Le profilage est un procédé de travail du métal utilisé pour former des feuilles de métal en profils structurels courbes ou angulaires. Une profileuse forme progressivement des bobines de métal dans la section transversale souhaitée en les faisant passer à travers des jeux de rouleaux consécutifs. Chaque jeu de rouleaux plie progressivement la tôle pour lui donner la forme souhaitée. Le profilage est un moyen efficace et rentable de fabriquer des panneaux de toiture métalliques, des bardages, des gouttières, des cadres de porte, des garde-corps, des glissières de sécurité, des râteliers et bien d'autres produits.

Comparé à d'autres procédés de fabrication tels que l'emboutissage ou l'extrusion, le profilage présente certains avantages clés :

• Elle permet de créer des profils transversaux complexes à partir d'une même bande plate ou d'une même bobine de tôle. Les extrusions sont limitées à des sections uniformes.
• Il y a moins de déchets puisque la pièce formée par laminage peut utiliser presque toute la largeur du matériau brut.
• Les lignes de profilage sont moins encombrantes que les presses d'emboutissage.
• Les rouleaux sont plus faciles à changer pour des changements de produits rapides. Les matrices d'estampage sont plus longues à remplacer.
• Les coûts de main-d'œuvre sont réduits car le processus automatisé ne nécessite qu'une intervention minimale de l'opérateur.
• Les forces nécessaires pour plier le matériau sont réparties de manière séquentielle sur de nombreuses stations de laminage, ce qui permet le profilage d'aciers à haute résistance et évite les problèmes de couronnement d'épaisseur rencontrés dans l'emboutissage.

Fonctionnement des profileuses

UN rouleau de toiture formant la machine prend une bande plate et continue de métal en entrée et produit un panneau ou un profilé formé en continu en sortie. Le processus consiste à dérouler la bobine, à la faire passer par une série de stations de laminage pour façonner le profil, à la couper à la longueur voulue et à enrouler ou cisailler les panneaux.

Déroulement

La bobine de tôle brute est chargée sur une dérouleuse qui permet à la bande de se dérouler librement sans jeu lorsqu'elle est introduite dans la profileuse. La dérouleuse comprend un frein de déroulage qui permet de contrôler la tension de la bande.

Alimentation

La feuille passe ensuite dans un redresseur pour éliminer toute courbure de bobine due à l'enroulement. Elle passe ensuite dans un margeur équipé de rouleaux pinceurs ou d'entraînements à chenilles qui tirent la bande à travers les stations de laminage à une vitesse constante. Les servomoteurs du margeur contrôlent la vitesse et assurent la précision de l'alimentation.

Roulant

Le cœur de la machine de profilage est la section du laminoir. La bande passe par une série de stations de laminage, chacune dotée d'une série de rouleaux supérieurs et inférieurs. Les cylindres ont des contours adaptés qui plient progressivement la bande pour obtenir le profil souhaité. Les lignes de profilage typiques comportent entre 3 et 20 stations de laminage.

Quelques éléments clés du laminoir :

• Rouleaux - Ils sont généralement fabriqués en acier trempé par induction. Les contours du rouleau correspondent au profil de la pièce.
• Boîtes à rouleaux - Boîtiers réglables pour permettre un réglage précis de l'espacement entre les rouleaux.
• Arbres à rouleaux - Transmettre la puissance rotative des moteurs pour faire tourner les rouleaux.
• Rouleaux de guidage - Rouleaux supplémentaires entre les stations pour maintenir l'alignement des bandes.
• Supports de rouleaux de soutien - Cadres rigides qui supportent les logements des rouleaux et permettent de les ajuster.

Les stations de laminage sont alignées avec précision pour éviter toute torsion ou déformation de la bande. Le cintrage progressif échelonné sur plusieurs rouleaux permet de réaliser des formes complexes sans soumettre le matériau à des contraintes excessives.

Coupure

Après le laminage, la bande formée en continu sort de la dernière station et peut être coupée à la longueur par une cisaille volante ou une cisaille de coupe à longueur. Une cisaille volante effectue la coupe pendant que la bande est encore en mouvement. Les cisailles statiques coupent la bande arrêtée. Les pièces coupées sont ensuite acheminées vers d'autres processus de finition ou en aval. Pour les produits continus tels que les panneaux de toiture ou les gouttières, la ligne peut faire reculer le produit au lieu de le couper.

Principaux éléments d'une profileuse pour rouleaux de toiture

Les lignes de profilage peuvent être construites avec différentes configurations pour fabriquer divers produits de couverture. Mais en général, les profileuses pour toitures comprennent les principaux composants fonctionnels suivants :

• Équipement de manutention des bobines - Dérouleur, dérouleur, redresseur
• Système d'alimentation - Entraînements par servomoteurs, alimentation par chenilles ou par rouleaux pinceurs
• Laminoir - Boîtiers de rouleaux, rouleaux, arbres de rouleaux, bases de support
• Arrêt de travail - Cisaille volante ou cisaille d'arrêt
• Convoyeurs - Transférer et commuter les convoyeurs pour déplacer les panneaux
• Tables de faux-rond - Soutient le produit après le formage
• Contrôles - Séquencement et surveillance des commandes PLC et HMI
• Garde-corps de sécurité - Gardes, portails, barrières pour la sécurité des opérateurs

Des processus secondaires supplémentaires peuvent être intégrés à la chaîne, selon qu'un traitement hors ligne ou plus poussé est nécessaire. Il peut s'agir de

• Gaufrage - Cylindres de texturation pour gaufrer les motifs de bois
• ** Poinçonnage** - Presses à poinçonner pour percer des trous pour les fixations
• Soudage - Soudage de joints longitudinaux pour l'assemblage de panneaux
• Ondulation - Réalisation de courbes transversales pour les terrasses
• Durcissement - Systèmes de chauffage pour matériaux peints/revêtus
• Coupe - Tronçonneuses, perceuses pour les coupes supplémentaires
• Marquage - Jet d'encre ou étiquetage pour l'identification des produits
• Empilage - Empileurs automatiques pour empiler proprement les produits finis

En combinant différents postes et composants modulaires, les profileuses peuvent être configurées de manière flexible pour fabriquer différents profils de produits de toiture.

Principaux types de produits de couverture fabriqués par laminage

Le profilage est idéal pour la fabrication de produits de toiture métallique en raison de sa capacité à former des profils de panneaux répétitifs aux formes complexes. Voici quelques-uns des composants de toiture métallique les plus courants fabriqués sur des profileuses :

Panneaux de toiture métallique

Il s'agit des tôles de base utilisées pour la couverture des toits. Il existe deux types principaux de panneaux formés par laminage :

• Joint debout - Présente des nervures verticales entre les panneaux. Permet la dilatation thermique.
• Fixé à travers - Utilise des fixations apparentes à travers les panneaux. Plus économique.

Les matériaux courants des panneaux sont l'acier, l'aluminium, le cuivre et le zinc. Ils peuvent être nus, peints ou recouverts d'un revêtement granulaire ou métallique.

Produits de transport de la pluie

Il s'agit notamment de

• Bardeaux métalliques - Formé pour ressembler à des bardeaux d'asphalte avec des profils de bord.
• Gouttières demi-rondes - Bacs continus installés en bordure de toiture. Formé d'un profil incurvé.
• Couvertures de gouttières - Empêche l'accumulation de feuilles dans les gouttières. Fabriqué à partir de feuilles laminées perforées.
• Descentes d'eau pluviale - Tuyaux de drainage verticaux allant de la gouttière au sol. Profils généralement rectangulaires.

Flashing et garniture

Les solins et les garnitures formés au rouleau permettent de sceller les espaces et les transitions :

• Solin d'avant-toit - Scelle les bords des panneaux le long des débords de toit. Formé avec un profilé en Z.
• Coiffes de faîtage - Couvre le faîte du toit. Fabriqué à partir de panneaux angulaires.
• Clignotement du râteau - Scelle les extrémités des panneaux aux bords du toit.
• Clins d'œil à la vallée - Couvre les vallées ouvertes entre les sections de toit.
• Raccords de tuyauterie - Scelle les espaces où les tuyaux pénètrent dans le toit.

Produits structuraux

Les produits structuraux formés par laminage assurent le contreventement et le soutien de la toiture :

• Pannes - Poutre horizontale supportant les chevrons. En forme de C ou de Z.
• Girts - Poutre horizontale supportant des panneaux muraux. En forme de C ou de Z.
• Entretoise d'avant-toit - Soutient le bord du débord de toit. Profilé angulaire.
• Angles de base - Bride de montage pour les bordures d'équipement. En forme de L.

En combinant différentes sections standard et personnalisées, il est possible de fabriquer des systèmes de toiture complets.

Avantages des produits de toiture laminés

Il y a de nombreuses bonnes raisons pour lesquelles le profilage est devenu le principal procédé de fabrication des composants de toiture métallique :

• Productivité élevée - Des vitesses de ligne allant jusqu'à 100 pieds/minute sont possibles avec un minimum de travail.
• Faible coût d'outillage - Les rouleaux sont beaucoup moins coûteux que les matrices d'estampage. Changements de produits plus rapides.
• Économies de matériaux - Minimisation des rebuts du processus. Utilisation des matériaux proche de 100%.
• Flexibilité - Plusieurs profils sont possibles à partir de la même bobine plate initiale.
• Simplicité - Fournit des panneaux et des feuilles finis "prêts à poser".
• La force - Le travail de déformation à froid durcit le métal, augmentant ainsi sa résistance.
• Qualité - Le formage constant et répétitif garantit l'uniformité.
• Polyvalence - Il est possible d'obtenir des profils spéciaux et personnalisés en petites quantités.

La combinaison d'un faible coût et d'une grande flexibilité fait du profilage la solution idéale pour les fabricants de toitures. Le même équipement peut fabriquer plusieurs produits en changeant simplement l'outillage de roulage.

Spécifications typiques des profileuses pour toitures

Les profileuses pour toitures sont disponibles en différentes largeurs et cadences de production pour répondre à des applications spécifiques. Voici quelques spécifications typiques des machines :

• Largeur - Largeur de 24 à 72 pouces. S'adapte à la largeur du panneau.
• Épaisseur - Peut former du métal d'une épaisseur allant jusqu'à 1,5 pouce. L'épaisseur typique est de 0,03 à 0,25 pouce.
• Vitesse - Jusqu'à 100 pieds/min. Plus élevé pour les matériaux plus fins.
• Stations - Environ 8 à 20 stations de formage. Un plus grand nombre permet d'obtenir des formes plus complexes.
• Entraînements - Moteurs d'entraînement principaux de 10 à 40 chevaux. Servo alimentations.
• Contrôles - PLC/HMI et PC industriel. Interface à écran tactile.
• Matériau - Formes d'acier, d'acier inoxydable, d'aluminium, de cuivre.
• Revêtements - Manipule les bobines prépeintes, galvanisées et revêtues.
• Outillage - Cassettes de rouleaux à changement rapide. Rouleaux moletés ou usinés.

De nombreux profils de toiture standard peuvent être fabriqués sur une profileuse de 24 à 36 pouces, 10 à 12 stations. Les profils personnalisés peuvent nécessiter des machines plus larges ou plus de stations.

Fabricants de profileuses pour toitures

De nombreux fabricants d'équipements sont spécialisés dans la technologie du profilage. Parmi les principaux fournisseurs mondiaux de profileuses pour toitures, on peut citer

• Machines Samco - Entreprise taïwanaise fabriquant des lignes de toiture depuis plus de 30 ans.
• Voestalpine Roll Forming Corp - Fabricant européen d'équipements de profilage.
• Automatisation de l'ATC - Fabricant canadien spécialisé dans les éléments de construction métalliques.
• Mark Specialty Metal Products - Fabricant de matériel de montage et de profilage.
• Apache et Indeco - Fabricant indien d'une large gamme de profileuses à rouleaux.
• Formtek - Fournisseur britannique de profileuses à profilés.
• Metform - Fabricant turc de diverses lignes de profilage.

Lorsqu'ils choisissent un fournisseur, les fabricants doivent s'adresser à ceux qui ont de l'expérience dans le domaine des produits de toiture, qui proposent des solutions personnalisées, qui ont de bons antécédents et qui fournissent des services d'assistance.

Comment choisir une formeuse de rouleaux de toiture

Voici quelques éléments clés à prendre en compte lors du choix d'une nouvelle machine de profilage ou d'une machine améliorée :

• Produits - Déterminer les profils nécessaires aujourd'hui et à l'avenir.
• Largeur et épaisseur - Adapter la largeur et la capacité de la machine aux besoins en matériaux.
• Vitesse - Calculer les taux de production horaires ou journaliers requis.
• Flexible ou dédié - Déterminer si des changements de produits fréquents sont nécessaires.
• Opérations secondaires - Examiner les processus en aval éventuellement nécessaires.
• Contrôles - S'assurer que le système de commande de la machine offre les fonctionnalités nécessaires.
• Soutien - Choisissez un fournisseur capable d'assurer un service et une assistance continus.
• Coût - Mettre en balance le coût d'investissement avec les coûts d'exploitation et les capacités.

En prenant le temps de bien planifier les spécifications et les exigences de l'enrouleur, les fabricants pourront choisir l'équipement qui convient le mieux à leurs besoins de production et à leurs produits.

Considérations sur le processus de laminage

Bien que le profilage des produits de couverture soit très efficace, certains aspects du processus ont une incidence sur la qualité et la productivité. Les connaître permet d'optimiser le processus de profilage.

Conception du rouleau

La forme du contour des cylindres détermine directement le profil formé. Le processus de conception des cylindres est essentiel pour obtenir la forme finale souhaitée avec précision et efficacité.

Quelques facteurs de conception des rouleaux :

• Longueur du profil développé - Longueur totale de bande nécessaire pour former le profil. Plus de longueur = plus de stations.
• Complexité du contour du rouleau - Des formes de rouleaux plus simples permettent une production plus rapide et plus facile.
• Éclaircie par bandes - Les courbes très inclinées peuvent amincir le métal et provoquer des fissures.
• Roulage déséquilibré - Les formes non symétriques peuvent décaler la bande du centre.

La conception des rouleaux est simulée à l'aide d'un logiciel de CAO, puis usinée dans l'acier. Des échantillons d'essai permettent d'affiner les rouleaux afin d'obtenir un flux de matériau approprié et d'éviter les défauts.

Propriétés des métaux

Les propriétés de la tôle formée affectent le processus de laminage et la qualité du produit final :

• Dureté - Les matériaux plus durs nécessitent des forces de roulement plus élevées. Peut nécessiter de petites étapes de progression.
• Ductilité - Permet une flexion plus extrême sans fissure ni craquelure.
• La force - Les métaux plus résistants supportent des pressions de laminage plus élevées sans se déformer.
• Surface - Les surfaces lisses s'écoulent plus facilement dans les rouleaux. Les revêtements peuvent affecter le pouvoir lubrifiant.

La compréhension des propriétés du matériau permet de configurer de manière optimale le programme de passage du rouleau, les paramètres de traitement et la conception du rouleau.

Facteurs de processus

Quelques paramètres importants du processus qui ont un impact sur la qualité et la productivité :

• Réglage du rouleau - Les écarts précis entre les rouleaux minimisent les zones minces ou les étirements.
• Vitesse d'alimentation - Des vitesses plus élevées augmentent le débit mais peuvent affecter les rayons de courbure.
• Pression du rouleau - Une pression plus élevée améliore la netteté mais peut amincir le matériau.
• Lubrification du rouleau - Prévient les rayures et augmente la durée de vie des outils.
• Entretien des outils - Maintenir les outils affûtés et remplacer les rouleaux usés pour éviter les défauts.
• Vibrations - Des vibrations excessives peuvent brouiller les profils et provoquer des marques de frottement.

Une surveillance et un contrôle attentifs de ces facteurs permettent d'améliorer le rendement et d'accélérer le formage des cylindres tout en maintenant les normes de qualité.

Traitement secondaire après le laminage

Une fois que la tôle a été formée au rouleau pour obtenir le profil souhaité, un traitement supplémentaire peut s'avérer nécessaire en fonction du produit.

Coupure

La bande formée en continu est coupée en longueurs déterminées, soit par une cisaille volante en mouvement, soit par une cisaille d'arrêt. Les panneaux coupés peuvent ensuite être empilés.

La précision de la longueur de coupe est importante pour assurer une bonne adaptation des panneaux. Les lames de la cisaille doivent être entretenues régulièrement pour éviter les bavures ou les déformations sur le bord de la coupe.

Perforation

Certains panneaux nécessitent des fentes ou des trous perforés pour les fixations utilisées pour attacher la couverture à la structure du bâtiment. Ces trous peuvent être perforés soit avant le profilage, soit après, à l'aide d'une presse à perforer intégrée à la ligne.

Le poinçonnage avant le formage permet d'utiliser des modèles de trous standard disponibles sur le marché. Mais il nécessite un profilage très précis pour aligner correctement les trous perforés. Le poinçonnage après formage permet de faire correspondre exactement les trous au profil du panneau, mais nécessite des matrices de poinçonnage personnalisées correspondant à la forme du panneau.

Ondulation

Pour les panneaux de toiture, des courbes transversales appelées ondulations sont souvent formées dans les feuilles pour en accroître la rigidité. Cette opération peut être réalisée en faisant passer les panneaux par des cylindres ondulateurs supplémentaires après le formage initial.

Courbe

Pour les bâtiments à toit arqué, il peut être nécessaire de courber les panneaux dans le sens de la longueur. Pour ce faire, les panneaux formés par laminage sont passés dans une machine à cintrer afin d'obtenir le rayon requis.

Couture

Pour certaines conceptions de panneaux à joint debout, les joints verticaux doivent être assemblés, souvent à l'aide d'un appareil mécanique motorisé. Cet appareil plie et verrouille les bords pour les rendre étanches.

Revêtement

Si les tôles nécessitent un revêtement liquide, celui-ci peut être appliqué par pulvérisation ou au rouleau dans une ligne de revêtement séparée après le formage initial. Le revêtement offre une résistance à la corrosion et une couleur.

Gaufrage

Pour obtenir des textures décoratives en grain de bois ou en stuc, les panneaux peuvent être repassés entre des cylindres de gaufrage après le formage et l'enduction. La surface texturée offre une esthétique attrayante.

Contrôle de la qualité

Le maintien de normes de qualité élevées pour les produits de toiture formés par laminage est essentiel pour une bonne performance sur le terrain et la satisfaction du client. Les pratiques recommandées en matière de contrôle de la qualité sont les suivantes

Inspection des matières premières entrantes

• Vérifier le certificat de la bobine pour s'assurer que le matériau, l'épaisseur et les propriétés sont corrects.
• Vérifier la qualité de la surface des feuilles
• S'assurer que les bobines sont correctement alignées et qu'elles ne sont pas endommagées.

Contrôle en cours de fabrication

• Vérifier périodiquement l'exactitude des profils formés par laminage
• Vérifier l'absence de défauts de surface tels que des rayures ou des bosses.
• Mesurer les longueurs de coupe pour plus de précision
• Confirmer l'emplacement et l'alignement des trous

Inspection finale

• Vérifier l'aspect esthétique et l'uniformité du revêtement
• Vérifier que toutes les marques et étiquettes sont correctement imprimées
• S'assurer que l'emballage offre une protection adéquate
• Valider le respect des normes de qualité

Contrôle des processus

• Vérification régulière des paramètres du processus - alimentation, vitesse, pression
• Effectuer la maintenance préventive et remplacer l'outillage usé
• Contrôler l'équipement pour s'assurer qu'il est aligné et correctement réglé
• Examiner les données statistiques du processus - dimensions, défauts, rejets

Formation des employés

• Former les opérateurs à l'installation, au changement et au fonctionnement corrects
• Encourager la focalisation sur les objectifs de qualité et la responsabilité
• Fournir des procédures claires pour les critères d'inspection
• Favoriser une culture de l'amélioration continue et du souci du détail

Meilleures pratiques en matière de sécurité

Travailler en toute sécurité est la priorité absolue lors de l'utilisation de profileuses pour toitures. Quelques pratiques de sécurité essentielles :

• Envelopper ou protéger toutes les pièces mobiles, telles que les rouleaux et les avances.
• Assurer une protection adéquate des machines et un accès sûr pour l'entretien
• Installer des arrêts d'urgence pour un arrêt immédiat
• Prévoir des déconnexions de sécurité obligatoires pour l'isolation de l'alimentation.
• Respecter les procédures de verrouillage et d'étiquetage pour la maintenance et le nettoyage.
• Prévoir un espace de travail suffisant autour des machines
• Éliminer les risques de glissade et de chute autour des équipements
• Fournir une protection auditive pour réduire le bruit
• Utiliser des tapis de sécurité pour les machines qui arrêtent le mouvement lorsqu'ils sont déclenchés.
• Étiqueter clairement les autocollants de sécurité et prévoir des panneaux d'avertissement
• Maintenir les zones de travail propres et dégagées
• Prévoir une protection contre les chutes en hauteur si nécessaire
• Former tous les employés aux procédures de sécurité opérationnelle appropriées
• Encourager une culture de la sécurité et intervenir en cas de conditions dangereuses
• Documenter les incidents de sécurité en vue d'opportunités d'amélioration

Les équipements de profilage peuvent fabriquer en toute sécurité des produits de qualité lorsque des précautions adéquates sont prises pour protéger les travailleurs.

Conclusion

Le profilage est un procédé efficace et économique pour fabriquer des éléments de toiture métallique en grandes séries. Il permet de traiter une large gamme de matériaux et d'épaisseurs pour produire des panneaux, des gouttières et d'autres produits présentant des sections transversales complexes impossibles à obtenir par d'autres méthodes. Lorsque l'équipement adéquat est spécifié et utilisé efficacement, en prêtant attention au contrôle de la qualité et à la sécurité, les fabricants de toitures peuvent atteindre leurs objectifs de production et de rentabilité tout en satisfaisant les besoins des clients. Le profilage continuera à se développer en tant que processus de fabrication courant grâce à sa flexibilité, sa simplicité, sa précision et ses avantages en termes de coûts, ainsi qu'aux progrès constants en matière de technologie et de capacités.

FAQ

Quelle est la cadence de production typique des profileuses pour toitures ?

Les taux de production varient considérablement en fonction de la largeur de la machine, de la vitesse de la ligne et de l'épaisseur du matériau, mais les lignes de toiture typiques produisent environ 600 à 1000 pieds par heure. Des vitesses plus élevées sont possibles avec des matériaux plus fins.

Quelle épaisseur de métal peut être formée par roulage ?

Les profileuses peuvent généralement traiter des tôles d'une épaisseur allant de 0,01 pouce à environ 0,25 pouce pour les aciers de construction. L'épaisseur maximale dépend de la puissance et de la rigidité de la machine.

Quels sont les systèmes d'entraînement utilisés ?

Les profileuses pour toitures utilisent principalement des servomoteurs électriques pour le système d'alimentation. Les principales stations de laminage sont entraînées soit par des réducteurs, soit par des moteurs à entraînement direct montés le long des arbres.

Quelle est la rapidité de changement des outils de roulage ?

Avec les jeux de rouleaux à changement rapide de type cartouche, le changement de profil peut généralement être effectué en 30 à 90 minutes. Les changements d'outillage fixe prennent plus de temps, de l'ordre de 4 heures et plus.

Quelles opérations secondaires peuvent être intégrées ?

Les opérations intégrées typiques comprennent le poinçonnage, le cintrage, la découpe, le sertissage, l'ondulation, le gaufrage et l'enrobage/la peinture par diverses méthodes.

Quelle est la fourchette des coûts d'installation des profileuses pour toitures ?

Les coûts d'installation varient généralement entre 1 450 000 et 1 500 000 tonnes, en fonction de la taille, de la cadence de production et des caractéristiques de la machine. Les machines plus grandes ou personnalisées, dotées de nombreuses stations, peuvent coûter 1,4 million de tonnes ou plus.

Quels sont les éléments à prendre en compte pour l'entretien de l'ancien rouleau ?

Les points de maintenance essentiels sont l'inspection/remplacement des rouleaux et des roulements, la lubrification, la tension des courroies, le contrôle des alignements et des tolérances, le nettoyage et la maintenance préventive générale.

Quels sont les dispositifs de sécurité à prévoir ?

Les éléments de sécurité tels que les arrêts d'urgence, les barrières d'entrée, les protections, les tapis de sécurité, les alarmes et les déconnexions de services doivent être utilisés. Les procédures de verrouillage sont essentielles.

Quelle est la durée du retour sur investissement ?

Grâce aux économies réalisées sur les coûts de main-d'œuvre et d'outillage, les délais de retour sur investissement sont généralement de 12 à 24 mois pour la plupart des investissements dans des profileuses pour toitures.

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