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Dommages aux filières d'extrusion à froid : Conseils de prévention

Dernière mise à jour :
19 avril 2024
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Table des matières

Dommages aux poinçons et mesures de prévention

La filière de poinçonnage est la partie la plus importante de la filière d'extrusion à froid. Elle doit être capable de résister à des charges de compression élevées et avoir une ténacité suffisante pour éviter qu'une légère flexion n'entraîne une pression latérale qui se traduirait par une rupture soudaine.

En même temps, la matrice de poinçonnage doit posséder une bonne résistance à l'usure afin d'éviter un éventuel ramollissement pendant le chauffage, d'éviter les rayures et les morsures potentielles et de prévenir une éventuelle déformation permanente.

Les dommages subis par la filière d'extrusion à froid sont principalement dus à des contraintes de travail excessives, à des charges excentriques et à une concentration de contraintes entraînant une fatigue à court terme. Les principales formes de dommages sont la déformation, la fracture et la rupture.

Déformation

Au cours du processus d'extrusion, la filière de poinçonnage subit des déformations permanentes telles que le refoulement, la déformation et la flexion, comme le montre la figure 9-3, connue sous le nom de déformation plastique.

Figure 9-3 Dommages au poinçon
Figure 9-3 Dommages au poinçon

a) Gonflement
b) Déformation
c) Pliage

Les principales causes de déformation plastique de la matrice de poinçonnage sont les suivantes :

  • La force d'extrusion est trop importante, dépassant la limite d'élasticité du matériau de la matrice de poinçonnage.
  • La résistance et la dureté du poinçon sont trop faibles.
  • La dureté du matériau brut est trop élevée.
  • Le volume de l'ébauche est trop important et l'excès de matière ne peut être éliminé.
  • Le choix du matériau de la matrice de poinçonnage n'est pas approprié.

Pour éviter que la matrice de poinçonnage ne se plie et ne se déforme, elle doit être fabriquée en acier à outils rapide présentant une bonne dureté thermique et une résistance élevée à la compression, avec une dureté supérieure à 61 HRC après la trempe et le revenu. La précision de l'ébauche doit être améliorée, les deux extrémités de l'ébauche doivent être parallèles et la dureté de l'ébauche doit être contrôlée pour être inférieure à 110HBW.

En outre, la précision du guidage et de l'installation de la filière doit être améliorée pour garantir la coaxialité du poinçon et de la filière pendant l'extrusion.

Fracture

La rupture est la forme de défaillance la plus dommageable qui affecte directement la durée de vie de la matrice de poinçonnage. La rupture d'une matrice de poinçonnage commence souvent par une très petite entaille ou rayure, qui s'étend progressivement pour former une fissure circulaire, et dans les cas les plus graves, une fissure et une rupture soudaine se produisent. Les principales raisons de la formation de fissures sont les contraintes alternées répétées et les changements de température périodiques.

Au cours du processus d'extrusion à froid, une grande quantité de chaleur est générée en peu de temps, ce qui augmente la température de la filière, et chaque extrusion est un cycle de chaleur et de froid. Sous l'effet de cette alternance de chaleur et de froid, la contrainte sur la surface de la filière alterne positivement et négativement, entraînant la formation de fissures de fatigue thermique. La fatigue est donc l'une des principales raisons de la fissuration de la matrice de poinçonnage.

En outre, lorsqu'ils sont soumis à des charges excentriques, des fissures apparaissent souvent à la jonction du congé et de la partie droite, c'est-à-dire à l'endroit où la section transversale ou la forme change, et des ruptures peuvent même se produire. La fissuration est d'autant plus grave que les congés au niveau de ces parties de transition sont très petits ou mal raccordés.

En effet, ces pièces constituent des zones de concentration des contraintes et sont à l'origine de la formation de fissures. Par conséquent, la conception de ces pièces avec des congés appropriés, leur traitement et leur polissage minutieux pour assurer une connexion lisse, et l'évitement de la concentration des contraintes sont des moyens efficaces de prévenir la formation de fissures.

Les ruptures de la matrice de poinçonnage sont divisées en fissures transversales, fissures longitudinales et fissures radiales en fonction de leur nature destructrice et de la forme du site de rupture. Il existe deux situations pour les fissures transversales, l'une étant la rupture, comme le montre la figure 9-4. La plupart des ruptures se produisent au niveau de la transition, et parfois au niveau de la partie travaillante de la pièce d'extrusion et de la partie de connexion fixe de la matrice de poinçonnage.

Figure 9-4 Fracture latérale du moule convexe
Figure 9-4 Fracture latérale du moule convexe

a) Fissure dans la zone de transition
b) Fissure au bord de la pièce extrudée
c) Fissure au niveau de la plaque de montage du moule convexe

La rupture est principalement due à la contrainte de flexion causée par les charges excentriques et est moins affectée par la concentration de contraintes. Dans le cas de l'extrusion indirecte de pièces en forme de coupe, si le congé R de la matrice de poinçonnage limite trop l'extrusion indirecte, des fissures transversales se produiront à cet endroit.

Si l'embouchure de la pièce d'extrusion indirecte est oblique, c'est-à-dire qu'un côté est haut et l'autre bas, le moment de flexion provoqué par la force latérale pendant le retrait entraîne souvent la rupture de la matrice de poinçonnage, comme le montre la figure 9-5. L'autre type de rupture, la rupture par traction, se produit principalement à l'endroit où la section transversale change lorsque les conditions de lubrification se détériorent.

Figure 9-5 Moment de flexion agissant sur le moule convexe
Figure 9-5 Moment de flexion agissant sur le moule convexe

La principale caractéristique de la rupture par traction est sa surface de rupture plane. L'amélioration des conditions de lubrification et la réduction des frottements sont des mesures efficaces pour prévenir la rupture par traction de l'outil de poinçonnage.

Les formes courantes de fissures longitudinales sont illustrées à la figure 9-6. La fissure longitudinale illustrée à la figure 9-6a se produit sur la circonférence de la courroie de l'anneau de travail. Il s'agit d'une fissure de type fatigue causée par des contraintes périodiques alternant chaleur et froid, et qui est également liée à une mauvaise lubrification de l'ébauche et à une dureté insuffisante de la matrice de poinçonnage.

Figure 9-6 Fissures longitudinales dans le moule convexe
Figure 9-6 Fissures longitudinales dans le moule convexe

a) Fissure de fatigue
b) Fractionnement longitudinal
c) Fente centrale
d), e) Fissure d'angle

Pour réduire l'apparition de ces minuscules fissures longitudinales, il convient tout d'abord de choisir un matériau en acier rapide doté d'une excellente ténacité et d'adopter un traitement de nitrocarburation pour améliorer la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue de la surface.

Deuxièmement, il convient de choisir une meule de granulométrie appropriée et de contrôler rigoureusement la quantité d'alimentation pendant le broyage. Le polissage doit être effectué après le meulage. Parallèlement, l'amélioration de la qualité de la lubrification, la réduction de la friction et l'augmentation de la dureté de la surface de la matrice de poinçonnage à plus de 61 HRC peuvent également être utiles.

Les fissures longitudinales et les fentes centrales qui se développent vers le haut à partir de la face de l'extrémité travaillante, comme le montrent les figures 9-6b et 9-6c, sont principalement causées par des défauts du matériau tels qu'une répartition inégale du carbure et une ségrégation excessive du matériau. En effet, une répartition inégale du carbure augmente la fragilité de l'acier et réduit sa résistance. Pendant le forgeage, la ségrégation de la matière est généralement contrôlée pour être inférieure au niveau 3.

Cela est possible pour les tiges de petit diamètre. Pour les tiges de grand diamètre, il est nécessaire d'éliminer la ségrégation excessive du carbure par des processus de forgeage croisé rigoureux. Les fissures d'angle illustrées dans les figures 9-6d et 9-6e sont dues à des filets trop petits au niveau des pièces de raccordement ou à des joints non lisses.

Par conséquent, la conception des pièces de raccordement avec des congés, un usinage et un polissage minutieux pour garantir des transitions douces et l'absence de concentration de contraintes sont des mesures efficaces pour prévenir la fissuration des angles.

Les fissures qui se produisent radialement sur la face d'extrémité de travail et la face d'extrémité de queue du moule convexe sont illustrées à la figure 9-7. Les fissures qui se produisent au niveau du congé de raccordement du moule convexe sont des fissures mineures superficielles. Ces fissures partent souvent d'une très petite abrasion, d'une éraflure ou d'une blessure due à l'adhérence du métal, et s'étendent progressivement à partir de lignes extrêmement fines pour devenir des microfissures.

Figure 9-7 Fissures radiales dans le poinçon
Figure 9-7 Fissures radiales dans le poinçon

a) Fissures au niveau du rayon d'action
b) Fissures sur la face de l'extrémité travaillante
c) Fissures sur la face de l'extrémité arrière

Par conséquent, la réduction de la rugosité de la surface et l'augmentation de la dureté de la zone de congé, l'utilisation de lubrifiants de haute qualité pour empêcher l'adhérence du métal, peuvent éviter de telles fissures. Les fissures en réseau sur la face de travail du moule convexe sont causées par la fatigue thermique due à l'effet thermique pendant l'extrusion.

Parfois, lorsque la quantité de meulage est trop importante et la vitesse d'alimentation trop rapide, les fissures de tortue causées par la surchauffe de la surface peuvent également se transformer en fissures en réseau pendant l'extrusion. Par conséquent, lors du meulage de la face frontale de formage, il convient d'utiliser une meule à gros grain.

Près du produit fini, la quantité de meulage doit être faible à chaque fois, et le traitement de trempe, la nitrocarburation, le chromage et d'autres traitements de surface doivent être vérifiés. Sur la face arrière du moule convexe, des fissures d'extrémité semblables à des fissures en réseau se produisent parfois, comme le montre la figure 9-7c.

Ce réseau de surface, phénomène de fissuration longitudinale, est causé par des faces d'extrémité inégales, des matériaux inégaux ou des tampons de moule convexe inégaux, une déformation par effondrement du centre et un mauvais contact de la face d'extrémité. Par conséquent, la face arrière du moule convexe doit être plate et parallèle à la face de travail, et il faut utiliser des tampons de moule convexe d'une épaisseur et d'une résistance suffisantes pour augmenter sa rigidité et empêcher sa déformation.

Les causes et les mesures préventives de la flexion, de la rupture et de l'endommagement des fissures des moules convexes sont indiquées dans le tableau 9-3.

Tableau 9-3 : Causes et mesures préventives pour les dommages dus à la flexion, à la rupture et à la fissuration dans les moules convexes

Formes de dommagesPrincipales caractéristiquesCauses de la formationMesures préventives
Fissures transversalesFracture1)La surface de fracture est inclinée.
2)Il y a des bandes de déchirure visibles au point de rupture.
3)La fracture se produit dans la zone de transition.
4)Il arrive soudainement.
1) La face frontale irrégulière de l'ébauche génère une force latérale pendant l'extrusion, ce qui entraîne la flexion et la rupture du moule convexe.
2) L'écart important entre l'ébauche et la cavité du moule entraîne un écoulement inégal du métal pendant l'extrusion, ce qui provoque la rupture du moule convexe sous l'effet d'une charge excentrique déséquilibrée.
3) Le moule convexe est installé de manière décentrée ou inclinée et n'est pas aligné avec le moule concave.
4) La zone de transition du moule convexe présente un rayon de congé trop faible ou n'est pas bien raccordée, ce qui entraîne une concentration de contraintes et la rupture du moule.
5) La zone de transition du moule convexe présente des marques de couteau, des marques de meulage, des rayures et des fissures de trempe.
6) Le moule convexe est allongé et le rapport longueur/diamètre de la pièce à usiner est trop important.
7) La mauvaise sélection du matériau de moulage et la dureté élevée du traitement thermique augmentent la fragilité en raison d'une trempe insuffisante.
8) La précision de l'équipement est médiocre et la rigidité est faible.
1) Augmenter le processus de façonnage pour améliorer la précision de l'ébauche.
2) Contrôler l'écart entre l'ébauche et la cavité du moule pour qu'il ne dépasse pas 0,1 mm.
3) Améliorer la précision de l'installation en adoptant des méthodes de guidage efficaces.
4) Augmenter le rayon du congé selon le cas, et polir après l'usinage jusqu'à ce que la rugosité de surface Ra soit inférieure ou égale à 0,4μm.
5) Finition de l'usinage et polissage pour éliminer les traces de traitement et les rayures.
6) Réduire autant que possible la longueur du moule convexe, en particulier le rapport entre la longueur effective de la pièce à usiner et son diamètre, qui doit être inférieur à 4.
7) Choisir un acier rapide avec une excellente ténacité pour fabriquer le moule convexe, adopter une trempe à basse température avec un revenu suffisant pour augmenter la ténacité du moule convexe.
8) Utiliser une machine d'extrusion spécialisée de haute précision, de haute rigidité et de grand tonnage.
Rupture de traction1) La surface de fracture est plate.
2) La fracture a l'aspect de la fonte grise et présente une finition brillante.
3) La rupture est située dans la zone de transition de la section transversale.
1) À la jonction du rayon et de la ligne droite, on observe des marques d'outils grossières et des rayures linéaires nettes. Sous l'effet d'une action répétée, des fissures de fatigue apparaissent et se transforment en fissures circulaires, provoquant finalement une rupture.
2) Le poinçon est soumis à une pression excessive.
3) La résistance à la compression du matériau du poinçon est insuffisante.
4) Une mauvaise lubrification entraîne un frottement excessif, ce qui conduit à la rupture du poinçon lors de l'enlèvement de matière.
1) Procéder à un usinage méticuleux pour éliminer les marques d'outils, les cicatrices de coupe et les rayures.
2) Opter pour des matériaux de haute qualité afin d'améliorer la résistance à la compression et la capacité de charge du poinçon.
3) Utiliser des lubrifiants de qualité supérieure pour réduire les frottements.
Fissure longitudinale.Microfissures1) Sur la surface cylindrique de la bande de travail.
2) Situé sur la couche superficielle.
3) Mineure et fine.
1) La surface de la bande de travail du poinçon n'est pas lisse, rugueuse et rayée.
2) La dureté de la surface du poinçon est insuffisante.
3) La surchauffe du poinçon entraîne un ramollissement de la surface.
4) Une mauvaise lubrification entraîne un frottement de surface élevé, ce qui fait que le métal adhère au poinçon et raye sa surface.
1) Pendant le meulage, utilisez une meule de granularité appropriée et contrôlez la quantité d'alimentation afin d'éviter les microfissures causées par la surchauffe.
2) Effectuer un usinage de précision et un polissage jusqu'à ce que la rugosité de la surface soit Ra ≤ 0,4μm.
3) Utiliser de l'acier rapide d'une excellente dureté thermique pour la fabrication du poinçon, garantissant une dureté supérieure à 61 HRC après la trempe.
4) Utiliser des lubrifiants de qualité supérieure.
Fissuration longitudinale1) Dans le sens axial.
2) Situé en position centrale.
3) Fissures évidentes.
1) Ségrégation importante du matériau.
2) Répartition inégale des carbures.
3) excès d'austénite résiduelle.
1) Opter pour des matériaux de haute qualité et de composition uniforme.
2) Adopter des procédés de forgeage limitant la ségrégation du carbure à un niveau inférieur à 3.
3) Mettre en œuvre un traitement cryogénique pour stabiliser l'austénite résiduelle.
Fissure radialeMicrofissures1) Face de travail.
2) Au rayon du congé.
1) Fatigue thermique entraînant un ramollissement de la surface du moule.
2) Grande surépaisseur de meulage et vitesse d'avance rapide, entraînant des microfissures dues à la surchauffe de la surface.
3) Décarburation de la surface pendant le traitement thermique.
4) L'adhérence du métal provoque un étirement de la surface convexe du moule, avec des rayures linéaires se prolongeant par des fissures.
1) Mettre en œuvre un traitement de nitrocarburation.
2) Utiliser des meules à gros grains, en réduisant la vitesse d'avance au fur et à mesure que l'on s'approche des dimensions finales.
3) Contrôler la température du traitement thermique.
4) Abaisser la rugosité de surface du moule convexe, augmenter sa dureté et affiner le processus d'usinage, polir jusqu'à une rugosité de surface de Ra ≤ 0,4μm.
Fissuration du centre.1) Sur la face de l'extrémité de la queue.
2) Rayonnant radialement à partir du centre.
1) La structure du matériau est irrégulière, avec une ségrégation importante du carbure.
2) La face arrière du moule convexe est inégale, ce qui entraîne un déséquilibre des contraintes.
3) Le tampon convexe du moule est mince et sa surface d'appui est réduite.
4) Le tampon convexe du moule s'effondre et se déforme, ce qui fait que la partie centrale de la queue du moule n'est pas soutenue.
1) Utiliser le processus de forgeage pour maintenir la ségrégation du carbure à un niveau inférieur à 3.
2) La queue du poinçon doit être plate ; la présence d'un trou en pointe n'est pas autorisée.
3) Augmenter l'épaisseur de la plaque d'appui pour élargir sa surface d'appui.
4) Des inspections régulières de la plaque d'appui sont nécessaires et, en cas de déformation, elle doit être rectifiée ou remplacée.

Dommages

Des dommages locaux peuvent se produire au niveau de la partie travaillante du poinçon, tels que l'écaillage et le décollement. Les dommages par éclatement et pulvérisation, en revanche, sont des formes de dommages totaux. Ils sont soudains et très destructeurs. L'adhérence du métal et le grippage sont les types les plus courants de phénomènes de collage de matrice. Le collage de la filière peut facilement rayer la surface de travail du poinçon, ce qui affecte la qualité des pièces extrudées.

Lorsque le collage de la filière est important, il devient difficile de décharger la matière, les conditions de travail s'aggravent et le processus d'extrusion ne peut pas se dérouler normalement. Les causes et les mesures de prévention de ces trois types de dommages sont indiquées dans le tableau 9-4.

Tableau 9-4 : Causes des dommages causés par les poinçons et mesures préventives

Types de dommagesCaractéristiques principalesCauses de la formationMesures préventives
Flasque1) Recouvrement des bords
2) Défaut de bord
1) Sélection inappropriée des matériaux
2) Processus de traitement thermique déraisonnable
3) Surchauffe du bord entraînant un ramollissement
4) Microfissures sur le bord
1) Choisir des matériaux avec une ségrégation minimale.
2) Mettre en œuvre des processus de trempe multiples pour éviter une fragilité accrue de l'arête de coupe.
3) Pendant les opérations de meulage, évitez de surchauffer ou de brûler l'arête de coupe.
Peeling1) Effondrement local et perte de morceaux
2) En forme de flocons
1) Accumulation de carbures dans le matériau, formant une structure en forme de filet
2) Structure inégale du matériau avec des défauts locaux
3) Traitement thermique inadéquat entraînant une fragilité excessive
4) Surchauffe locale et brûlure pendant le broyage
1) Opter pour des matériaux de haute qualité présentant une ségrégation minimale du carbure et une structure homogène.
2) Mettre en œuvre plusieurs processus de trempe, chacun durant généralement plus d'une heure et demie.
3) Utiliser des meules à gros grains et contrôler la vitesse d'avance pendant le meulage.
ÉclatementPulvérisation1) Revenu insuffisant entraînant une dureté excessive et une fragilité accrue de la matrice de poinçonnage.
2) La force de compression instantanée dépasse la résistance à la compression du poinçon.
3) Obstacle à l'enlèvement des matériaux excédentaires.
4) Mauvais alignement des outils, entraînant une déviation du jeu de matrices par rapport au centre.
5) Erreur de l'opérateur, par exemple en plaçant deux pièces à la fois.
1) Mettre en œuvre plusieurs processus de trempe pour maintenir la dureté de la matrice de poinçonnage en dessous de 63 HRC.
2) Choisir des matériaux présentant une résistance élevée à la compression et une excellente ténacité pour la fabrication de la matrice de poinçonnage.
3) Éviter autant que possible le forgeage en matrice fermée afin d'assurer un enlèvement en douceur de l'excédent de matière.
4) Soyez très attentif pendant l'opération, en vérifiant constamment que l'outil n'est pas desserré ou qu'il ne présente pas d'autres anomalies.
Adhésion de la galle1) Formation d'écailles métalliques
2) Rayures de surface, irrégularités
3) Présence de particules métalliques à la surface
1) La pièce n'est pas propre et contient des impuretés.
2) La matrice n'est pas lisse et présente une faible dureté.
3) Mauvais effet de lubrification.
1) La surface de la pièce doit être propre, exempte d'impuretés, de matières étrangères et d'oxydation.
2) Poncer et polir soigneusement la cavité de la filière pour obtenir une rugosité de surface Ra ≤ 0,4 µm.
3) Utiliser un acier à haute résistance et à haute dureté ou des alliages durs pour la matrice.
4) Utiliser d'excellentes formules de lubrification et améliorer les procédures d'exploitation.

Dommages et mesures préventives pour les cavités des filières

Les cavités des filières d'extrusion à froid ne sont pas aussi susceptibles d'être endommagées que les poinçons. Les formes courantes d'endommagement des cavités d'extrusion sont les fissures, les fentes longitudinales, les fentes transversales et l'usure générale.

Craquage

La fissuration est une forme prévalente d'endommagement précoce de la matrice, principalement observée sous forme de fissure longitudinale dans les inserts, comme le montre la figure 9-8. Les principales causes de fissuration longitudinale des inserts sont une précontrainte insuffisante ou une épaisseur de paroi trop faible, une erreur d'arrondi excessive et une résistance insuffisante.

Pour éviter cela, il est essentiel d'augmenter de manière adéquate la quantité d'interférence et l'épaisseur des inserts de la cavité du moule. Lors de l'utilisation d'inserts en alliage dur, l'erreur de circularité du diamètre extérieur doit être contrôlée à 0,005 mm près.

Figure 9-8 : Fissure longitudinale dans les inserts de la cavité de la filière
Figure 9-8 : Fissure longitudinale dans les inserts de la cavité de la filière

Fissures longitudinales

Comme le montre la figure 9-9, des fissures apparaissent sur la surface intérieure de la cavité de la filière. Au début, elles ne ressemblent pas à des fissures ou à des rayures de thermosoudage. Cependant, avec l'augmentation du nombre d'opérations d'usinage, d'innombrables rayures longitudinales apparaissent, se transformant progressivement en un réseau de fissures qui finissent par s'écailler.

Ces fissures sont dues à la fatigue et sont particulièrement susceptibles de se produire lorsque les conditions de lubrification se détériorent et que la précontrainte est insuffisante. Par conséquent, l'amélioration de la qualité des lubrifiants et l'augmentation appropriée de la quantité d'interférence peuvent contribuer à réduire les fissures longitudinales.

L'utilisation d'un traitement de nitrocarburation pour améliorer la dureté de la surface de la matrice, ou la substitution d'alliages durs à l'acier à outils général dans la fabrication de la cavité de la matrice, peut éliminer complètement les fissures illustrées à la figure 9-9a.

Figure 9-9 Fissures longitudinales dans la matrice
Figure 9-9 Fissures longitudinales dans la matrice

a) Fissures sur la surface intérieure de la cavité
b) Fissures sur le bord de travail

1 - Rayures initiales 2 - Réseau de fissures 3 - Décollement 4 - Fissures longitudinales

Les fissures longitudinales illustrées à la figure 9-9b se produisent à la position de la bande du bord de travail et se rassemblent également sur la surface intérieure de la cavité de la filière. Bien qu'elles aient une certaine profondeur, elles ne pénètrent pas et se concentrent principalement sur la couche superficielle.

Ces fissures sont principalement dues à la présence d'oxydes résiduels sur la surface de l'ébauche, ce qui entraîne une mauvaise lubrification et le collage de la matrice, ou au ramollissement de la surface de la matrice. Par conséquent, le maintien de la propreté de l'ébauche, l'amélioration de l'effet du traitement de lubrification, la mise en œuvre d'un traitement de nitrocarburation pour améliorer la dureté de la cavité de la filière, ou l'utilisation d'alliages durs pour les inserts de la cavité de la filière peuvent éliminer efficacement ces fissures.

Fissures transversales

Il existe deux types courants de fissures transversales, comme le montre la figure 9-10. Les fissures transversales de la matrice illustrée à la figure 9-10a se produisent à la section de transition de la section transversale. Ces fissures peuvent être éliminées si le rayon du congé dans la zone de transition est augmenté de manière appropriée ou si la matrice est divisée latéralement en deux parties à cet endroit.

Figure 9-10 Fissures transversales dans la matrice

a) Fissures à l'endroit de la transition
b) Fissures à la limite entre les parties de guidage et de formage

Les fissures transversales illustrées à la figure 9-10b se produisent à la limite entre la partie de guidage et la partie de formage de la filière, c'est-à-dire les parties de la filière qui sont soumises à des actions répétées. Au cours du processus d'extrusion, la charge appliquée par le poinçon sur la filière est une charge cyclique répétée, de sorte que la déformation élastique radiale de la filière fluctue également de façon périodique.

En raison de cette répétition prolongée, des fissures transversales apparaissent sur l'interface. Il est clair que l'apparition de fissures est directement liée à la déformation excessive et à la résistance insuffisante de la matrice, ainsi qu'à l'état de contact de la surface d'ajustement.

Par conséquent, l'augmentation du rapport entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de l'insert et de l'ensemble de la matrice, l'augmentation appropriée de l'interférence, l'assurance d'un contact uniforme de la surface d'ajustement ou l'utilisation d'une matrice avec plusieurs enveloppes de pressage peuvent éliminer les fissures transversales.

Dommages

Comme le montrent les figures 9 à 11, l'effondrement du coin A et le décollement B survenant dans la cavité de la filière et sur la surface de travail représentent une forme courante de dommage dans les filières d'extrusion à froid. Ce type de dommage par délaminage se produit souvent sur les bords de la lame de travail, l'arête du bord ou l'embouchure du trou. Il s'agit de zones de concentration de contraintes et elles sont comparativement plus faibles.

Figure 9-11 Dommages dus au décollement de la matrice

a) Effondrement de l'angle
b) Décollement par délaminage

Une mauvaise sélection du rayon du congé de raccordement ou une faible ténacité du matériau peuvent entraîner une délamination locale. L'écaillage du métal peut également se produire en cas de défauts locaux ou de ramollissement dû à une surchauffe locale. Par conséquent, l'utilisation de matériaux à haute ténacité, le choix d'un rayon de congé approprié et l'utilisation de lubrifiants de qualité peuvent considérablement réduire et prévenir les cas de délamination.

Dommages à l'anneau de précontrainte et mesures préventives

Les formes d'endommagement de l'anneau de précontrainte dans la matrice composée comprennent principalement la fissuration longitudinale et la déformation permanente.

Fissuration longitudinale

La figure 9-12a montre deux types de scénarios de fissuration longitudinale dans la bague extérieure de précontrainte : l'un est la fissuration naturelle qui se produit quelques heures après l'assemblage, et l'autre se produit sous charge, après l'extrusion de quelques pièces, de douzaines, voire de centaines de pièces.

La cause principale de cette fissuration est que la pré-interférence de l'assemblage est trop importante, ce qui fait que la contrainte de traction générée par la précontrainte dans la surface intérieure de la bague extérieure dépasse la limite d'élasticité du matériau de la bague extérieure, c'est-à-dire que la bague extérieure précontrainte est soumise à une contrainte de traction excessive, ou en raison de la résistance insuffisante ou de la dureté excessive de la bague extérieure elle-même.

Dans les situations où un seul anneau extérieur précontraint est pré-serré, si la dureté de l'anneau extérieur est proche de 50HRC, elle peut provoquer une fissuration naturelle, c'est-à-dire que l'anneau extérieur risque de se fissurer soudainement de lui-même pendant la période de mise en place après l'assemblage, de sorte que la dureté de l'anneau extérieur à couche unique doit être contrôlée en dessous de 45HRC.

Dans le cas de l'utilisation de bagues extérieures à double précontrainte, si la dureté de la bague extérieure est inférieure à 40 HRC, la dureté de la bague centrale peut être de 50 HRC. Toutefois, lors de l'assemblage, si la bague extérieure et la bague centrale ne sont pas d'abord assemblées, cela est également dangereux. Par conséquent, pour éviter la fissuration de la bague extérieure, le degré d'interférence et la dureté de la bague extérieure doivent être strictement contrôlés, et la méthode d'assemblage doit être raisonnable.

Lors de l'usinage des trous de fixation sur l'anneau de précontrainte, comme le montre la figure 9-12b, ces trous réduisent considérablement la résistance de l'anneau extérieur et provoquent une concentration des contraintes, des fissures se produisant souvent à l'endroit du perçage pendant l'extrusion, il faut donc essayer d'éviter de faire des trous de fixation du moule ou d'autres trous sur l'anneau de précontrainte.

Figure 9-12 : Fissuration longitudinale de l'anneau précontraint

(a) Fissuration de l'anneau extérieur
(b) Fissuration au point de forage

Déformation permanente

Une déformation permanente peut se produire en raison d'un choix inapproprié du matériau pour l'anneau précontraint, d'une faible dureté ou résistance après traitement thermique, ou d'une interférence excessive lors de l'assemblage entraînant une pression radiale excessive.

Par conséquent, l'utilisation de matériaux de qualité supérieure, la mise en œuvre de processus de traitement thermique raisonnables pour améliorer la dureté et la résistance, ou le choix optimal du diamètre et de l'interférence de l'anneau précontraint pour s'assurer que la précharge ne dépasse pas la limite d'élasticité du matériau, permettent d'éviter ces déformations permanentes.

Dommages à la plaque de pression et mesures préventives

Il existe principalement deux formes de dommages à la plaque de pression pour diverses raisons : les fissures radiales et les déformations permanentes.

Fissures radiales

Les fissures radiales sont des fissures rayonnantes générées le long de la direction radiale de la plaque de pression, comme le montre la figure 9-13. Les causes des fissures radiales sont les suivantes

① mauvais matériau de la plaque de pression et faible dureté ;

② surface d'appui irrégulière (voir figure 9-13a) ou diamètre trop petit de la matrice (voir figure 9-13b) ;

③ la plaque de pression subit de multiples déformations élastiques répétées, ce qui entraîne des fissures de fatigue.

Les mesures préventives visant à éliminer ces fissures sont les suivantes :

① augmenter la dureté de la plaque de pression ;

② l'augmentation de l'épaisseur de la plaque de pression ou du diamètre de la filière ;

③ l'ajout d'un anneau de renforcement à l'extérieur de la plaque de pression pour améliorer sa résistance ;

④ assurer le parallélisme des plans supérieur et inférieur de la plaque de pression au cours de l'usinage, sans irrégularité.

Figure 9-13 : Fissures radiales sur la plaque de pression

a) Indentation
b) Protrusion.
1 - Plaque de pression
2 - Punch

Déformation permanente

Les raisons de la déformation permanente de la surface d'appui de la plaque de pression sont les suivantes :

① la résistance de la plaque de pression n'est pas suffisante ;

② force d'extrusion excessive de l'unité ;

③ épaisseur insuffisante de la plaque de pression ou diamètre trop petit de la matrice.

Les mesures préventives pour éviter ce type de déformation permanente sont les suivantes :

① l'utilisation de matériaux de haute qualité pour la fabrication de la plaque de pression ;

② adopter un processus de traitement thermique raisonnable pour améliorer la dureté et la résistance de la plaque de pression ;

③ l'augmentation de l'épaisseur de la plaque de pression et du diamètre de la matrice pour améliorer la capacité de compression de la plaque de pression ;

④ l'utilisation de plaques de pression multicouches pour atténuer la pression élevée transmise par les matrices convexes et concaves.

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