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Le système d'échappement à plusieurs coudes est l'un des procédés de formage les plus complexes dans la fabrication de tubes. Contrairement à un simple coude à angle droit, la réalisation de multiples coudes le long du trajet d'échappement entraîne une accumulation importante de contraintes, une compression localisée et des turbulences matérielles. Ne considérez pas les plis comme un défaut cosmétique anodin : ce sont des lignes de rides disgracieuses et gênantes pouvant apparaître sur le rayon intérieur du coude. Ces plis perturbent l’écoulement des gaz d’échappement, provoquent un écoulement turbulent, augmentent la contre-pression et constituent des points d’initiation de la fatigue thermique. Une approche systématique est nécessaire pour réduire les plis, impliquant des outillages, des paramètres machines, le comportement du matériau et la séquence du procédé. Baorui, comme tous les fabricants, applique une démarche cohérente pour fournir des ensembles d’échappement à plusieurs coudes exempts de plis : les pièces doivent être maintenues droites pendant le transport. Tous les fabricants, y compris Baorui, adoptent une approche uniforme pour fournir à leurs clients des ensembles d’échappement à plusieurs coudes exempts de plis : les pièces doivent être conservées droites durant le transport.
Optimiser la conception et le positionnement de la mandrin pour chaque courbure
La meilleure « défense » contre le froissement est un mandrin bien conçu et correctement positionné. Pour les systèmes comportant plusieurs coudes, tels que des coudes suivis de courtes sections droites, le mandrin doit posséder une résistance suffisante pour supporter la force exercée par le tube sur sa face interne dans toute la zone de déformation du coude. Un mandrin à billes flexible, composé de plusieurs sections articulées, est requis pour ce rayon de courbure serré afin de suivre la courbe sans provoquer de flambage du matériau vers l’intérieur. Toutefois, le nombre exact de segments sphériques, le jeu de diamètre ainsi que la position de la ligne tangente au coude par rapport au nez du mandrin doivent être ajustés pour chaque position de coude. Le problème n° 1 réside dans le fait que tout froissement provient d’un retrait excessif du mandrin, ce qui laisse sans soutien la partie soumise à une compression. Chez Baorui, nous marquons chaque angle de coude sur le tube d’échappement, puis nous ajustons la course du mandrin séparément pour chaque coude à l’aide de nos commandes numériques (CNC). Nous conservons également un jeu distinct de mandrins pour chaque diamètre/épaisseur de paroi d’échappement, car l’utilisation d’un mandrin universel constitue une garantie quasi certaine de formation de vagues internes.
Contrôlez précisément le débit d’alimentation et le temps de séjour
Le froissement est un phénomène lié à la vitesse. Si le bras de pliage tourne trop rapidement, le matériau ne peut pas s’écouler plastiquement et une accumulation se produit au niveau du rayon intérieur. Toutefois, des vitesses trop faibles peuvent entraîner un écrouissage inégal du matériau. Pour les systèmes comportant plusieurs pliages, la vitesse d’avance optimale doit être déterminée pour chaque pliage, en tenant compte de l’écrouissage induit par les pliages précédents. Les opérateurs peuvent définir des profils variables, tels qu’un ralentissement sur la dernière portion du pliage jusqu’à l’angle final, sur les machines hydrauliques de cintrage de tubes à commande numérique avancée. En outre, le temps de maintien contrôlé à la fin de la course permet au matériau de décharger sa mémoire élastique, ce qui réduit au minimum le retour élastique pouvant provoquer un froissement à la fin de la course. La surveillance en temps réel du couple sur notre ligne de production nous permet de détecter toute instabilité compressive avant qu’elle ne commence ; la machine peut alors automatiquement ajuster l’effort d’engagement (« bite ») et réduire la vitesse d’avance afin d’assurer la stabilité du procédé. Ce réglage dynamique a pratiquement éliminé les défauts de froissement sur l’ensemble de nos lignes d’échappement comportant plusieurs pliages.
Sélectionner la lubrification appropriée et essuyer le jeu de la filière
L'accumulation de frottement est la cause invisible des plis. Un frottement élevé sur l'extrados (côté extérieur) du tube peut provoquer un alignement inégal du matériau et créer une résistance à l’écoulement naturel du matériau à travers la matrice de pression sur l’intrados (côté intérieur). Il est possible de réduire ces forces différenciées en appliquant un lubrifiant de cintrage performant sur la surface du tube ainsi qu’un lubrifiant sur la mandrine. Toutefois, le réglage du jeu entre la matrice essuieuse et le tube revêt une importance encore plus grande. La matrice essuieuse suit la matrice de cintrage et sert à « essuyer » le rayon intérieur du matériau pendant sa formation. Un jeu trop serré entre la matrice essuieuse et le tube entraînera un « grattage » du tube, tandis qu’un jeu trop large « laissera échapper des plis » dans le tube. Pour tout système comportant plusieurs cintrages, nous recommandons une détente personnalisée de la face de contact de la matrice essuieuse afin qu’elle corresponde au diamètre extérieur du tube. Chez Baorui, nous effectuons systématiquement un test à la jauge de feuilles pour chaque installation de matrice essuieuse, le jeu étant compris entre 0,05 et 0,10 mm selon la dureté du matériau. Nous ajoutons également automatiquement, via un système de pulvérisation dosée entre les cintrages, un lubrifiant de haute qualité aux points de cintrage, car il s’agit l’une des causes les plus négligées des plis intermittents.
Plie la séquence de manière stratégique et prend en compte l’écrouissage
Enfin, et non des moindres, vient la manière dont vous effectuez plusieurs cintrages et son impact profond sur la formation de plis. La règle générale à appliquer par l’ingénieur dans un échappement typique comportant trois ou quatre cintrages consiste à réaliser en premier le cintrage le plus critique ou le plus difficile, alors que le matériau est encore entièrement recuit et ductile. Le dernier cintrage à réaliser est donc le plus serré ; or, le matériau a déjà été étiré lors des cintrages précédents au cours du processus de fabrication, ce qui le rend moins adapté aux cintrages ultérieurs dans la zone de compression. Prenez également en compte la distance entre les cintrages : si deux cintrages sont trop rapprochés, la zone « écrouie » se superpose à la zone de « déformation » de l’autre cintrage, ce qui réduit la résistance du cintrage et augmente sa sensibilité aux plis. Afin d’optimiser la séquence des cintrages et les longueurs intermédiaires droites, notre service ingénierie chez Baorui utilise la simulation par éléments finis pour la conception. Lorsque l’angle total de cintrage dépasse 180 degrés en un seul point du tube, un recuit intermédiaire de soulagement des contraintes est également prévu, en raison du risque élevé de formation de plis lié à un travail à froid dépassant 180 degrés. Associé aux trois autres paramètres de contrôle précédemment cités, le contrôle du rayon de cintrage intérieur garantit que tous les cintrages du composant présentent une courbure régulière et continue.
La clé pour éviter les plis dans les systèmes d’échappement à plusieurs coudes n’est pas une solution miracle unique, mais bien une orchestration harmonieuse entre le support mandriné, la maîtrise de la vitesse de cintrage, la lubrification, le jeu outil-pièce et la séquence des cintrages, intégrée dans un processus cohérent. Ces cinq disciplines sont interdépendantes, et c’est pourquoi nous les avons perfectionnées chez Baorui au cours des 20 dernières années, en produisant systématiquement des composants capables d’assurer à la fois des fonctions d’écoulement et de durabilité. Éliminer les plis au point de cintrage permet d’éviter les problèmes sur le terrain — et c’est là le meilleur critère attestant d’une fabrication de qualité !