Comment améliorer les tolérances des sous-ensembles de tôlerie

Parfois, les pièces de tôle sont utilisées telles qu'elles apparaissent après avoir été découpées et formées, et éventuellement traitées. Mais souvent, elles sont encore assemblées ou montées - dans ce cas, on parle d'un sous-ensemble. Et lors de l'assemblage ou du montage, c'est l'heure de vérité : les pièces de tôle s'assemblent-elles vraiment ? Ou les joints sont-ils trop grands ? Ou y a-t-il finalement des chevauchements là où il ne devrait pas y en avoir ?

Les écarts de tolérances se cumulent dans les sous-ensembles de tôlerie

Le fait est que : Dans la production quotidienne, il n'est pas possible d'atteindre la forme idéale telle qu'elle est définie sur le plan de la pièce. C'est pourquoi il existe des tolérances qui sont définies dans des normes. Elles définissent, pour chaque procédé de fabrication et chaque matière de base, les écarts qui sont encore acceptables et ceux qui ne le sont pas. Comme cela se fait dans toutes les entreprises, cela évite de longues discussions sur les écarts dimensionnels, notamment au sein des chaînes d'approvisionnement. Toutes les personnes concernées savent à quoi s'en tenir.

Toutefois, les pièces de tôlerie aux dimensions exactes ne garantissent pas encore un sous-ensemble aux dimensions exactes. En effet, les écarts dans la tolérance peuvent se cumuler au point de dépasser cette tolérance lors de l'assemblage. A cela s'ajoutent les écarts qui apparaissent lors des processus d'assemblage, y compris lors du bridage. Il est donc d'autant plus important de travailler dès le départ avec la plus grande précision possible. Il est certes possible de retoucher les pièces de tôle avant le montage ou l'assemblage. Mais il s'agit là d'une étape du processus longue et coûteuse dont il vaut mieux faire l'économie.

Les tensions résiduelles dans la tôle entraînent des écarts

Pour conserver la précision et pour ne pas exploiter les tolérances au maximum, il faut savoir d'où viennent les écarts, il faut connaître l'origine des écarts. Les tensions résiduelles dans la tôle sont une raison importante. Elles sont dues à trois raisons : Transformation de phase, charge thermique ou charge mécanique. Dans le premier cas, des tensions résiduelles peuvent apparaître parce qu'une partie de la matière a déjà subi une transformation de phase. Si son volume change, des tensions apparaissent entre la nouvelle phase et la matière qui n'a pas encore été transformée. 
Dans l'usinage de la tôle, le deuxième et le troisième cas se produisent plus souvent pendant les processus d'usinage. Lors des procédés de découpe thermique tels que l'oxycoupage, la découpe au plasma ou la découpe au laser, la tôle est fortement chauffée au niveau du trait de coupe. La matière à proximité de la coupe se dilate et se contracte également. Ces contraintes thermiques peuvent entraîner des tensions résiduelles dans la pièce de tôle. Les procédés d'usinage mécanique tels que le poinçonnage ou le pliage peuvent également soumettre la matière à des contraintes irrégulières. Une partie de la matière subit alors une déformation élastique, une autre partie de la matière subit une déformation plastique. Lorsque la tôle n'est plus sollicitée, la partie de la matière déformée élastiquement tente de reprendre sa forme initiale. La partie déformée plastiquement entrave cependant ce processus - des contraintes résiduelles apparaissent à nouveau.

Les pièces de tôle planées permettent de réaliser des assemblages avec des tolérances plus étroites.

Ces tensions résiduelles ne se voient pas et sont difficiles à mesurer. Il est donc important de les éliminer de la manière la plus fiable possible. Pour les tôles et les pièces en tôle, le planage est une aide précieuse. Cela vaut aussi bien pour les plaques de base que pour les pièces de tôle déjà découpées. "Autrefois, nous n'avions pas besoin de planer les pièces. Maintenant, le matière brute ne se comporte pas de la même manière d'une bobine à l'autre ou pour des tôles ayant les mêmes spécifications. Lorsqu'elles sont chauffées, les pièces de tôle reviennent à leur état initial sous tension", explique par exemple David Muns. Il est directeur de l'usine de Seva, à 60 km de Barcelone, chez le spécialiste de l'acier Mafesa. Steve Larkins, Business Development Manager chez le tôlier Wrightform à Eye, au Royaume-Uni, a lui aussi constaté une baisse de la qualité de la matière de base : "Souvent, les tôles avaient l'air bonnes au début. Mais dès que nous commencions à découper des pièces de tôle, leur tension résiduelle se relâchait, ce qui donnait souvent un produit final déformé." Les deux entreprises ont pu résoudre leurs difficultés et améliorer la qualité de leurs produits grâce au planage des tôles et des pièces en tôle. Et c'est justement pour les sous-ensembles soudés que le planage peut s'avérer rentable : "Nous pouvons désormais fabriquer des sous-ensembles soudés avec des tolérances plus étroites", rapporte Felix Heimann, directeur de Heimann GmbH & Co. KG à Olbernhau, en Saxe, après l'achat d'une planeuse d'ARKU.