Le profilage est un procédé de formage du métal utilisé pour produire de longues sections de tôle. A machine de formage de rouleaux forme progressivement la tôle à travers une série de stations de laminage jusqu'à ce que le profil de la section transversale souhaitée soit obtenu. Les pièces formées par laminage ont un large éventail d'applications dans des secteurs tels que la construction, l'automobile, l'électroménager, etc.
Ce guide complet aborde les différents composants et pièces qui constituent une profileuse. Il présente également les principes de fonctionnement, les types de profileuses, les principaux fournisseurs, les applications, les avantages et les limites.
Vue d'ensemble des pièces de la profileuse
Une profileuse se compose d'une série de stations, chacune dotée d'un ensemble de cylindres qui forment progressivement la tôle au fur et à mesure de son passage dans la machine. Les principaux composants et pièces d'un système de profilage sont les suivants :
| Composante | Description |
|---|---|
| Dérouleur | Introduit la bobine de tôle plate dans la profileuse |
| Mangeoire | Contrôle l'alimentation du matériau dans la section de profilage |
| Stations de formage de rouleaux | Une série de stations avec des rouleaux qui plient et forment le matériau dans le profil désiré. |
| Coupure | Coupe le profilé formé aux longueurs souhaitées |
| Empileur | Empile les pièces coupées pour une manipulation aisée |
| Contrôles | Contrôles informatisés pour définir et surveiller les paramètres du processus |
| Entraînements | Assure la transmission de la puissance aux rouleaux et à l'alimentation en matériau |
| Cadre | abrite les stations de laminage et d'autres composants |
Ces sections principales sont constituées de nombreuses pièces usinées sur mesure qui composent le système de profilage. Les principaux composants de chaque section sont les suivants
Pièces pour dérouleurs
| Partie | Description |
|---|---|
| Mandrin à bobine | Arbre extensible sur lequel la bobine est chargée |
| bras de dérouleur | Soutient et guide la feuille dans la machine |
| Niveleur | Corrige la mise en place de la bobine et la déformation initiale |
| Rouleau d'alimentation | Introduit la tôle dans la machine |
| rouleau pincé | Applique une pression pour saisir et faire avancer la feuille |
| Guides feuilles | Maintien de l'alignement des feuilles |
| Voiture à bobine | Permet le chargement et le déchargement des bobines |
Pièces de la section de formage
| Partie | Description |
|---|---|
| Rouleaux de formage | Plier progressivement la tôle pour obtenir le profil souhaité |
| Boîtiers | Soutient les rouleaux de formage |
| Arbres à rouleaux | Entraînement des cylindres de formage |
| Boîtes de vitesses | Transmettre la puissance aux arbres à rouleaux |
| Paliers | Permettre une rotation à faible frottement des arbres à rouleaux |
| Entretoises pour rouleaux | Réglage de l'espacement des rouleaux et de l'ouverture du matériau |
Pièces de la section de tronçonnage
| Partie | Description |
|---|---|
| Lame de cisaille | Découpe du profilé formé |
| Maintenir enfoncé | Serrage de la pièce pour un cisaillement net |
| Convoyeur | Éloigne les pièces coupées |
Pièces supplémentaires
| Partie | Description |
|---|---|
| Protections et couvertures | Assure la sécurité en couvrant les pièces mobiles |
| Capteurs | Contrôler le fonctionnement de la machine |
| Système hydraulique | Permet d'actionner les sections de la machine |
| Système de lubrification | Applique un lubrifiant pour réduire l'usure |
La configuration exacte des pièces varie selon les types et les tailles de profileuses. Toutefois, les composants de base décrits ici constituent l'ossature de toute ligne de profilage standard.
Principe de fonctionnement des profileuses
Le principe de fonctionnement des profileuses est assez simple. Essentiellement, le processus consiste à former progressivement la tôle en la pliant à travers une série de stations jusqu'à ce que la section transversale finale soit obtenue.
Voici les principales étapes :
- La bobine de tôle est chargée sur le mandrin du dérouleur.
- Le dérouleur alimente la feuille plate dans la section de formage par laminage.
- La feuille passe par une série de stations de laminage, chacune dotée d'un ensemble de rouleaux.
- À chaque station, les rouleaux entrent en contact avec la feuille, ce qui provoque une déformation plastique.
- L'action de flexion incrémentale forme progressivement le matériau dans le profil souhaité.
- Les pièces terminées sont coupées à la longueur et rassemblées sur un convoyeur ou un empileur.
- Le squelette usagé est recyclé dans le processus.
L'action du profilage repose sur les principes de la flexion plastique du métal au-delà de sa limite d'élasticité. Au fur et à mesure que la tôle se déplace dans la machine, les rouleaux transversaux induisent une contrainte de flexion tandis que les rouleaux longitudinaux contrôlent le flux de matériau entre les stations.
Les variables clés qui déterminent l'action de formation sont les suivantes :
- Géométrie du rouleau
- Espacement vertical des rouleaux
- Espacement des rouleaux horizontaux
- Epaisseur du matériau
- Propriétés des matériaux
- Espacement entre stations
- Vitesse de rotation du rouleau
- Vitesse d'alimentation du matériau
En optimisant ces paramètres, les profileuses peuvent produire des profils précis et de haute qualité de manière continue et efficace. Les stations de formage modulaires peuvent être configurées de manière flexible pour produire une large gamme de profils.
Principaux types de profileuses
Les profileuses peuvent être classées en fonction de la conception du châssis, du degré d'automatisation et de la direction du flux de matériau. Les principaux types de profileuses sont les suivants :
Basé sur le châssis
| Taper | Description |
|---|---|
| Cadre en C | Le centre ouvert permet de changer facilement de rouleau |
| Cadre en O | Conception entièrement fermée pour plus de sécurité |
| Cadre en U | Bonne rigidité adaptée aux profils lourds |
| Rayon multiple | Spécialisé pour les profils courbes complexes |
Basé sur l'automatisation
| Taper | Description |
|---|---|
| Manuel | Modèles de base avec commandes manuelles |
| Semi-automatique | Déformation automatisée avec manipulation manuelle des matériaux |
| Entièrement automatique | Automatisation complète en ligne |
| Personnalisé | Des solutions sur mesure pour des applications spécifiques |
Basé sur le flux d'articles
| Taper | Description |
|---|---|
| Horizontal | Flux de matière horizontal adapté aux pièces longues |
| Vertical | Empreinte compacte pour un gain de place |
| Incliné | Angle d'installation réglable |
En sélectionnant les types de profileuses appropriés en fonction des besoins de production, il est possible de mettre en place des machines optimales pour chaque application.
Principaux fabricants de profileuses
Il existe un certain nombre de fabricants mondiaux de premier plan qui fournissent des équipements et des machines de profilage. Parmi les principaux acteurs, on peut citer
| Entreprise | Description |
|---|---|
| Formtek | Gamme complète de profileuses en C et en O |
| Electro-Mec | Fournisseur de premier plan basé aux États-Unis depuis 1959 |
| Groupe Bradbury | Gamme complète de solutions de profilage |
| Dimeco | Machines de formage de rouleaux à usage intensif jusqu'à 10000 kN |
| Machines Samco | Fabricant taïwanais de profileuses économiques |
| Shanghai Rollforming | Fabricant chinois exportant dans le monde entier |
| T&H Lemont | Spécialisé dans le profilage de tubes et de tuyaux |
| Metform | Fabricant australien spécialisé dans le formage des métaux |
| Ensalco | Fabricant basé en Inde exportant dans le monde entier |
Ces entreprises proposent des équipements de profilage standard ou personnalisés pour répondre aux différents besoins de production des industries.
Applications des pièces formées par laminage
En raison de ses capacités de formage continu, efficace et polyvalent, le profilage est utilisé pour produire en masse un large éventail de pièces et de profils.
Les applications les plus courantes sont les suivantes :
| L'industrie | Applications typiques |
|---|---|
| La construction | Panneaux de toiture, cadres de porte, montants, bardage |
| Automobile | Cadres de fenêtres, garde-corps, barres anti-intrusion |
| Appareils électroménagers | Panneaux, boîtiers, poignées de porte, cadres |
| Mobilier | Racks, unités de stockage, étagères, cadres |
| Infrastructure | Glissières de sécurité, profils de drainage, poteaux électriques |
| Emballage | Rayonnages, palettes, plateaux, bacs |
Presque toutes les sections de profilés ouverts nécessitant une production continue peuvent être formées par laminage, ce qui permet de gagner du temps et de réduire les coûts par rapport à d'autres procédés tels que la fabrication ou le moulage.
Avantages du laminage
Le formage par laminage présente plusieurs avantages qui le rendent idéal pour le formage à haute productivité de profilés métalliques :
| Paramètre | Bénéfice |
|---|---|
| Délai d'exécution | Délai plus court entre la conception et la production |
| Efficacité | Utilisation élevée des matériaux et vitesse de la ligne |
| Flexibilité | Changement rapide de rouleau entre les profils |
| Qualité | Excellente précision dimensionnelle et finition de surface |
| Automatisation | Convient à la production de masse automatisée |
| Polyvalence | Une large gamme de matériaux et d'épaisseurs peut être formée |
| Coût | Coûts initiaux et coûts d'exploitation réduits |
Des facteurs clés tels que le gaspillage minimal de matériaux, les faibles coûts d'outillage et la réduction de la finition permettent de réduire le coût global des pièces par rapport à d'autres méthodes.
Limites du processus de laminage
Malgré ses avantages, le profilage présente également certaines limites :
| Limitation | Description |
|---|---|
| Complexité du profil | Ne peut pas produire des formes très complexes |
| Restrictions de taille | Limité à des largeurs et des rayons relativement étroits |
| La force | Résistance inférieure à celle des pièces forgées ou corroyées |
| Trous | Impossible de percer des trous sur la longueur du profilé |
| Taille du lot | Convient pour les longues séries de production, pas pour les petits lots |
| Type de matériau | Seuls les métaux ductiles, comme les alliages d'acier, peuvent être formés par laminage. |
Pour certaines applications nécessitant des profils 3D complexes, des tolérances serrées ou des séries courtes, d'autres procédés tels que l'emboutissage, la fabrication ou le moulage peuvent être mieux adaptés.
Prix des profileuses
Les équipements de profilage représentent un investissement majeur pour une usine de fabrication. Les prix varient considérablement en fonction de facteurs tels que
| Facteur | Impact sur le prix |
|---|---|
| Vitesse de la ligne | Les machines plus rapides coûtent plus cher |
| Degré d'automatisation | Les modèles manuels sont les moins chers |
| Type de matériau | Les machines pour les métaux plus épais/durcis coûtent plus cher |
| Longueur de la ligne | Les lignes plus longues avec plus de stations coûtent plus cher |
| Marque | Les marques haut de gamme ont des prix plus élevés |
| Personnalisation | Les machines standard sont moins chères que les machines sur mesure |
Les fourchettes de prix typiques pour les nouveaux équipements de profilage sont les suivantes :
| Cote de la machine | Échelle des prix |
|---|---|
| Légèreté | $50,000 – $150,000 |
| Moyennement robuste | $150,000 – $500,000 |
| Robuste | $500,000 – $2,000,000 |
| Haut débit | Plus de $2 000 000 |
L'achat de matériel d'occasion permet de réduire considérablement les coûts d'investissement. Mais la productivité peut être plus faible sur les vieilles machines.
Choisir un fabricant de profileuses
Lorsque l'on investit dans un équipement de profilage, il est essentiel de choisir le bon fournisseur. Voici les facteurs clés à prendre en compte :
| Paramètre | Critères d'évaluation |
|---|---|
| Technologie | Modélisation 3D avancée, usinage de précision, contrôles |
| Vivre | Une expérience éprouvée, des années d'activité |
| Capacité | Gamme de tailles de machines proposées |
| Personnalisation | Capacité à modifier les besoins spécifiques |
| Capacité de production | Suffisante pour répondre à la demande |
| Service | Assistance à l'installation, formation fournie |
| Tarification | Des prix compétitifs en rapport avec les caractéristiques |
| Délai d'exécution | Capacité à respecter le calendrier |
| Certification | Système de gestion de la qualité certifié ISO |
| Soutien | Réactivité dans la résolution des problèmes |
Les avis des pairs de l'industrie, les visites de sites et les discussions avec les fournisseurs peuvent aider à évaluer ces paramètres afin de sélectionner la machine optimale.
Installation d'une profileuse
Une installation correcte est essentielle au bon fonctionnement des systèmes de profilage. Voici quelques éléments clés à prendre en compte :
| Activité | Description |
|---|---|
| Préparation du site | Fondation nivelée en béton, espace pour les bobines/convoyeurs |
| Équipement de levage | Grue, chariot élévateur à fourche pour positionner les sections de machines |
| Assemblée | Cadres de machines à boulonner, protections supplémentaires, couvercles |
| Alignement | Alignement précis des arbres à rouleaux et des stations |
| Calibrage | Régler et tester tous les interrupteurs et commandes des capteurs |
| Essais | Confirmer la qualité du formage avant la production |
| Formation des opérateurs | Examiner les procédures d'exploitation, la sécurité |
Les fournisseurs assurent généralement la supervision de l'installation. Mais le personnel interne doit participer pour comprendre le processus et les détails de l'équipement.
Fonctionnement de la profileuse
Le fonctionnement efficace des profileuses nécessite une formation et le respect des procédures établies :
| Activité | Description |
|---|---|
| Chargement de la bobine | Utiliser le mandrin et la méthode de chargement appropriés |
| Filetage | Introduire progressivement la feuille dans la machine |
| Paramétrage | Entrer les valeurs de la recette pour la vitesse d'avance, la longueur de coupe, etc. |
| Démarrage | Faire tourner la machine à faible vitesse pour confirmer le formage |
| Contrôle | Observer le processus pour déceler d'éventuels problèmes, capteurs |
| Réglage de la vitesse | Montée en puissance jusqu'à la vitesse de production requise |
| Contrôles de qualité | Prendre des mesures, vérifier la précision des pièces |
| Fermeture | Arrêter les avances, permettre à la machine de dégager le stock |
| Sécurité | Respecter à tout moment les pratiques d'exploitation sûres |
Les opérateurs doivent connaître parfaitement les commandes de la machine et les procédures d'arrêt d'urgence.
Maintenance des machines de formage de rouleaux
Un programme d'entretien complet est essentiel pour assurer des performances optimales des laminoirs. Les aspects clés sont les suivants :
| Activité | Description |
|---|---|
| Inspections | Contrôler quotidiennement l'usure des rouleaux, le jeu et les pièces détachées. |
| Lubrification | Graisser les roulements, les engrenages, selon le calendrier |
| Dégagement de la ligne | Enlever souvent les dépôts de ferraille, la poussière et la saleté |
| Changement de rouleau | Les jeux de rouleaux programmés changent en fonction du tonnage produit |
| Service de conduite | Inspecter périodiquement les chaînes, les pignons et les accouplements. |
| Hydraulique | Vérifier le niveau du liquide, les fuites, les joints des cylindres |
| Électricité | Inspecter périodiquement les fils, les commandes et les capteurs. |
| Dossiers | Documenter toutes les activités de maintenance |
Le remplacement des cylindres est une activité majeure pour restaurer la précision du profilage lorsque l'usure dépasse les tolérances.
Comment choisir entre le profilage et les autres procédés de formage des métaux ?
Le profilage offre des avantages uniques pour la production en grande série de pièces métalliques. Mais pour certaines applications, d'autres procédés peuvent s'avérer plus appropriés en fonction de facteurs tels que :
| Facteur de comparaison | Forme rouleau | Estampillage | Extrusion |
|---|---|---|---|
| Forme de la pièce | Profils ouverts | Formes complexes en 2D | Profils solides simples |
| Volume de production | Haut | Moyenne à élevée | Haut |
| Délai d'exécution | Moyen | Faible | Haut |
| Coût de l'outillage | Moyen | Très élevé | Moyen |
| La force | Moyen | Haut | Moyen |
| Précision dimensionnelle | Haut | Très élevé | Moyen |
| Finition | Bien | Excellent | Juste |
Il est nécessaire de comprendre les exigences de l'application et de comparer les capacités des processus pour choisir la méthode optimale. Le profilage, l'emboutissage et l'extrusion se complètent pour répondre à un large éventail de besoins en matière de fabrication métallique.
FAQ
Q : Quels types de matériaux peuvent être formés par roulage ?
La plupart des métaux ductiles tels que l'acier à faible teneur en carbone, l'acier inoxydable et les alliages d'aluminium peuvent être formés par laminage. Avec une puissance suffisante, des sections plus lourdes d'aciers à haute résistance, de cuivre et de laiton sont également possibles.
Q : Quelles sont les formes de profilés laminés les plus courantes ?
Les profilés en C, les profilés en Z, les canaux, les tubes carrés, les panneaux de toiture, les cornières figurent parmi les formes profilées les plus populaires. Des profils spéciaux tels que des panneaux courbes, des garde-corps, des cadres de porte sont également possibles.
Q : Comment les trous et les encoches sont-ils incorporés dans les pièces formées par laminage ?
Les trous et les encoches perpendiculaires à la longueur peuvent être poinçonnés dans une station de presse séparée avant ou après le profilage. Les fentes et les trous sur la longueur nécessitent des opérations ultérieures telles que le fraisage.
Q : Quelle est la plage d'épaisseur de la tôle qui peut être formée par roulage ?
Le profilage est très efficace pour les tôles d'une épaisseur comprise entre 0,3 mm et environ 3 mm. Des sections d'une épaisseur allant jusqu'à 8 mm peuvent être formées à l'aide de machines robustes.
Q : Quels sont les facteurs qui influencent la vitesse de la ligne de profilage ?
La puissance de la machine, l'épaisseur du matériau, la complexité du profilage, le nombre de stations et la qualité souhaitée déterminent la vitesse maximale de la ligne. Les vitesses de 15 m/min à 200 m/min sont typiques.
Q : Quels sont les défauts qui peuvent apparaître dans les pièces formées par laminage ?
La torsion, la courbure, l'évasement et l'enroulement longitudinal sont des défauts courants dus à des paramètres de traitement non optimisés ou à l'usure de l'outillage.
Q : Quelle est la sécurité requise pour les opérations de profilage ?
Tous les éléments mobiles doivent être entièrement protégés. Des arrêts d'urgence, des cordes de traction sur toute la longueur sont nécessaires. Le personnel doit porter un équipement de protection et rester à l'écart pendant le fonctionnement.
Q : Comment calculer les économies réalisées avec le profilage par rapport à la fabrication ?
Le profilage peut permettre de réaliser des économies de matériaux, de main-d'œuvre et d'énergie par rapport à la fabrication de profilés équivalents. Mais les coûts de conception et d'outillage peuvent être plus élevés.
Conclusion
Le profilage permet une production efficace et précise de profilés métalliques essentiels pour la construction, l'automobile et d'autres industries. La conception modulaire utilisant des composants usinés spécialisés rend le processus très flexible et évolutif. En comprenant les principales pièces des machines de profilage, leur principe de fonctionnement, les types, les applications et les meilleures pratiques opérationnelles, les fabricants peuvent tirer le meilleur parti de cette technologie polyvalente de formage des métaux.