-flan grâce à des itérations de test et à la surveillance de la force.
- Répartir uniformément les charges dans les cavités de la matrice afin de réduire les déformations asymétriques.
- Améliorer les mécanismes de support des bandes pour maintenir leur planéité tout au long de l’emboutissage.
6. Dommages au revêtement isolant
Les dommages au revêtement isolant comprennent les rayures, le décollement ou l’enlèvement localisé des couches d’isolation en acier électrique lors de l’estampage, réduisant l’isolation électrique inter-lamination et provenant souvent de surfaces d’outillage abrasives ou de conditions de frottement incontrôlées.
Causes :
- Surfaces d’outillage abrasives :Les matrices rugueuses ou corrodées rayent l’isolant.
- Friction excessive :Une lubrification insuffisante augmente le contact abrasif entre les outils et le revêtement.
- Interaction Burr :Les bavures existantes rayent l’isolant lors de la manipulation ou de l’estampage.
- Contaminants :Particules incrustées dans l’outillage ou les surfaces de bandes découpées dans le revêtement.
Solutions :
- Appliquez des revêtements protecteurs comme le DLC (carbone de type diamant) et polissez les surfaces d’outillage.
- Contrôler précisément la lubrification pour réduire la friction tout en évitant les résidus excessifs.
- Maintenir un contrôle strict des bavures grâce à des réglages précis du jeu des outils.
- Nettoyer soigneusement les zones d’emboutissage et remplacer immédiatement les outils contaminés.
7. Géométrie de fente irrégulière
La géométrie irrégulière des fentes fait référence aux variations de largeur, de profondeur ou de profil des dents des fentes à travers les lamelles, généralement causées par l’usure ou la déformation de l’outillage, ce qui complique l’insertion de la bobine et réduit la régularité de l’enroulement lors de l’assemblage du stator.
Causes :
- Usure progressive de la matrice :Les éléments critiques de formation des rainures s’usent plus rapidement que les arêtes de coupe.
- Problèmes de rigidité du poinçon :Les poinçons fins ou flexibles se déforment sous la charge.
- Réglages de dégagement incorrects :Un jeu trop faible ou trop important entre le poinçon et la matrice déforme les formes.
- Variation de l’épaisseur du matériau :Une épaisseur de matériau non uniforme entraîne une formation irrégulière des rainures.
Solutions :
- Utiliser des matériaux d’outillage résistants à l’usure (par exemple, des aciers ou des revêtements haute performance).
- Renforcez les points de poinçonnage critiques avec des nervures ou des supports pour réduire la déformation.
- Vérifier et ajuster le jeu de la matrice en fonction de l’état et de l’épaisseur du matériau.
- Contrôler l’uniformité d’épaisseur des bandes entrantes avant leur introduction dans les presses.
8. Retour élastique et récupération élastique
Le retour élastique et la récupération élastique décrivent la tendance des tôles estampées à revenir partiellement à leur forme originale après formage, en particulier dans les régions pliées ou formées, ce qui entraîne des écarts par rapport à la géométrie prévue après déchargement.
Causes :
- Haute élasticité de l’acier électrique :Les aciers minces reprennent leur forme de manière plus significative après formage.
- Compensation insuffisante des outils :Matrices non conçues pour prendre en compte le phénomène de retour élastique.
- Déchargement rapide :Une pression rapide augmente le rebond élastique.
- Rayons de formation incorrects :Les virages serrés amplifient l’effet de retour élastique.
Solutions :
- Intégrer une compensation du retour élastique dans la conception de la matrice pour compenser la récupération élastique.
- Contrôler les vitesses de formage dans les coudes critiques afin de réduire les forces de rebond.
- Utilisez un logiciel de simulation de formage pour prédire le retour élastique et affiner la géométrie de l’outil.
- Appliquer des opérations de formage de précision secondaires là où cela est nécessaire.
