Machines de formage de rouleaux d'aluminium sont utilisées pour former des bobines d'aluminium en profils et géométries personnalisés pour une large gamme d'applications. Ce guide complet donne un aperçu de la technologie du profilage de l'aluminium, des types de machines disponibles, de leurs principaux composants, de leurs spécifications techniques, de leurs applications, de leurs avantages, de leurs limites, etc.
Aperçu des machines de formage de rouleaux d'aluminium
Le formage par roulage est une opération de pliage en continu dans laquelle une longue bande de métal passe à travers des ensembles consécutifs de rouleaux ou de cages, chacun n'effectuant qu'une partie incrémentale du pliage, jusqu'à ce que le profil de la section transversale désirée soit obtenu.
Le profilage de l'aluminium est un moyen rentable de produire des pièces en aluminium sur mesure avec des tolérances précises et reproductibles. L'excellente formabilité de l'aluminium lui permet d'être façonné par profilage dans une variété de géométries complexes.
Comparé à d'autres solutions comme l'extrusion, le profilage présente l'avantage d'offrir des cycles de production plus courts, un coût unitaire plus faible et des modifications de profil plus faciles. Il permet de produire des pièces en aluminium dans une large gamme de formes, de tailles et de finitions.
Les lignes modernes de profilage de l'aluminium utilisent une modélisation 3D avancée, un positionnement précis des rouleaux et des commandes pour produire efficacement et en masse des profilés en aluminium à la demande.
Principaux avantages du formage par laminage de l'aluminium
- Production en continu et à grande vitesse de pièces en aluminium de grande longueur
- Rentabilité pour les besoins en volume moyen à élevé
- Tolérances plus étroites et meilleure cohérence par rapport à d'autres méthodes
- Flexibilité dans l'ajustement des profils en modifiant la position des rouleaux
- Permet des formes et des courbures complexes et personnalisées
- Gamme de finitions possibles pour l'aluminium - brut, anodisé, peint par poudrage
Limites du profilage de l'aluminium
- Coûts d'installation initiaux plus élevés pour l'outillage de roulage
- Limité par la largeur/épaisseur maximale de l'aluminium pouvant être alimenté
- Restrictions concernant les rayons de courbure minimaux
- Les conceptions doivent permettre le mouvement des profilés pendant le pliage
- Précision dimensionnelle inférieure à celle des extrusions d'aluminium
- Seuls des profils linéaires peuvent être produits
Types de machines de formage de rouleaux d'aluminium
Il existe plusieurs configurations de profileuses et de lignes de profilage utilisées pour produire des profilés en aluminium. Elles se distinguent par leur vitesse de production, leur niveau d'automatisation, le nombre de stations de laminage, le type de mécanisme d'entraînement et la méthode d'alimentation.
Machines de formage de rouleaux standard
- Profileuses d'entrée de gamme avec 5 à 10 stations de laminage
- Alimentation et déchargement manuels des matériaux
- Vitesse de production jusqu'à 10 m/min
- Idéal pour la production de petits volumes et de courts tirages
Lignes de profilage à grande vitesse
- Lignes automatisées avec plus de 12 postes de laminage
- Système d'alimentation en matériaux motorisé
- Coupures volantes pour une production continue
- Vitesses de 18 à 50+ m/min
- Pour les grands volumes et les longues séries de production
Machines de formage de rouleaux entièrement électriques
- Chaque station de roulage est actionnée par des servomoteurs
- Contrôle indépendant de la vitesse et de la position des rouleaux
- Pas de composants hydrauliques
- Alimentation et coupure précises
- Flexibilité de la programmation
- Plus silencieux, plus propre et plus économe en énergie
Machines portables de formage de rouleaux
- Conception légère et compacte
- Alimentation manuelle des matériaux
- Guides de prises fixes ou motorisées
- Vitesses jusqu'à 10 m/min
- Pour les petits profils personnalisés sur site
Principaux composants des machines de formage de rouleaux d'aluminium
Les systèmes de profilage de l'aluminium se composent de trois parties principales : les cages de profilage, le système d'alimentation en matériau et l'extrémité de sortie pour la découpe et la manipulation des profilés formés.
Bancs de laminage
La section de formage par laminage comporte une série de stations de laminage, chacune dotée d'un jeu de rouleaux supérieur et inférieur. Les configurations typiques comportent entre 5 et 16 cages disposées en ligne droite.
- Les stations de laminage réalisent des courbes de plus en plus profondes pour façonner le profil.
- Les actionneurs de la boîte à engrenages robuste positionnent avec précision les rouleaux supérieurs.
- Les géométries des rouleaux correspondent au contour souhaité du profil
- Matériaux des rouleaux - acier, carbure, zingué, etc.
Système d'alimentation en matériaux
Celui-ci déroule et alimente la bande d'aluminium en bobine dans la section de formage par laminage à une vitesse et une tension contrôlées.
- Mandrin de maintien de la bobine + mécanisme de déroulage
- Tables d'alimentation avec rouleaux d'entraînement à pincement
- Contrôles de rétroaction pour l'ajustement automatique de la vitesse
- Système de guidage des bords pour maintenir la bande centrée
Fin de la coupure et de la sortie
Les profilés d'aluminium formés sont coupés à la longueur souhaitée et sortent de la machine.
- Cisailles volantes ou couteaux fixes pour la coupe de profilés
- Tables de sortie ou convoyeurs motorisés
- Empileurs pour ranger proprement les pièces d'aluminium coupées
Système de contrôle
Les profileuses avancées utilisent des commandes PLC pour surveiller et coordonner tous les éléments de la machine.
- Écran tactile HMI pour le contrôle de la production
- Servomoteurs avec retour de position
- Retour d'information du capteur pour le contrôle automatique de la vitesse
- Verrouillages de sécurité et modes de fonctionnement
Spécifications de l'équipement de formage de rouleaux d'aluminium
Les spécifications des profileuses pour aluminium dépendent des exigences de production. Vous trouverez ci-dessous des fourchettes typiques pour les paramètres clés.
| Caractéristiques | Détails |
|---|---|
| Vitesse de formage | 10 - 80 m/min |
| Largeur du profil | Jusqu'à 2100 mm |
| Épaisseur de matériau | 0,3 - 4 mm |
| Type de matériau | Alliages d'aluminium 1xxx, 3xxx, 5xxx |
| Diamètre du rouleau | 100 - 250 mm |
| Nombre de stands | 5 – 20 |
| Puissance d'entraînement | 5 - 15 kW |
| Tension | 220V/380V AC triphasé |
| Taille de la machine | 10 - 100 m de long x 2 - 3 m de large |
| Poids de la machine | 2000 - 50000 kg |
Applications du laminage de l'aluminium
Les profilés en aluminium formés par laminage sont utilisés dans diverses industries en raison de leur excellente solidité, de leur durabilité, de leur résistance à la corrosion, de leur attrait esthétique et de leur recyclabilité.
Profilés en aluminium pour la construction
- Panneaux muraux et feuilles de bardage
- Toiture, gouttières et tuyaux de descente
- Profilés pour fenêtres, portes et volets
- Éléments d'ossature structurelle
- Garnitures décoratives et éléments de façade
Profilés en aluminium pour l'industrie automobile
- Châssis, traverses et dessous de caisse
- Composants du siège et renforts
- Panneaux de carrosserie et garnitures extérieures
- Profilés de guidage de fenêtre et de verre
Profilés en aluminium pour la fabrication
- Protections de machines, barrières de sécurité
- Guides et rails latéraux du convoyeur
- Revêtement d'équipements de traitement
- Boîtiers et enveloppes électriques
Profilés en aluminium pour le mobilier
- Cadres de table et de bureau
- Chaise et éléments de siège
- Normes de rayonnage et éléments de support
- Profilés décoratifs
Profilés en aluminium pour le transport
- Composants pour l'aérospatiale et l'aviation
- Rails latéraux et arceaux de toit de la remorque
- Panneaux de carrosserie et pièces de structure de camions
- Tôles et raidisseurs pour wagons de chemin de fer
Applications diverses
- Cadres de panneaux solaires
- Structures de serres
- Signalisation et affichage
- Dissipateurs et échangeurs de chaleur
- Éléments de rayonnage à palettes
- Poteaux d'échafaudage
Considérations de conception pour le profilage de l'aluminium
Le profilage permet une grande flexibilité dans la production de profils d'aluminium personnalisés, mais la conception de la section transversale doit suivre certaines lignes directrices.
- Section transversale simple et constante sur toute la longueur
- Pas de trous ni d'éléments extrudés
- Limiter les formes concaves complexes
- Éviter les changements rapides de profil
- Courbes à rayon uniquement (pas d'angles vifs)
- Prise en compte du retour élastique après pliage
- Epaisseur de paroi impacts rayons minimaux
- Tenir compte des limites de capacité des machines
La modélisation 3D avancée permet d'optimiser les conceptions en termes de performances de profilage, d'utilisation des matériaux et de longévité de l'outillage.
Matériaux en aluminium pour le formage par laminage
Les alliages d'aluminium couramment utilisés pour le profilage sont les suivants :
- Série 1xxx - Excellente résistance à la corrosion, faible résistance mécanique
- Série 3xxx - Résistance moyenne, bonne aptitude au formage
- Série 5xxx - Haute résistance, bonne formabilité
- Série 6xxx - Résistance moyenne, bonne extrudabilité
Les alliages 5xxx tels que 5052, 5083, 5754 sont les plus populaires pour les produits en aluminium formés par laminage. Les finitions peuvent être des finitions en usine, des peintures, des anodisations ou des revêtements en poudre.
Outillage à rouleaux pour les conceptions de profilés
Les outils de laminage sont usinés avec précision pour correspondre aux contours de la forme de profil souhaitée.
- Fabriqué en acier à outils ou en carbure
- Rouleaux rectifiés et durcis
- Les rouleaux supérieurs sont réglables
- Systèmes de changement rapide pour échanger les jeux de rouleaux
Le logiciel de CAO crée des géométries de rouleaux en pliant virtuellement des bandes plates et en les dépliant pour obtenir des profils de rouleaux.
Les outils de laminage représentent un coût initial important, c'est pourquoi ils sont économiques pour les longues séries de production d'un même profil. Les modifications de l'outillage peuvent altérer les profils.
Comparaison entre le laminage et l'extrusion de l'aluminium
Le profilage et l'extrusion sont deux méthodes de fabrication différentes pour produire des pièces longues en aluminium avec des sections transversales personnalisées.
Extrusion d'aluminium
- Formes internes et externes complexes
- Tolérances dimensionnelles serrées
- Finition de surface lisse
- Production rapide de profils simples
- Coût initial élevé de la filière d'extrusion
- Limitation de la durée
Formage de rouleaux d'aluminium
- Seuls les profils ouverts sont possibles
- Précision dimensionnelle +/- 0,5 mm
- Marques de surface dues aux rouleaux
- Coût moins élevé pour les moyennes séries
- Outil de roulage réglable
- Production continue de grandes longueurs
Le profilage est compétitif en termes de coût pour les géométries linéaires plus simples nécessaires sur de plus grandes longueurs, tandis que l'extrusion est préférable pour les profils complexes aux caractéristiques plus fines.
Avantages du laminage de l'aluminium
Principaux avantages du profilage des profilés en aluminium :
- Faible coût de l'équipement - Les profileuses à rouleaux moins chères que les presses à extrusion
- Efficacité des matériaux - Faible taux de rebut
- Flexibilité - Facilité de modification des profils par ajustement de l'outillage de roulage
- Cohérence - Processus hautement reproductible avec des tolérances étroites
- Vitesse - Production rapide jusqu'à des vitesses de ligne de 80 m/min
- La force - L'écrouissage augmente la résistance de l'aluminium
- Qualité - Pièces en aluminium lisses, sans défaut et résistantes
- Polyvalence - Large gamme de profils, de tailles et de finitions
- Efficacité - Production automatisée avec des rendements élevés
- Personnalisation - Des profils uniques conçus pour la fonction
- Poids léger - Réduction des coûts de transport
Limites du laminage de l'aluminium
Limites à prendre en compte pour le profilage de pièces en aluminium :
- Forme du profil - Seuls les profils linéaires uniformes sont possibles
- Limites de rayon - Les règles relatives aux rayons de courbure minimaux s'appliquent
- Précision - Tolérances +/- 0,5 mm, plus fines que l'extrusion
- Finition de la surface - Marques de laminage visibles sur les surfaces extérieures
- Frais d'établissement - L'outillage de laminage nécessite un investissement initial
- Expertise en matière de conception - Soutien technique nécessaire pour les nouveaux profils
- Limites de l'alliage - Seulement 1xxx, 3xxx, 5xxx optimal
- Limites de largeur - Largeurs maximales de 1000 à 2100 mm
- Gamme d'épaisseur - Limité à l'aluminium de 0,3 à 4 mm
- Production - Les volumes inférieurs ne sont pas rentables
Conseils pour le choix d'une profileuse en aluminium
Voici les facteurs clés à prendre en compte lors de la sélection d'une profileuse :
- Volume de production - Le niveau d'automatisation dépend de la longueur des trajets
- Dimensions du profil - Capacité de largeur et d'épaisseur nécessaire
- Vitesse de production - Débit requis en m/min
- Type d'alimentation - Entraînements électriques, hydrauliques ou hybrides
- Fonctions de contrôle - Contrôle automatique de la vitesse, verrouillage de sécurité
- Méthode de manipulation des bobines - Dérouleur, redresseur, système d'alimentation
- Opérations secondaires - Découpage, poinçonnage, comptage, empilage
- Besoins de précision - Tolérance et précision de positionnement
- Budget - Équilibrer les performances et les coûts
- Extensibilité - Possibilité d'ajouter des composants ultérieurement
- Réputation - Fournisseur fiable disposant d'un équipement de qualité
- Support technique - Assistance et formation à la mise en place
- Délai de livraison - Exigences en matière de calendrier
Hiérarchiser les critères de performance clés et rechercher la bonne solution de profilage. Équilibrer les besoins de production et les coûts d'équipement.
Fabricants de machines de formage de rouleaux
Les principaux fabricants mondiaux d'équipements de formage de rouleaux d'aluminium sont les suivants :
| Entreprise | Description |
|---|---|
| Machines Samco | Taïwan - large gamme de profileuses |
| Shanghai Hyro | Chine - machines électriques et hydrauliques |
| Groupe Bradbury | UK - profilage de haute précision |
| Formtek | USA - matériel lourd |
| Metform | USA - lignes de profilage personnalisées |
| Gasparini | Italie - lignes de production à grande vitesse |
| Knuth | Allemagne - Profilage CNC |
| Botou Xianfa | Chine - profilage portable |
| Zeman Bauelemente - Autriche - profilage tout électrique |
Lorsque vous demandez des devis, fournissez aux vendeurs des dessins détaillés des produits et des exigences de production. Renseignez-vous sur les délais d'exécution, les garanties et les services de maintenance.
Analyse des coûts du laminage de l'aluminium
Le profilage de l'aluminium permet de produire des profils sur mesure à des prix compétitifs. Les facteurs de coût sont les suivants :
Coût de l'équipement
- Machine à former des rouleaux - $40.000 à $500.000
- Conception d'outils/de matrices - $5,000 à $20,000
- Installation et formation - $5,000
Les coûts d'exploitation
- Travail - $20/hr x 1 opérateur
- Consommation électrique - $10 à $30/hr
- Maintenance - 2% de coût de machine par an
- Matériau en aluminium - $1.0 à $3.5 par kg
- Finition secondaire - $0,5 à $2 par mètre linéaire
Gamme de coûts des profils typiques
- Petites quantités - $5 à $10 par mètre linéaire
- Grandes quantités - $1 à $3 par mètre linéaire
Les coûts varient en fonction de la localisation, des séries de production et de la complexité. Demandez des devis à des entreprises de profilage expérimentées.
Finition secondaire des profilés en aluminium
Après le profilage, des traitements supplémentaires peuvent améliorer l'esthétique ou les performances :
- Coupe - Cisaillement ou sciage à longueur
- Perforation de trous - Trous de fixation ou motifs décoratifs
- Gaufrage - Marquage de texte ou de logo sur les surfaces
- Ébavurage - Élimination des arêtes vives
- Anodisation - Couche d'oxyde colorée pour la protection contre la corrosion
- Revêtement en poudre - Finition peinte colorée durable
Conseils pour un laminage efficace de l'aluminium
Meilleures pratiques pour maximiser la productivité et la qualité :
- Maintien d'une épaisseur et d'une largeur de bobine constantes
- Contrôler l'alignement et la tension de la bande
- Utiliser des systèmes de contrôle automatique de la vitesse
- Assurer une lubrification laminaire adéquate
- Inspecter et remplacer les outils de roulage usés
- Maintenir la zone de formage des cylindres propre et exempte de débris
- Effectuer régulièrement l'entretien et l'étalonnage des machines
- Vérifier que les profils formés ne présentent pas de défauts ou d'incohérences
- Optimiser l'agencement des lignes et le flux des matériaux
La formation adéquate des opérateurs de machines est essentielle. Évaluer les paramètres de production et mettre en œuvre des améliorations continues.
Processus de formage de rouleaux d'aluminium étape par étape
Le processus complet de profilage comprend six étapes principales :
1. Concevoir le produit et créer l'outillage de laminage
- L'ingénieur dessine le modèle 3D du profil souhaité
- Un logiciel de simulation de formage par laminage génère des profils de rouleaux
- L'usinage CNC permet de fabriquer des cylindres en acier à outils
2. Régler la machine avec l'outillage approprié
- Installer les jeux de matrices sur leurs supports respectifs
- Ajuster les écarts entre les rouleaux et le positionnement en hauteur
- Filage de la bobine par le système d'alimentation
3. Introduire la bande d'aluminium dans la machine
- Bobine chargée sur le dérouleur
- La bande passe par des rouleaux pinceurs pour arriver sur les premiers rouleaux
- Les guides d'introduction stabilisent la bande
4. Passer à travers les stands de rouleaux progressifs
- Bande façonnée consécutivement par chaque station de laminage
- Cintrage progressif pour obtenir le profil final
- Ajustement des rouleaux individuels en fonction du profil de l'utilisateur
5. Couper le profilé formé à la longueur voulue
- Les cisailles ou les scies de section de sortie coupent les pièces à la longueur.
- Des convoyeurs transportent les pièces finies
6. Effectuer des opérations de finition
- L'anodisation et le revêtement par poudre améliorent l'apparence
- Trous percés, extrémités ébavurées
- Produits emballés, inspectés et expédiés
La compréhension de chaque étape permet d'identifier les améliorations et optimisations potentielles. Une bonne configuration est essentielle avant la production. Les ajustements en cours de fonctionnement permettent d'affiner le processus.
Résolution des problèmes liés au laminage de l'aluminium
| Problème | Causes potentielles | Actions correctives |
|---|---|---|
| Forme de profil incohérente | - Outil de roulage usé<br>- Mauvais réglage du rouleau<br>- Alignement des bandes décentré<br>- Incohérences dans l'alimentation des bandes | - Refaire la surface des cylindres ou les remplacer<br>- Réaligner et réinitialiser les positions des rouleaux<br>- Régler les guides de bande et la tension d'alimentation<br>- Vérifier les capteurs et les commandes du système d'alimentation |
| Tolérance extérieure du profil | -Conception incorrecte du rouleau <br>- Les rouleaux manquent de rigidité<br>- Outillage pour rouleaux déformés<br>- Bavures excessives de la bande | - Modifier la conception de l'outil de roulage <br>- Renforcer les stations de roulage<br>- Réparer/remplacer les cylindres endommagés<br>- Améliorer le processus d'ébavurage des arêtes |
| Défauts de surface | - Lubrification insuffisante<br>- Finition du rouleau usée/endommagée<br>- Bande sale | - Augmenter le débit du lubrifiant<br>- Rénovation de la surface du rouleau<br>- Nettoyer les bobines avant utilisation |
| Vitesse réduite de la ligne | - Unité d'entraînement sous-puissante<br>- Liaison mécanique<br>- Erreur du système de contrôle | - Augmentation de la capacité du moteur de formage <br>- Vérifier l'alignement du rouleau et l'actionnement du cylindre<br>- Réinitialiser/réparer le contrôle de la vitesse |
Les problèmes de qualité et de production peuvent être évités grâce à une surveillance vigilante des processus, à la maintenance et à des actions correctives.
Conseils de sécurité pour le laminage de l'aluminium
- Envelopper les points de pincement avec des protections
- S'assurer que les dispositifs de verrouillage cessent de fonctionner lorsque les portes s'ouvrent
- Porter des gants résistants aux coupures lors de la manipulation des bobines
- Maintenir la zone de travail propre et exempte de tout risque de glissade ou de trébuchement
- Les cheveux longs et les vêtements amples doivent être attachés.
- Porter des EPI appropriés - lunettes de sécurité, chaussures, protection auditive
- Respecter les procédures de verrouillage avant toute opération de maintenance
- Utiliser des grues, des ascenseurs et des monte-charges pour déplacer des outils lourds.
- Former les travailleurs aux procédures opérationnelles standard
Examiner les manuels de sécurité. Évaluer les risques. Mettre en œuvre un programme de sécurité complet.
FAQ
Q : Quelles sont les dimensions des bobines d'aluminium qui peuvent être formées par laminage ?
R : La plupart des profileuses acceptent des bobines d'une largeur comprise entre 200 et 2100 mm. Les diamètres intérieurs standard des bobines vont de 150 mm pour les bobines étroites à 700 mm pour les bobines larges. L'épaisseur des bandes varie généralement de 0,3 mm à 4 mm. Le poids maximal des bobines dépend de la capacité de la dérouleuse, mais il est généralement compris entre 1 et 3 tonnes.
Q : Quelles sont les qualités d'aluminium les plus adaptées au profilage ?
R : Les alliages des séries 1xxx, 3xxx et 5xxx ont une bonne aptitude au formage et sont couramment formés par laminage. Les alliages 5xxx tels que 5052, 5083 et 5754 sont les plus populaires. Les alliages 6xxx nécessitent une conception spéciale de la passe de laminage. Les alliages 2xxx et 7xxx ont une mauvaise formabilité.
Q : Le profilage affaiblit-il l'aluminium ?
R : Le travail à froid du processus de profilage augmente en fait la résistance et la dureté de l'aluminium grâce à l'écrouissage. Le pliage répétitif sous tension soumet le matériau à un travail à froid. Un réglage correct de la machine et une bonne conception des cylindres permettent d'éviter les fissures.
Q : Combien de porte-rouleaux sont nécessaires ?
R : La plupart des applications nécessitent 8 à 16 rouleaux. Les profilés aux formes plus profondes ou aux rayons plus petits peuvent nécessiter jusqu'à 20 supports. Les profils simples peuvent être formés avec seulement 5 supports. Un plus grand nombre de supports permet un cintrage plus progressif pour un meilleur contrôle.
Q : Quelle est la longueur des pièces formées par laminage ?
R : De nombreuses lignes de profilage produisent de l'aluminium d'une longueur allant jusqu'à 200 m en alimentant continuellement la machine en bandes. Des tronçonneuses volantes découpent les profilés aux longueurs requises pour l'application. Les longueurs sont limitées par la taille de la bobine et la configuration de la machine.
Q : Quelles sont les tolérances possibles avec le profilage ?
R : L'aluminium formé par laminage présente généralement des tolérances de profilage de l'ordre de +/- 0,5 mm. Les machines plus perfectionnées peuvent atteindre une précision de +/- 0,3 mm. Les tolérances dépendent principalement de la consistance du matériau et de la précision de la machine.