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Le guide complet du processus et de l'équipement de coupe par cisaillement

Dernière mise à jour :
10 mai 2024
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Table des matières

I. Paramètres du processus de coupe

Le calcul et la sélection des paramètres du processus de coupe sont présentés dans le tableau 1 ; le rapport T/R pour certains matériaux est présenté dans le tableau 2 ; la température de préchauffage pour le cisaillement chauffé est présentée dans le tableau 3 ; les conditions de cisaillement pour différentes qualités et spécifications de matériaux sont présentées dans le tableau 4 ; le jeu raisonnable pour les lames de cisaillement est présenté dans le tableau 5.

Tableau 1 Calcul et sélection des paramètres du processus de coupe

Numéro de sérieParamètresCalcul et sélection
1Force de cisaillementLors de la sélection précise de l'équipement de cisaillement, il convient de vérifier l'importance de la force de cisaillement afin de s'assurer qu'elle est inférieure au tonnage de l'équipement. La force de cisaillement peut être calculée à l'aide de la formule suivante
F=KAτb

où :
- F est la force de cisaillement (N)
- A est la zone de cisaillement (mm)2)
- K est un coefficient qui prend en compte des facteurs tels que l'émoussement de la lame, généralement K=1,2~1,7.
- τb est la résistance au cisaillement du matériau (10MPa), généralement 0,7~0,8 fois la résistance à la traction, c'est-à-dire τ=(0,7~0,8)Rmou se référer au tableau 2 pour le calcul
2Température de cisaillementPour les matériaux plus résistants (dureté) et de plus grande taille, préchauffer le matériau avant de le cisailler. La température de chauffage doit être de : 350~550℃, voir le tableau 3 pour plus de détails. Se référer au tableau 4 pour choisir les conditions de cisaillement et décider si un préchauffage est nécessaire.
3Espace de cisaillementPour garantir la qualité du cisaillement, l'écart entre les lames supérieure et inférieure doit être raisonnable (voir tableau 5). Une valeur plus élevée doit être utilisée lorsque la dureté du matériau est élevée ou que la taille de la section cisaillée est importante, et une valeur plus faible doit être utilisée dans le cas contraire. Une valeur plus petite doit également être utilisée lorsque le cisaillement est chauffé.

Tableau 2 Rapport de τbà Rmpour certains matériaux

Matériauτb/MPaRm/MPaτ/RmA (%)Note
Q1952903360.86Recuit
375Trempe à froid
Q235341.74230.82Recuit
410Trempe à froid
Acier 152803600.7432
Acier 303564540.79Recuit
Acier 354205400.78Recuit
Nuances d'acier 40, 45, 50460Recuit
Acier 7561010000.6110.8
30CrMnSiA75012000.6213.5Trempe
Cuivre pur1602000.8
H682003000.66
HPb59-12604200.62
Zinc1501870.91
2A121302300.5615Recuit
2A11220~240380~42015~20Après extrusion à chaud
6A02701300.5422Recuit

Tableau 3 Température de préchauffage pour le cisaillement de chauffage

Dureté du matériau HBW269241229207
Température de préchauffage/℃550400380350

Note : La température de préchauffage est la température à laquelle le matériau lui-même est préchauffé.

Tableau 4 État de cisaillement des matériaux de différentes qualités et spécifications

Qualité du matériauDiamètre de l'ébauche ou longueur du côté/mmDureté HBWÉtat de cisaillement
35 Acier≤75Cisaillement à froid
80~85≥187Cisaille à chaud
<187Cisaillement à froid
>85Cisaille à chaud
45 Acier≤60Cisaillement à froid
65-75≥207Cisaille à chaud
<207Cisaillement à froid
>75Cisaille à chaud
40Cr≤50Cisaillement à froid
55-60≥241Cisaillement à chaud
<241Cisaillement à froid
>60Cisaillement à chaud
45Cr
18CrMnTi
12Cr2NiA
≤35Cisaillement à froid
40~48≥255Cisaillement à chaud
≥255Cisaillement à froid
>48Cisaillement à chaud

Tableau 5 Dégagement raisonnable pour les lames de cisailles (unité : mm)

Diamètre de la barreEn dessous de 2020~3030~4040~6060~90
Espace entre les lames0.2~10.5~1.50.8~21.5~2.52.0~3.0
Diamètre de la barre90~100100~120120~150150~180180~200
Espace entre les lames2.5~3.53~43.5~54.5~87~12

II. Lame de coupe du lit de cisaillement

1. Type de lame

Les lames du lit de cisaillement sont composées de deux pièces, l'une fixée sur le siège inférieur de la matrice et l'autre montée sur le gabarit supérieur, entraînée par le curseur pour se déplacer de haut en bas afin de réaliser le cisaillement. Les types de lames utilisés en production sont variés. Les caractéristiques des lames à fente unique et à fentes multiples sont indiquées dans le tableau 6, et les caractéristiques des lames à bord simple et à bord double sont indiquées dans le tableau 7.

Tableau 6 Caractéristiques des lames à une ou plusieurs fentes

LameTypeDiagramme simplifiéCaractéristiques
Lame à fente uniqueType intégralLes lames supérieures et inférieures des ciseaux sont de type ouvert.
La lame inférieure est une lame de type fermé, qui empêche la barre de se plier, utilisée pour couper les petites barres, tandis que la lame supérieure (lame mobile) est toujours de type ouvert.
La lame possède des arêtes de coupe sur les quatre côtés, ce qui améliore le taux d'utilisation de la lame.
Type d'insertionPermet d'économiser de l'acier, mais nécessite un porte-lame supplémentaire.
Mêmes avantages et inconvénients que ci-dessus, avec en plus la possibilité de l'utiliser sur trois côtés.
Type de combinaisonPeut éviter la concentration de contraintes dans les coins de la lame intégrale, améliorant ainsi la durée de vie de la lame, mais nécessite également un porte-lame.
Lame à rainures multiplesMême forme et même taillePeut couper deux barres à la fois, améliorant ainsi la productivité, utilisé pour les grands équipements afin de couper de petits matériaux.
Comme ci-dessus, peut couper trois pièces à la fois
Même forme, différentes taillesPeut découper plusieurs découpes de tailles différentes en une seule fois
Différentes formes et taillesPeut découper en une seule fois plusieurs ébauches de formes et de tailles différentes
Type ferméSans changer la lame, il peut couper de l'acier de différentes formes et tailles, utilisé sur une machine de montage de charpentes métalliques. Sur le schéma, 2 est la lame mobile, 1 est la lame fixe.

Tableau 7 Caractéristiques des lames à simple et double tranchant

LameDiagramme simplifiéCaractéristiques
Lame à simple tranchantPeut réduire le bras de levier, mais lors de la coupe, la lame s'enfonce plus profondément dans le mauvais matériau, ce qui affecte la qualité de la face finale, et ne peut être utilisée que d'un seul côté.
Lame à double tranchantPeut être utilisé des deux côtés, meilleure qualité de la face finale

2. Conception des lames

Lors de la conception des lames, les deux conditions suivantes sont principalement prises en compte : les spécifications du processus d'équipement, ainsi que la forme et la taille du matériau à découper.

(1) Lame circulaire

La conception de la lame circulaire est présentée dans le tableau 8.

Tableau 8 Conception des lames circulaires

Dimensions principales
  • Rayon de l'arête R
  • 1 - Hauteur de lame inférieure
  • 2 - Hauteur de la lame supérieure
  • A- Distance entre le bas du bord inférieur de la lame et le bas de la lame
  • B- Distance entre le haut du bord supérieur de la lame et l'extrémité supérieure de la lame
Non.ParamètresCalcul et sélection
1Rayon de l'arête RLe rayon de l'arête dépend principalement du diamètre de la tige à couper ; un R trop grand peut trop aplatir la section transversale de la tige, et parfois même provoquer des fissures.

Si R est inférieur à la moitié du diamètre de la tige à couper, le côté de la tige présentera des indentations, ce qui affectera la durée de vie de la lame.

Le rayon de l'arête de la lame peut également se référer au tableau 9, qui est déterminé par le diamètre de la tige à couper.
2Taille inférieure de la lame APrendre des données empiriques à partir des spécifications du processus de l'équipement

Machine à cisailler 5000kN, A=120~130mm

Machine à cisailler 10000kN, A=130~140mm
3Taille de la lame supérieure BPlus la valeur de B est petite, mieux c'est, sous réserve de garantir la résistance de la lame et de procéder à de multiples réaffûtages, elle peut être déterminée par la formule suivante

B=H-[S+A+(0,3~0,32)Dmin]

Où H est la hauteur de l'ouverture de la lame du lit de cisaillement (mm)

S est la course du lit de cisaillement (mm)
4Hauteur des lames supérieure et inférieure h 1 et h 2La hauteur du bord de la lame supérieure et de la lame inférieure doit être égale. Elle peut être déterminée par la formule suivante

1 =(H+A-B)/2 + (7~10)mm

2 =H-h 1 +(15~20)mm
5Dimensions extérieures de la lameÉpaisseur de la lame C : en fonction de la résistance et de la rigidité de la lame, elle peut être sélectionnée.

C = (0,25 à 0,5)D

où D est le diamètre de la tige à couper (mm)

L'épaisseur de la lame C, la largeur de la lame L, peuvent également être sélectionnées en fonction du tonnage de l'équipement, voir le tableau 2-18.

L'angle d'inclinaison α à l'ouverture de la lame est de 10°.
6Trous de boulonsTrous de fixation de la lame, généralement 4 trous, c'est-à-dire 2 trous pour la lame mobile, 2 trous pour la lame fixe ; dans certains cas, 6 trous. Diamètres des trous d et D, entraxes l, l1, h3et le rayon de la fente du goujon r, tous liés au tonnage de l'équipement, voir le tableau 10.

Tableau 9 Rayon du bord de la lame (unité : mm)

Diamètre de la tige D28~3234~3638~4245~5054~5660~65
Rayon de l'arête R171922.526.529.534.5
Diamètre de la barre D70~7580~8590~95100110130
Rayon de l'arête R39.544.550535868

Tableau 10 Dimensions des inserts ronds (unité : mm)

Tonnage de l'équipement/kNdDll1h3rcL
500036552302255560419
1000048722602760680479

(2) Lames à arête carrée

L'acier carré est généralement cisaillé le long de la diagonale, et les lames sont divisées en deux catégories : les lames intégrales et les lames combinées. Voir le tableau 11 pour la conception des lames à arête carrée intégrale.

Tableau 11 Conception des lames carrées intégrales

Dimensions principales
Non.ParamètresCalcul et sélection
1Taille de la lame inférieure APrendre des données empiriques en fonction de l'équipement

Pour les cisailles de 5000kN et 10000kN, on peut prendre 110~120mm.
2Taille de la lame supérieure BB = H - [s + A + 0,7a min ]

Où H-hauteur de l'ouverture de la lame de cisaillement (mm), obtenue à partir des spécifications du processus de l'équipement

course s de la cisaille (mm), se référer aux spécifications du processus de l'équipement

min -la longueur latérale minimale du matériau carré coupé par la même lame (mm), la longueur latérale maximale admissible du matériau carré à couper

Elle doit se situer dans la fourchette suivante

max ≤ 1.25a min
3Hauteur inférieure de la lame h 1h1= (H + A - B) / 2 + (7 ~ 10) mm
4Hauteur de la lame supérieure h 2h2= H - h1+ (15 ~ 20) mm
5Rayon du congé de la fente d'injection rPour éviter la concentration des contraintes et l'endommagement de la lame lors du cisaillement, un congé doit être utilisé à angle droit, voir le tableau 12.
6Dimensions du profil de la lameLa détermination des dimensions du profil de la lame est la même que pour les lames à arête circulaire.
7Trous de boulonsLa conception et les dimensions des trous de boulons sont conformes à la conception des lames à arêtes circulaires.

Tableau 12 Rayon du congé de la rainure r (unité : mm)

Longueur latérale du matériau carré a<5050~7075~9090~105110~125130~150
Rayon du congé de raccordement r7912151521

(3) Lame à bord plat

Les lames pour couper l'acier plat peuvent être fabriquées avec un bord plat, comme le montre la figure ci-jointe du tableau 13. Type I, les lames supérieure et inférieure ont des rainures, utilisées pour couper des matériaux épais ; Type II, la lame supérieure n'a pas de rainures, c'est-à-dire que B est égal à h 2 Les scies à ruban sont souvent utilisées pour couper des matériaux plus minces. Les deux types coupent le long du bord large du matériau plat.

Tableau 13 Conception des lames à bord plat

Type I Dimensions de la lameDimensions des lames de type II
Schéma
Non.ParamètresCalcul et sélection
1Taille de la lame inférieure APrendre des données empiriques basées sur le tonnage des équipements

Machine à cisailler 5000kN, A = 175mm

Machine à cisailler 10000kN, A = 190mm
Lame de type II et lame de type I

La seule différence est que la lame supérieure n'a pas de rainure, c'est-à-dire que B est égal à h2.

En ce qui concerne les dimensions, la détermination est la même que ci-dessus
2Taille de la lame supérieure BLe bord de la lame supérieure (lame mobile) doit être inférieur au bord de la lame inférieure au point mort bas de la course, ce qui peut être déterminé par la formule suivante

B = H - S - A + (5 à 10) mm
3Longueur de l'arête CLa longueur de l'arête est principalement déterminée par la taille de l'acier plat à couper.

Lors du broyage, le matériau doit être légèrement plus large que la mesure.

C = blargeur+ (20~30) mm

M = (L - C) / 2 mm
4Hauteur des lames supérieure et inférieure h2et h1 h1=(H+A-B)/2 + 10mm
h2=H-h1+20mm
5Dimensions de la lameLa détermination des dimensions est la même que pour les bords de lames circulaires.
6Trous de boulonsLa conception et les dimensions pertinentes des trous de boulons sont indiquées dans la conception de l'arête circulaire de la lame.

3. Fixations des lames

Les fixations des lames comprennent principalement des boulons, des goupilles de positionnement et des écrous, conçus en fonction du tonnage de l'équipement (voir les tableaux 14 et 15).

Tableau 14 Dimensions des boulons et des goupilles de positionnement

Tonnage de la cisailleBoulonTaille des boulons et des goupilles de positionnement/mm
dLlhDKARd1
5000kNBoulon supérieurM3320070205225174.59
Boulon inférieurM3326070205225174.59
10000kNBoulon supérieurM4227090287034265.511
Boulon inférieurM4236090287034265.511

Tableau 15 Dimensions des écrous

Machine de cisaillement tonnage/kNTaille de l'écrou/mm
dHsDD1
50001M33305057.847
100001M42357080.866

4. Matériau de la lame

Au cours du processus de coupe, la lame subit une usure importante, c'est pourquoi le matériau utilisé pour fabriquer la lame doit présenter une résistance élevée à l'usure et sa dureté doit être plus de deux fois supérieure à celle du matériau à couper. Pour les lames de cisaillement à chaud, un certain niveau de dureté à chaud est également requis, ce qui signifie que la lame doit conserver la dureté nécessaire à la température de cisaillement.

Lors du choix spécifique, des facteurs tels que la taille de la lame et la qualité du matériau à couper doivent également être pris en compte. La dureté et les applications des matériaux pour les lames de cisaillement à froid et à chaud sont indiquées dans les tableaux 16 et 17.

Tableau 16 Dureté et application des matériaux des lames de cisaillement à froid

MatériauTraitement thermique Dureté HRCApplication
Acier à outils au carboneT7, T858~62Utilisé pour les petites lames et produit en petites séries
T9, T1058~62
Acier à outils alliéCr, 9SiCr58~62Utilisé pour les grandes lames, la production de masse par lots
CrWMn60~62
7Cr3, 8Cr350~55
Cr12Mo, Cr12MoV58~62

Tableau 17 Dureté et application des matériaux des lames de cisaillement à chaud

MatériauTraitement thermique Dureté HRCApplication
5CrMnMo42~45Utilisé pour la production de masse par lots avec des températures de coupe supérieures à 200℃.
5CrNiMo45~47
3Cr2W8V45~48
5CrW2Si45~50
6CrW2Si45~50
T7, T8, T9, T1055~60Utilisé pour les petites lames et la production de petits lots avec des températures de coupe inférieures à 150℃.

III. Spécifications et capacité de production des équipements de cisaillement

Les spécifications des équipements de cisaillement sont présentées dans les tableaux 18 et 19. La capacité de production des cisailles est indiquée dans les tableaux 20 et 21.

Tableau 18 Spécifications des équipements de cisaillement spéciaux

Nom de l'équipementModèleCapacité de cisaillement maximale/mm
Diamètre de l'acier rondLongueur latérale de l'acier carré
Machine de montage de charpentes métalliquesQ34-10Φ3528
Q34-16Φ4540
Q34-16AΦ3835
Q34-25Φ6555
Machine à cisailler les barres

(Lit de cisaillement de la manivelle)
Q42-250Φ90-
Q42-500Φ132125
10000kNΦ190180
12500kNΦ210185
16000kNΦ250 220
Machine à cisailler les billettesQA95-100Φ50 (cisaillement à froid)50 (cisaillement à froid)
-150 (cisaillement à chaud)

Tableau 19 Paramètres techniques de la cisaille à barres de type Q42

Paramètres techniquesModèle
Q42-250AQ42-500QA42-500QA42-500AQ42-1000A
Force de cisaillement maximale/kN250050005000500010000
Diamètre de cisaillement maximal/mmΦ100 (Lorsque R m ≥450MPa)Φ132 (Lorsque R m ≥450MPa)Φ105 (Lorsque R m ≥700MPa)p115 (Lorsque R m ≥620MPa)Φ190(R m ≥450MPa quand)
Nombre de coups/(fois/min)3018383816
Hauteur de la course/mm801009090140
Matériau Plage d'arrêt/mm55 ~500110 ~100065~50065~500120 ~1000
Puissance du moteur/kW1730403075

Remarque : les équipements énumérés dans le tableau sont produits par Shenyang Forging Machine Tool Factory.

Tableau 20 Capacité de production de cisailles (I) (Unité : pcs/h)

Diamètre de l'ébauche/mmDifférentes longueurs de billettes/mm
100200300400600800100012001400160018002000
Φ202100160014001250800720650590380340300270
Φ301900140013501150760680600540360320290260
Φ401500120011001000660600540490320290260230
Φ5013001000900800520470420380250220200180
Φ601050800720650430390350320210200170150
Φ70 900700630550360330300270180160140130
Φ80800600540480320290260240160140130120
Φ90650500450400260230210190130120110100
Φ10045035031028018016014013090807065
Φ11030037025016014013012080706560
p12025023021014013012011070605550
Φ130200180160110100908055504540
Φ1401501301208070605535302725
Φ15011090805045403525232120

Note : Les données du tableau doivent être réduites de 20% pendant le cisaillement à chaud.

Tableau 21 Capacité de production de cisailles (II) (Unité : kt/a)

Nom de l'équipementMasse moyenne des billettes/kg
0.25~0.60.6~1.01.0~1.61.6~2.52.5~4.04.0~6
Lit de cisaillement à manivelleViande froide 1 pièce simultanément---101215
Découpe froide de 2 pièces en même temps---151822
Coupe à chaud 1 pièce simultanément---81012
Découpe à chaud de 2 pièces simultanément---121518
Machine de montage de charpentes métalliques-45.26.58.511
Presse à manivelle1.32.34---
Machine à scier0.060.080.10.140.210.27
Nom de l'équipementMasse moyenne du blanc/kg
6 à 1010 à 16 ans16 à 25 ans25 à 4040 à 6060 à 100
Cisaillement à manivelleCoupe à froid simultanée d'une pièce182226313643
Découpe à froid simultanée de 2 pièces2733394554-
Découpe à chaud simultanée d'une pièce141821242934
Découpe simultanée à chaud de 2 pièces2226313643-
Machine de montage de charpentes métalliques14182327--
Presse à manivelle------
Machine à scier0.40.480.60.9--
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