Cintreuse à tubes - Guide des matériaux

Cintreuse à tubes - Guide des matériaux

Machine à cintrer les tubes

Figure 1 : Machine à cintrer les tubes

Les tubes fabriqués à partir de divers métaux se prêtent au cintrage. Cependant, les différents matériaux des tuyaux ont des propriétés physiques différentes qui influencent la courbure. Par exemple, le cuivre est malléable et prêt à être plié à température ambiante, alors que l'acier inoxydable demande un effort beaucoup plus important pour être plié. Non seulement le matériau du tuyau influence la facilité de cintrage, mais il influence également la facilité avec laquelle un tuyau prendra la forme souhaitée ou sera endommagé pendant le processus de cintrage. Cet article examine de plus près les matériaux courants des tuyaux et leur aptitude au cintrage.

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Matériaux utilisés pour le cintrage des tuyaux

Les tuyaux idéaux pour le cintrage sont généralement fabriqués dans les matériaux suivants :

  • Cuivre
  • Aluminum
  • Fer
  • Alliages (mélange d'un métal avec un autre métal ou un non-métal)
  • Plastique
  • Bois

Le processus de cintrage des tuyaux utilise des outils appelés cintreuses de tuyaux. La densité spécifique et la gravité de chaque matériau varient. En outre, les matériaux sont disponibles en différentes qualités avec des propriétés de flexion différentes qui dépendent de la composition chimique du matériau.

Propriétés de flexion des métaux et alliages

La principale propriété d'un matériau sélectionné pour le cintrage est sa malléabilité. La malléabilité est la capacité de déformer de façon permanente un matériau sans le casser ou le fendre. Le cintrage à froid d'un tuyau est idéal pour obtenir les meilleurs résultats car il ne provoque pas de fractures dans le tuyau. Toutefois, en l'absence d'outils de cintrage (par exemple, les cintreuses de tuyaux électriques et les cintreuses de tuyaux hydrauliques) capables de produire une force suffisante pour cintrer à froid des métaux moins malléables (par exemple, l'acier inoxydable), ces métaux sont souvent chauffés pour obtenir les effets souhaités.

Acier au carbone

Le terme acier au carbone est souvent utilisé pour désigner l'acier qui n'est pas inoxydable, et c'est l'un des matériaux les plus courbés. C'est un composant solide et fiable pour la construction (figure 2) et les applications OEM (fabricant d'équipements originaux). L'acier au carbone est disponible en différentes qualités, offrant diverses options d'usinage, de pliage et de résistance à l'usure. C'est également une option durable et recyclable qui réduit l'empreinte carbone globale.

Acier au carbone utilisé dans les travaux de construction.

Figure 2 : Acier au carbone utilisé dans les travaux de construction.

L'acier doux et l'acier à ressort sont deux catégories d'acier au carbone qui conviennent au cintrage des tuyaux.

  • Acier doux : L'acier doux est un terme commercial qui signifie acier à faible teneur en carbone. Il contient 0,04 à 0,3 % de carbone et est donc plus malléable et ductile. La ductilité diminue lorsque le pourcentage de carbone dans l'acier augmente.
  • Acier à ressort : L'acier à ressort est un acier à haute teneur en carbone, ce qui signifie qu'il contient jusqu'à 1 % de carbone. Par conséquent, il est plus fragile et doit être chauffé avant d'être plié. Après refroidissement, l'acier à ressort peut être réchauffé pour être façonné davantage. La limite d'élasticité élevée de l'acier à ressort le rend approprié pour les ressorts et les fils à haute résistance.

Acier allié

Deux alliages d'acier populaires sont AISI 1018 et AISI 4140. Les deux derniers chiffres de chaque numéro indiquent le pourcentage de carbone dans l'alliage : Le 1018 contient 0,18% de carbone et le 4140 contient 0,40% de carbone. Cela signifie que le 1018 est un acier doux et que le 4140 est un acier au carbone de qualité moyenne. L'AISI 1080 peut être cintré à froid et l'AISI 4140 doit être traité thermiquement avant d'être cintré. Les aciers alliés sont couramment pliés pour créer des crochets et des anneaux de levage, des barres d'appui et des boulons en U (figure 3).

Boulons en U fabriqués en acier allié. pipe-bender-u-bolts.jpg

Figure 3 : Les boulons en U sont fabriqués en acier allié.

Acier inoxydable

Les différentes qualités d'acier inoxydable ont une teneur en carbone allant de faible à élevée (environ 1 % de carbone), mais se distinguent de l'acier au carbone par leur teneur élevée en chrome (minimum 10,5 %). Cette forte teneur en chrome est ce qui protège l'acier inoxydable de la corrosion et de la rouille.

Parmi les différents types d'acier inoxydable, la série 300, plus précisément l'acier inoxydable 304, est la plus populaire pour le pliage en raison de sa ductilité. Cependant, à de grands diamètres, l'acier inoxydable est très difficile à plier manuellement. Une cintreuse à mandrin est généralement utilisée dans ce cas. Le traitement thermique avant le cintrage améliore la ductilité, mais si l'acier inoxydable n'est pas trempé assez rapidement, il se durcira trop.

Les ateliers de pliage traitent souvent l'acier ou l'acier inoxydable pour le plier et le replier sous forme de tôle. L'acier inoxydable doit présenter un haut degré de pureté, et ce matériau est couramment utilisé dans les technologies de l'alimentation et de l'eau.

Aluminum

L'aluminium est léger, et le matériau nécessite des compétences et des processus de formage spécialisés pour éviter la fissuration du matériau. Toutefois, les propriétés de flexion varient en fonction des différentes qualités d'aluminium utilisées.

Aluminium 6061

Ce matériau est difficile à plier, et les fissures sont assez fréquentes. Le pliage à froid affaiblit toujours le matériau. Un pliage correct peut être effectué en chauffant d'abord l'aluminium.

Aluminium 3003

L'aluminium 3003 est le meilleur pour le pliage en raison de sa résistance moyenne et de son allongement élevé. Il peut être plié à froid et présente une grande différence entre la résistance à la traction et la limite d'élasticité. Cela signifie qu'il peut être déformé de façon permanente, c'est-à-dire plié, avant de se briser.

Aluminium 5052

L'aluminium 5052 est presque aussi bon pour le pliage que l'aluminium 3003, mais son allongement est légèrement inférieur. Cependant, lorsqu'il est chauffé, sa formalité s'améliore au-delà de celle de l'aluminium 3003. L'aluminium est couramment utilisé dans les réservoirs de transport et de stockage.

Un réservoir de transport en aluminium.

Figure 4 : Un réservoir de transport en aluminium.

Cuivre

En raison de sa structure cristalline, le cuivre est très malléable et facile à plier. En outre, il est durable et rentable, et possède des propriétés anticorrosion. Ce matériau est largement utilisé dans les barres omnibus, les tuyauteries et les garde-corps. Pour en savoir plus, consultez notre article sur la façon de cintrer les tuyaux en cuivre.

Tuyauterie en cuivre

Figure 5 : Tuyauterie en cuivre

Laiton et bronze

Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc, tandis que le bronze est un alliage de cuivre et d'étain. Plus la concentration de zinc dans le laiton est élevée, moins le matériau sera malléable. Ce n'est pas un problème dans les processus de pliage simples, mais il peut être nécessaire de chauffer le matériau pour les applications de pliage complexes. Le bronze, cependant, est beaucoup moins ductile que le laiton. En outre, le bronze étant très fragile, le fait de le chauffer ne réduit pas de manière significative le risque de le fissurer lors du cintrage.

Main courante en laiton

Figure 6 : Main courante en laiton

Titanium

Le titane est un matériau extrêmement solide qui peut briser les outils de pliage. Il a une faible élongation uniforme, donc pour éviter les fissures, utilisez un rayon de courbure interne plus grand que celui utilisé pour les autres tuyaux métalliques. Le titane a un faible module d'élasticité, ce qui signifie qu'il ne conserve pas facilement une courbure. Par conséquent, un tuyau en titane doit être considérablement surbaissé pour qu'il reprenne la forme souhaitée. Le titane présente une formabilité, une résistance à la corrosion et un rapport résistance/poids élevés. Le titane est couramment utilisé pour les équipements médicaux, les articles de sport et les industries de transformation.

Plastique

Le plastique est susceptible de s'abîmer assez facilement ; c'est pourquoi des outils spécifiques sont utilisés pour cintrer les tuyaux en plastique. Le plastique n'ayant pas de grain, des dispositifs spécifiques sont utilisés pour le ramollir et le rendre prêt à être plié. Tout d'abord, les roues de polissage sont utilisées pour polir le plastique, rendant le matériau souple. Le plastique est ensuite chauffé pour créer des courbes.

Bois

Le bois est généralement courbé à des fins diverses, comme la construction d'un bateau ou la fabrication de meubles. Le bois est d'abord cuit à la vapeur pour le lier en plusieurs formes, ce qui le rend mou. Le bois ramolli est ensuite courbé à l'aide de moules.

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