Par rayon de courbure (r), on entend le rayon mesuré après le processus de courbure d’une pièce métallique ou d’un ressort de forme et d’un ressort de forme plat. La résistance du matériau du ressort diminue toutefois en raison du pliage. De même, l’épaisseur du matériau au niveau du point de pliage est réduite.
- α = angle de flexion
- β = angle d’ouverture
- L = longueur du matériau
- r = rayon de courbure
- s = épaisseur de la tôle d’acier à ressort
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Le processus de pliage en détail :
Pendant le formage par pliage, la fibre extérieure ou l’extérieur (en rouge sur l’illustration) du ressort de formage, du ressort de formage plat ou de la pièce métallique est étiré. En revanche, la fibre intérieure (en bleu, signifie côté intérieur) est comprimée. Entre la fibre externe et la fibre interne se trouve la fibre neutre (verte). Cette zone n’est ni étirée ni comprimée.
Afin d’exclure toute baisse de qualité due à la compression et à l’étirement, il est important de respecter des rayons de courbure minimaux. C’est le plus petit rayon de courbure possible d’un matériau pour lequel la pièce ne se casse pas. Si cette valeur n’est pas respectée, des fissures apparaissent sur les côtés extérieurs et des écrasements sur le côté intérieur. En outre, la section transversale peut varier dans la zone de flexion. Il y a donc un risque de rupture de la pièce.
D’une manière générale, il faut donc
- rayon de courbure plus grand = risque de rupture et diminution de la résistance plus faibles
- rayon de courbure plus petit = risque de rupture plus important en raison de l’épaisseur plus faible du matériau au point de courbure
Comment déterminer le rayon de courbure minimal ?
Chaque matériau de ressort a son propre rayon de courbure minimal. Celui-ci dépend de la composition de l’alliage, de l’épaisseur du matériau et du rapport de la limite d’élasticité. C’est le rapport entre la limite d’élasticité ou limite élastique (Rp) et la résistance à la traction (Rm) du matériau. Pour les aciers à ressorts, elle est généralement supérieure à 85 pour cent. En comparaison, le rapport de limite d’élasticité de l’acier de construction n’est que d’environ 40 pour cent – des valeurs inférieures sont également envisageables.
Pour déterminer le rayon de courbure minimal, il faut tenir compte de différents facteurs. Voici un aperçu des principales tailles :
- Type d’acier à ressort
- Epaisseur de l’acier à ressort
- résistance à la traction
- Procédé de pliage
- Outils de pliage
- Vitesse de flexion
- Sens de laminage de l’acier à ressort
- Force de compression
L’élasticité est considérée comme l’une des principales caractéristiques de l’acier pour ressorts. Elle est obtenue lors du processus de fabrication grâce à un alliage spécial par ajout de silicium (Si), de manganèse (Mn), de chrome (Cr), de vanadium (V), de molybdène (Mo) et de nickel (Ni). En principe, l’élasticité est plus faible pour les aciers à ressorts ayant une résistance à la traction plus élevée que pour ceux ayant une résistance à la traction plus faible. Pour les matériaux présentant une résistance à la traction plus élevée, le rayon de courbure minimal doit donc être plus important.
Pour les différents types d’acier à ressorts comme le normal tôle d’acier à ressorts C75S, les panneaux résistants à la corrosion 1.4310, 1.4568 et 1.4401, le bronze à ressort non magnétique CuSn6 et l’acier à ressort au cuivre et au béryllium CuB2 ainsi que les aciers à ressort résistants à la chaleur Nimonic 90, Inconel X-750 et 718, les rayons de courbure minimaux exacts sont déterminés pour Gutekunst Formfedern, déterminés et gérés lors de flexions d’essai.
À quoi faut-il faire attention lors du pliage ?
Un facteur important lors du formage par pliage est, entre autres, le sens de laminage de la tôle d’acier pour ressorts. En effet, l’étirement du matériau lors du laminage crée une structure de matériau fibreuse. L’allongement des fibres s’établit toujours dans le sens du laminage. Si la tôle d’acier est pliée dans le sens du laminage, elle peut se briser prématurément. Dans un tel cas, le rayon de courbure minimal doit être supérieur. En revanche, si la pièce – par exemple un ressort de forme, un ressort plat ou la pièce métallique – est pliée perpendiculairement au sens de laminage, il est possible d’obtenir un rayon de courbure minimal plus petit.
En outre, lors du pliage, la détermination de la force de compression nécessaire joue également un rôle important. Pour transformer durablement l’acier à ressorts, la valeur de la limite d’élasticité doit être dépassée. Si ce n’est pas le cas, le métal revient à son état initial. Seule une charge supérieure à la limite d’élasticité provoque une déformation plastique. Il faut absolument veiller à ce que la résistance à la traction du matériau du ressort ne soit pas dépassée, sinon le matériau pourrait être endommagé.
Pour éviter que le matériau ne se déchire ou même que des plis d’écrasement ne se forment, surtout dans le cas de matériaux plus épais et de petits rayons de courbure, il est nécessaire de disposer d’un grand choix d’outils différents pour les différents rayons de courbure.
Conception des ressorts de Gutekunst Formfedern
Chez Gutekunst Formfedern, vous n’avez pas à vous soucier de ces éventuels problèmes. En effet, Gutekunst développe dès le début avec vous le ressort plat ou le ressort de forme qui vous convient.
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