Créé le : 03/08/2009
La réduction, voire la suppression de la lubrification, est depuis plusieurs années un enjeu important pour la profession du découpage-emboutissage. En 2002, dans le cadre de la veille technologique, ont été suivies les informations publiées sur le sujet. Il n'est pas apparu d'évolution fondamentale dans ce domaine. Les solutions existantes qui ont fait l'objet de travaux de recherche ou de nouveaux produits sont les suivantes :
Actions sur les produits à mettre en forme:
- apport localisé de lubrifiant sur les bandes ou les feuillards
- développement et commercialisation de tôles prélubrifiées
Réduction du coefficient de frottement au niveau des outillages de presses:
- revêtement des outillages de presses par des dépôts à faible coefficient de frottement
- traitement localisés des outillages d'emboutissage (poinçons et matrices).
Les principaux acteurs du domaine sont les suivants:
- fournisseurs de matériels de lubrification
- élaborateurs de tôles d'acier ou d'alliages d'aluminium
- formulateurs de lubrifiants
- façonniers en traitements et revêtements de surfaces
Réduction ou suppression de la lubrification
Les tendances observées sont:
- la réduction ou suppression de la lubrification par l'utilisation de dépôts durs associés à un dépôt autolubrifiant (MoS2, à base de carbone,
),
- à défaut, l'amélioration de la productivité grâce à un reconditionnement de l'outil avant sa dégradation complète.
Les solutions sont:
- les revêtements par lubrifiants secs
- tout procédé supprimant les opérations de dégraissage des pièces (notamment en vue de l 'assemblage par collage)
Tôles d'aluminium prélubrifiées
Les tôles d'alliages d'aluminium sont plus difficiles à emboutir que les aciers. Comme les sidérurgistes, les producteurs d'aluminium ont développé des tôles prélubrifiées essentiellement destinées à la construction automobile. Dans ce secteur, la recherche de l'allègement pour laquelle l'aluminium constitue une réponse, conduit à développer l'assemblage par collage, or la compatibilité entre les huiles et les adhésifs est limitée.
Le groupe ALUSUISSE a développé une gamme de tôles prélubrifiées ALUB. Cette gamme a abouti à des tôles de 3ème génération revêtues d'un lubrifiant sec entièrement compatible avec le procédé d'électrophorèse.
Lubrification par films secs
Un film sec est un revêtement de synthèse appliqué à un substrat avant travail sous presse, doté de tous les attributs d'un pré-lubrifiant et augmentant l'aptitude à l'emboutissage. Les lubrifiants et films secs ont été initialement développés pour la construction automobile au Japon. Le premier frein rencontré a été l'opposition de l'industrie sidérurgique à investir dans des équipements d'application et le développement des prélubes a constitué un compromis entre les possibilités des sidérurgistes et les besoins des constructeurs automobiles [3].
Les moteurs de développement se situent dans l'évolution de la demande du marché:
utilisation croissante des tôles galvanisées
combinaison de nuances d'aciers
réduction des coûts
hygiène de l'environnement de travail
moindre impact environnemental
augmentation des standards de qualité automobile
Les films de lubrifiants secs répondent à ces besoins par les caractéristiques suivantes :
meilleure aptitude à l'emboutissage sévère
compatibilité avec de nombreux substrats
application à l'aide d'équipements existants
éliminables par des solutions alcalines
action de protection contre la corrosion
toxicité faible et absence de solvant
compatible avec les processus aval : cataphorèse, peinture, soudage
Les lubrifiants secs CRODA ont été caractérisés dans le cadre de leur homologation par le VDA (Fédération des constructeurs automobile allemands) dans le cadre des exigences de la spécification VDA 230-210 [4]. Cette accréditation est basée sur de nombreux essais qui couvrent la compatibilité avec la peinture, avec la colle et l'aptitude à l'emboutissage.
Des essais industriels ont été réalisés avec plusieurs fournisseurs de matière (SOLLAC, HOOGOVENS, PECHINEY, etc.) et plusieurs constructeurs automobiles (PSA, RENAULT, VOLVO, DAIMLER-CHRYSLER, BMW). Les résultats obtenus après 4 campagnes d'essais, soit plus de 20.000 flans emboutis, sont les suivants:
réduction du taux de défauts de 10-15% à 2,5%
réduction significative de la perte de zinc
effet auto-nettoyant des outillage
pas de rupture du film par démouillage
pas de problème de compatibilité, même avec les adhésifs
Les essais en frottement ont été réalisés par L'institut PtU de Darmstadt.
Lubrifiants secs et tôles d'aluminium
En 1999, l'institut PtU de Darmstadt a étudié conjointement avec DAIMLERCHRYSLER les propriétés de traitement des principaux lubrifiants secs sur des tôles en acier et en aluminium pour carrosserie automobile. En ce qui concerne l'aluminium, le risque d'endommagement par adhésion était élevé et la compatibilité avec la peinture par cataphorèse et le collage encore problématique.
Depuis, dans le cadre d'un projet de recherche européen, le comportement de tôles d'aluminium revêtues de 2 lubrifiants secs d'un autre formulateur, ZELLER+GMELIN, a été étudié à l'IFU de Stuttgart : frottement, mise en forme, collage.
Deux semi-lubrifiants secs ont été testés :
-Le MULTIDRAW DRYLUBE E1 (aqueux) pour tous métaux, très flexible et destiné à de très fortes déformations
-Le MULTIDRAW DRYLUBE C1(non aqueux) pour acier et aluminium.
La profondeur d'emboutissage atteinte est supérieure à celle obtenue avec l'huile de référence, mais là aussi le collage de tôles d'aluminium par des adhésifs à froid s'avérait non satisfaisant.
En 2002, ZELLER+GMELIN a obtenu l'accréditation du VDA ( regroupant notamment AUDI, BMW, DAIMLERCHRYSLER, etc.) pour sa lubrification additionnelle par le lubrifiant d'emboutissage Multidraw KTL N 16. Un dégraissage préalable n'est plus nécessaire avant certaines opérations. Ce lubrifiant unique est adapté aux aciers et aux tôles d'aluminium. Il est compatible avec le prélubrifiant Multidraw PL 61 et éliminable simultanément avec ce dernier par l'huile de lavage Multidraw KTL N 1. ZELLER+GMELIN offre ainsi un système complet.
Réduction du coefficient de frottement au niveau des outillages de presses
Les acteurs sont peu nombreux et, en Allemagne, les principaux acteurs offrant des prestations aux découpeurs-emboutisseurs ont été identifiés.
VST
Parmi d'autres activités, l'entreprise VST réalise le traitement CVD ou PVD d'outillages de presses. Elle est équipée de fours de traitement de dimensions utiles 680 x 1000 mm en PVD et 680 x 1800 mm en CVD, ce qui limite la taille des outillages à traiter ou implique qu'ils soient réalisés en plusieurs parties.
VST
VERSCHLEISS SCHUTZ TECHNIK KELLER GmbH & Co. KG
Hohe Flum Str. 32
D-79650 Schopfheim
Tel.: +49-7622-3999-44
Fax: +49-7622-3999-47
Internet: www.vst-keller.de
EIFELER
La société EIFELER a développé un revêtement à base de MoS2 spécialement pour la lubrification minimale avec un coefficient de frottement < 0,1 avec la plupart des métaux
On obtient un allongement de la durée de vie par combinaison avec un durcissement superficiel TiCN.
Eifeler Unternehmensgruppe
c/o Eifeler Werkzeuge GmbH
Duderstädter Strasse 14
40595 Düsseldorf
Tel: 0211-97076-0 -
Fax: 0211-97076-955
EIFELER LASERTECHNIK
Le durcissement localisé des outillages par traitement laser constitue un autre procédé identifié mis en oeuvre par Eifeler Lasertechnik.
L'exemple ci-dessous est une matrice d 'emboutissage pour construction automobile avec durcissement superficiel par laser sur des zones localisées fortement sollicitées.
Eifeler Lasertechnik GmbH
Gottfried-Linke-Str. 205
D-38239 Salzgitter
Allemagne
Tel: 05341-2232-19
Fax: 05341-2232-23
Etude des propriétés de traitement de couches de lubrifiants secs sur des tôles lors de l'emboutissage de carrosserie, PtU TU Darmstadt, DaimlerChrysler AG, Hattass D., Peter A., Faller S., Forum Tribologie, Darmstadt, 22.11.99
Documentation commerciale Multidraw, Zeller+Gmelin, 2002
Dry Film Presentation, Tim Leeman, document Croda Application Chemicals, 1999.
Mill Oils, Pre-Lubes & Dry-Film lubrication, document Croda Application Chemicals, 2001.
Zeller+Gmelin erhält VDA Zulassung, Blech Rohre Profile 09.2002, p.7
Documentation commerciale VST , Keller GmbH
Schmierstoffarme Blechumformung, Blech Rohre Profile 03.2003, p.48-49
www.zeller-gmelin.de
Coefficient de frottement et emboutissage
Revêtements d'outillages de presses (Novembre 2002)
Emboutissage et lubrification (Mai 2003)
Solvants de dégraissage (2002)