Matériaux courants utilisés dans les pièces de tôlerie

Dernière mise à jour :
16 novembre 2023

Table des matières

Les pièces de tôle utilisent le matériau comme l'un des trois éléments importants de la production de tôle. Grâce à un processus de tôlerie et à une technologie de moulage avancés, ce n'est qu'en adoptant un matériau ayant de bonnes performances d'emboutissage que l'on peut fabriquer des pièces de tôlerie de haute qualité. La sélection et les propriétés globales des matériaux ont un impact crucial sur le coût, les performances, la qualité et les possibilités de traitement du produit.

Les matériaux en feuilles désignent des produits semi-finis de formes diverses, comme les tôles minces, les tôles moyennes, les tôles épaisses, les bandes étroites et les matériaux en bandes.

Classées par épaisseur, elles comprennent les plaques épaisses (plus de 4 mm), les plaques moyennes (3~4 mm) et les plaques minces (moins de 3 mm).

Selon leur état de laminage, les tôles sont classées en plaques d'acier laminées à chaud et plaques d'acier laminées à froid.

I. Sélection des matériaux pour la tôle

1) Les matériaux métalliques courants doivent être classés par ordre de priorité et rester dans les limites du manuel des matériaux de l'entreprise.

2) Au sein d'un même produit, essayez de minimiser la variété des matériaux et des spécifications d'épaisseur et de dimensions des tôles.

3) Tout en garantissant la fonctionnalité de la pièce, utiliser des matériaux rentables pour réduire les coûts des matériaux.

4) En plus d'assurer la fonctionnalité de la pièce, il faut tenir compte des performances et des exigences du matériau et du processus d'emboutissage pour garantir la rationalité et la qualité du traitement de la pièce.

II. Introduction aux matériaux métalliques courants

1. Tôle d'acier

(1) Tôles minces en acier laminées à froid

La plaque d'acier mince laminée à froid est un terme qui désigne la plaque d'acier laminée à froid en acier de construction au carbone. Elle est fabriquée par laminage à froid d'une bande d'acier de construction au carbone laminée à chaud, produisant une plaque d'acier de moins de 4 mm d'épaisseur, communément appelée plaque à froid.

Comme elles sont laminées à température ambiante, aucun oxyde de fer ne se forme, ce qui permet d'obtenir une excellente qualité de surface, une grande précision dimensionnelle et des performances mécaniques et de traitement supérieures à celles des tôles minces en acier laminées à chaud, grâce au recuit. Les tôles minces en acier laminées à froid se subdivisent en tôles minces en acier ordinaires laminées à froid et en tôles minces en acier de haute qualité laminées à froid.

1) La plaque d'acier mince ordinaire laminée à froid est un terme désignant la plaque d'acier laminée à froid en acier de construction ordinaire au carbone. Elle est fabriquée par laminage à froid d'une bande d'acier laminée à chaud en acier de construction ordinaire au carbone, produisant une plaque d'acier d'une épaisseur inférieure à 4 mm. Elles sont largement utilisées dans de nombreux domaines, en particulier dans les appareils ménagers, les équipements radio spécialisés et les boîtiers et armoires d'électronique de puissance, remplaçant progressivement les plaques d'acier minces laminées à chaud.

①Les modèles applicables aux tôles minces en acier ordinaire laminées à froid sont les suivants : Q195, Q215, Q235, Q275.

2) Comme la tôle d'acier mince ordinaire laminée à froid, la tôle d'acier mince de haute qualité laminée à froid est également la tôle d'acier mince la plus utilisée dans les tôles froides.

La tôle mince en acier au carbone de haute qualité laminée à froid est fabriquée à partir d'acier de construction au carbone de haute qualité, laminé à froid en une tôle mince de moins de 4 mm d'épaisseur.

①Les modèles applicables de plaques minces en acier de haute qualité laminées à froid comprennent : 08, 8F, 10, 10F.

Le prix des tôles fines laminées à froid est supérieur à celui des tôles fines ordinaires et légèrement inférieur à celui des tôles galvanisées. Sa surface est plane et lisse, mais elle a tendance à rouiller lorsqu'elle est exposée à l'humidité, ce qui nécessite de la peindre à temps pour la protéger et prolonger sa durée de vie.

(2) Tôles minces en acier laminées à froid pour l'emboutissage

Les tôles minces d'acier laminées à froid pour emboutissage profond utilisent généralement de l'acier calme désoxydé à l'aluminium, un type d'acier de construction au carbone de haute qualité. En raison de sa plasticité supérieure et de son excellente aptitude à l'emboutissage, il est largement utilisé dans les produits qui nécessitent l'emboutissage de structures complexes.

(3) Tôles minces en acier au carbone laminées à froid au Japon

Les nuances applicables aux tôles minces japonaises en acier au carbone laminé à froid sont les suivantes : SPCC, SPCD et SPCE.

(4) Tôles minces en acier au carbone laminées à froid pour l'Allemagne

Les nuances applicables aux tôles minces en acier au carbone laminées à froid sont St12, St13, St14, St15 et St14-T.

(5) Tôles minces d'acier galvanisées en continu et laminées à froid

Également appelées "tôles électrolytiques", elles désignent les tôles où le zinc est déposé en continu à partir d'une solution aqueuse de sel de zinc sur la surface de fines tôles (bandes) d'acier laminées à froid et préparées à l'avance, sous l'influence d'un champ électrique sur la ligne de galvanisation. Il en résulte une couche de zinc uniforme, dense et bien liée à la surface.

En raison des limitations du processus, cette couche est relativement mince. Le zinc étant un métal relativement bon marché et facile à revêtir, il est largement utilisé pour protéger les pièces en acier, en particulier contre la corrosion atmosphérique, et à des fins décoratives. Les techniques de revêtement comprennent le revêtement par immersion (ou suspension), l'alimentation par rouleaux (pour les petites pièces), le revêtement automatique et le revêtement en continu (pour les fils et les bandes).

Électrolytique les plaques sont laminées par un groupe de laminoirs continus à froid, puis recuits par une unité CAPL (cold-rolled annealing pickling line), et enfin entrent dans l'unité de galvanisation. Après le nettoyage de la surface et la galvanisation, elles subissent divers traitements tels que la phosphatation, la passivation, l'huilage, la résistance aux empreintes digitales et l'alliage, en fonction de l'usage auquel elles sont destinées. Les propriétés mécaniques de ces plaques se réfèrent à la plaque de base correspondante.

Les nuances applicables aux plaques électrolytiques sont les suivantes : DX1, DX2, DX3 et DX4.

(6) Tôle d'acier mince électro-galvanisée japonaise

1) Nuances applicables aux tôles minces en acier électro-galvanisé japonaises : SECC (plaque originale SPCC), SECD (plaque originale SPCD), SECE (plaque originale SPCE).

2) Codes de la couche de zinc : F8, E16, E24, E32.

(7) Comparaison entre les qualités nationales et étrangères de tôles minces en acier laminées à froid, électro-galvanisées en continu, voir tableau 1-1.

Tableau 1-1 Comparaison des qualités nationales et étrangères de tôles minces d'acier laminées à froid par électrozingage en continu.

Baosteel Q/B QB 430-2009Japon JISG3313:1998Norme nationale GB/T15675-2008États-Unis ASTMA591A591M-98(Circuit imprimé)
SECCSECCDX1CS
SECDSECDDX2DS
SECESECEDX3DDS
SECIFEDDS

(8) Tôle d'acier mince galvanisée à chaud en continu

On parle souvent de tôle galvanisée ou de fer blanc pour désigner les tôles et bandes d'acier minces galvanisées à chaud en continu et laminées à froid, d'une épaisseur de 0,25 à 2,5 mm. La bande d'acier passe d'abord dans un four de préchauffage chauffé par une flamme pour brûler l'huile résiduelle en surface, tout en générant un film d'oxyde de fer sur la surface.

Elle est ensuite chauffée à 710~920 degrés Celsius dans un four de recuit de réduction avec un mélange de gaz d'hydrogène et d'azote pour réduire la pellicule d'oxyde de fer en fer spongieux. La bande d'acier activée et purifiée est refroidie à une température légèrement supérieure au point de fusion du zinc, puis entre dans un pot de zinc à 450~460 degrés Celsius.

L'épaisseur de la couche de zinc est contrôlée à l'aide d'une lame d'air. Enfin, elle subit une passivation avec une solution de chromate pour augmenter la résistance à la rouille blanche. La surface de la tôle d'acier mince galvanisée à chaud en continu est esthétiquement agréable, avec des motifs de cristaux de zinc en forme de blocs ou de feuilles. Le revêtement est robuste et présente une excellente résistance à la corrosion atmosphérique.

En outre, la tôle fine galvanisée à chaud en continu présente également de bonnes propriétés de soudage et de formage à froid. Par rapport à la surface de la tôle mince en acier laminée à froid et électro-galvanisée en continu, son revêtement est plus épais et elle est principalement utilisée pour les pièces en tôle qui requièrent une forte résistance à la corrosion.

1) Nuances applicables aux tôles minces en acier galvanisé à chaud en continu : Zn100-PT, Zn200-SC, Zn275-JY.

(9) Tôle d'acier mince japonaise galvanisée à chaud

1) Nuances applicables aux tôles minces en acier galvanisé à chaud japonaises : SGCC, SGCD1, SGCD2, SGCD3.

(10) Tôle d'acier mince galvanisée à chaud en Allemagne

1) Nuances applicables aux tôles minces en acier galvanisé à chaud allemandes : St01Z, St02Z, St03Z, St04Z, St05Z.

2) Codes de la couche de zinc : 100, 180, 200, 275, 350, 450.

(11) Tôle revêtue d'aluminium-zinc

Également connue sous le nom de tôle d'acier aluzinc, la couche d'alliage de ce matériau se compose de 55% d'aluminium, 43,4% de zinc et 1,6% de silicium, solidifiés à une température élevée de 600 degrés Celsius. L'ensemble de sa structure forme une couche cristalline quaternaire compacte d'aluminium, de fer, de silicium et de zinc, offrant une excellente résistance à la corrosion.

Avec une utilisation régulière, sa durée de vie peut atteindre 25 ans, soit 3 à 6 fois plus que les tôles galvanisées, et comparable aux tôles en acier inoxydable.

1) La résistance à la corrosion de la tôle revêtue d'aluminium et de zinc provient des fonctions protectrices de la couche barrière d'aluminium et de la protection sacrificielle du zinc. Lorsque le zinc offre une protection sacrificielle sur les bords de la tôle, les rayures et les zones de revêtement endommagées, l'aluminium forme une couche d'oxyde insoluble qui constitue une barrière de protection.

Les bobines d'acier aluzinc ont subi pendant plus de 20 ans des tests d'exposition extérieure dans diverses conditions atmosphériques, confirmant que les tôles d'acier aluzinc avec un revêtement d'aluminium 55% offrent une meilleure protection des bords que celles avec un revêtement d'aluminium 5%.

2) Les tôles revêtues d'aluminium-zinc ont une meilleure résistance à la chaleur que les tôles en acier galvanisé, semblable à la résistance à l'oxydation à haute température des tôles en acier aluminisé, et peuvent être utilisées dans des environnements allant jusqu'à 315 degrés Celsius.

3) La haute réflectivité des tôles revêtues d'aluminium-zinc en fait des barrières thermiques efficaces. Leur réflectance à la chaleur est presque le double de celle des tôles en acier galvanisé, ce qui leur permet de servir de toiture et de bardage pour économiser l'énergie, même sans peinture.

4) En raison de l'excellente adhérence entre la couche de zinc de la tôle revêtue d'aluminium-zinc et la peinture, elle peut être peinte à des fins générales sans prétraitement ni altération, alors que les tôles en acier galvanisé nécessitent un prétraitement et une altération.

(12) Tôle d'acier inoxydable laminée à froid

En raison de sa forte résistance à la corrosion, de sa bonne conductivité et de sa grande solidité, ce matériau est largement utilisé dans des industries telles que les produits chimiques, l'alimentation, la médecine, le papier, le pétrole, l'énergie nucléaire, ainsi que dans la construction, les ustensiles de cuisine, les ustensiles de table, les véhicules, les appareils ménagers et diverses pièces.

Toutefois, ses inconvénients doivent également être pris en compte : le coût du matériau est quatre fois supérieur à celui des tôles galvanisées ordinaires ; la résistance élevée du matériau entraîne une usure importante de l'outillage de la machine. machines de presseLes écrous à rivets à pression utilisés pour les tôles en acier inoxydable doivent être fabriqués en acier inoxydable spécial à haute résistance, ce qui est coûteux, et le rivetage n'est pas solide, ce qui nécessite souvent un soudage par points supplémentaire pour le renforcement ;

L'adhérence du revêtement de surface n'est pas élevée et le contrôle de la qualité est difficile ; en raison du retour élastique important du matériau, il est difficile de garantir la précision de la forme et des dimensions lors du cintrage et de l'emboutissage.

1) Nuances appropriées pour les tôles d'acier inoxydable laminées à froid : 20Cr13, 10Cr17.

2) Les nuances d'acier inoxydable courantes, les types et les utilisations sont indiqués dans le tableau 1-4.

Tableau 1-4 Nuances, types et utilisations courantes de l'acier inoxydable

GradeTypeApplications
1Cr18Ni9Ti①AusténitiqueFabrication de noyaux de soudure, d'instruments antimagnétiques, d'appareils médicaux, de conteneurs résistants aux acides et de revêtements pour pipelines de transport, entre autres équipements et pièces.
06Cr25Ni20AusténitiqueMatériaux pour fours et dispositifs d'épuration des gaz d'échappement automobiles.
12Cr18Ni9AusténitiqueIl présente une résistance élevée après l'écrouissage et convient aux éléments décoratifs architecturaux.
06Cr19Ni10AusténitiqueIl s'agit de l'acier inoxydable résistant à la chaleur le plus répandu. Il est utilisé dans les équipements alimentaires, les équipements chimiques généraux et l'industrie nucléaire.
022Cr19Ni10AusténitiqueUtilisé dans les secteurs nécessitant une résistance élevée à la corrosion intergranulaire, tels que les industries chimique, charbonnière et pétrolière. Convient aux machines d'extérieur, aux matériaux de construction, aux pièces résistantes à la chaleur et aux composants difficiles à traiter thermiquement et exposés aux éléments.
06Cr17Ni12Mo2AusténitiqueConvient à l'eau de mer et à d'autres milieux, principalement utilisé comme matériau résistant à la corrosion par piqûre. Utilisé dans la photographie, l'industrie alimentaire, les installations des zones côtières, les cordes, les tiges CD, les boulons et les écrous.
022Cr17Ni12Mo2AusténitiqueVersion en acier à très faible teneur en carbone de 06Cr17Ni12Mo2, utilisée pour les produits présentant des exigences particulières en matière de protection contre la corrosion intergranulaire.
1Cr18Ni12Mo2TiAusténitiqueCet équipement, qui résiste à l'acide sulfurique, à l'acide phosphorique, à l'acide formique et à l'acide acétique, présente une excellente résistance à la corrosion intergranulaire.
08Cr17Ni12Mo2TiAusténitiqueIl en va de même ici.
06Cr18Ni11TiAusténitiqueL'ajout de titane améliore la résistance à la corrosion intergranulaire. Cependant, il n'est pas recommandé pour les composants décoratifs.
OCr16Ni14AusténitiqueL'acier inoxydable non magnétique est principalement utilisé pour les pièces métalliques non magnétiques dans les tubes électroniques.
16Cr20Ni14Si2AusténitiqueCe matériau possède une résistance à haute température et une résistance à l'oxydation. Il est sensible aux gaz de soufre et d'azote et tend à devenir cassant en raison de la précipitation des phases entre 600 et 800 degrés Celsius. Il convient à la création de divers composants de fours soumis à des contraintes.
12Cr17Ni7AusténitiqueCe métal convient aux composants et matériaux à haute résistance utilisés dans les cabines de trains et d'autobus.
022Cr19Ni5Mo3Si2NAusténitique + FerritiqueGrâce à sa bonne résistance à la corrosion fissurante et à sa grande solidité, ce matériau convient aux environnements contenant des ions d'oxygène. Il est utilisé dans les industries du raffinage du pétrole, des engrais, de la papeterie, du pétrole et de la chimie pour la fabrication d'échangeurs de chaleur et de condenseurs.
022Cr12TiFerritiqueIl est utilisé pour les tuyaux de silencieux d'automobile et les applications décoratives.
06Cr13 AIFerritiqueCe matériau ne durcit pas de manière significative lorsqu'il est refroidi à haute température. Il est utilisé pour les matériaux de turbine, les composants de trempe et les matériaux composites en acier.
10Cr17FerritiqueIl s'agit d'un acier d'usage général, résistant à la corrosion, utilisé pour les décorations d'intérieur, les composants de combustion diesel lourds, les ustensiles ménagers et les pièces d'appareils électroménagers.
06Cr13MartensitiqueCe matériau est utilisé pour créer des pièces qui requièrent une grande ténacité et une charge d'impact élevée, comme les pales de turbines, les cadres structurels, les boulons et les écrous.
12Cr13MartensitiqueDoté d'une excellente résistance à la corrosion et d'une bonne usinabilité, il est utilisé à des fins générales, pour les lames de couteau, les pièces mécaniques, les équipements de raffinage du pétrole, les boulons, les écrous, les tiges de pompe, la coutellerie, etc.
20Cr13MartensitiqueÀ l'état durci, il possède une dureté élevée et une bonne résistance à la corrosion, ce qui le rend idéal pour des applications telles que les pales de turbines et la coutellerie, y compris les couteaux.

①La nuance 1Cr18Ni9Ti a été supprimée dans la norme GB/T 20878-2007.

2. Plaques d'aluminium et d'alliages d'aluminium

Les plaques d'aluminium et d'alliage d'aluminium couramment utilisées comprennent principalement les matériaux suivants : 3A21, 5A02, aluminium dur 2A12 et aluminium dur 2A06.

1) L'aluminium antirouille 3A21 (ancienne qualité LF21, alliage Al-Mn) est l'aluminium antirouille le plus utilisé. La résistance de cet alliage n'est pas élevée (juste supérieure à la qualité industrielle), il ne peut pas être renforcé par un traitement thermique et utilise généralement des méthodes de traitement à froid pour améliorer ses propriétés mécaniques. Il présente une plasticité élevée à l'état recuit et une plasticité convenable en cas d'écrouissage à froid.

La plasticité est faible pendant l'écrouissage, mais il possède une bonne résistance à la corrosion, une bonne soudabilité et une faible usinabilité. Il convient à la fabrication de pièces nécessitant une plasticité élevée et une bonne soudabilité, travaillant dans des milieux liquides ou gazeux sous faible charge.

2) L'aluminium antirouille 5A02 (ancienne qualité LF2, alliage Al-Mg) a une meilleure résistance que le 3A21, en particulier une résistance à la fatigue, une plasticité et une résistance à la corrosion plus élevées. Il ne peut pas être renforcé par traitement thermique et présente une bonne soudabilité par contact et par hydrogène.

Cependant, il a tendance à former des fissures cristallines pendant le soudage à l'arc. L'alliage peut être bien usiné à l'état d'écrouissage et d'écrouissage semi-froid, alors que son usinabilité est faible à l'état recuit. Il peut être poli.

3) L'aluminium dur 2A12 (ancienne nuance LY12) est l'aluminium dur à haute résistance le plus répandu, utilisé pour la fabrication de pièces à forte charge et de composants structurels fonctionnant à moins de 150 degrés Celsius. Il peut être traité thermiquement pour augmenter sa résistance. Il présente une plasticité moyenne à l'état recuit et fraîchement trempé, et une bonne capacité de coupe après la trempe et l'écrouissage.

Après recuit, son usinabilité est faible. Le soudage par points est bon, mais il a tendance à former des fissures intergranulaires pendant les opérations de soudage. soudage au gaz et le soudage à l'arc à l'argon. Sa résistance à la corrosion n'est pas élevée ; elle est généralement améliorée par l'anodisation, la peinture ou le revêtement d'aluminium. Sa plasticité est faible et le pliage à l'état normal peut provoquer des fissures dans les angles arrondis extérieurs. La tôle peut être pliée en 1 à 3 heures environ à partir du recuit et de l'état juste trempé jusqu'au durcissement.

4) L'aluminium dur 2A06 (ancienne qualité LY6) est un aluminium dur couramment utilisé. Ses performances en matière de traitement sous pression et d'usinabilité sont les mêmes que celles du 2A12. Il possède une plasticité décente à l'état recuit et fraîchement trempé. L'aluminium 2A06 peut être trempé et vieilli, et sa stabilité générale à la corrosion est la même que celle de l'aluminium 2A12.

Lorsqu'il est chauffé à 150-250 degrés Celsius, il a moins tendance à former de la corrosion intergranulaire que le 2A12. Sa soudure par points est identique à celle du 2A12 et du 2A16, et sa soudure à l'arc est meilleure que celle du 2A12 mais moins bonne que celle du 2A16. Il peut servir de matériau pour certains types de panneaux, mais sa plasticité est médiocre. Le pliage à l'état normal peut provoquer des fissures dans les coins extérieurs arrondis. La plaque peut être pliée en 1 à 3 heures environ à partir du recuit et de l'état juste trempé jusqu'au durcissement.

3. Feuilles de cuivre et d'alliages de cuivre

Feuilles de cuivre et d'alliages de cuivre

Il existe principalement deux types de feuilles de cuivre et d'alliages de cuivre couramment utilisés : Le cuivre pur (T2) et le laiton (H62).

1) Le cuivre pur (T2) est le plus fréquemment utilisé ; il est de couleur violette. Il possède une conductivité électrique et thermique élevée, ainsi qu'une excellente résistance à la corrosion et une bonne aptitude à la déformation. Cependant, il est beaucoup moins solide et dur que le laiton, et il est assez cher. Il est principalement utilisé pour les équipements conducteurs, résistants à la chaleur et anti-corrosifs, généralement pour les composants qui doivent transporter des courants importants dans les alimentations électriques.

2) Le laiton (H62) appartient à la catégorie des laitons à haute teneur en zinc. Il offre une résistance supérieure et une excellente aptitude à la déformation à froid et à chaud, et supporte facilement diverses formes de traitement sous pression et de découpage. Il est principalement utilisé pour divers composants porteurs emboutis et pliés. Bien que sa conductivité électrique ne soit pas aussi bonne que celle du cuivre pur, il présente une bonne résistance et une bonne dureté, et son prix est raisonnablement modéré.

Lorsque les exigences en matière de conductivité sont satisfaites, le choix du laiton H62 par rapport au cuivre pur permet de réduire considérablement les coûts des matériaux. Actuellement, la plupart des pièces conductrices des barres omnibus sont en laiton H62, dont il a été prouvé qu'il répondait parfaitement aux exigences.

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