Hydroformage : Influence de la lubrification.

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L’hydroformage est un procédé de mise en forme de matériaux (tôles et tubes métalliques) comparable à celui de l’emboutissage mais dans lequel le poinçon ou la matrice est remplacé par l’action d’un fluide sous pression.Cette technique est utilisée lorsque l’emboutissage classique n’offre pas de solution à cause d’une trop grande complexité des formes souhaitées due par exemple à une impossibilité de démouler ou à cause d’un choix de matériau plus difficile à former.

 

hydroformage

Il existe deux principaux types d’hydroformage :

  • Hydroformage à matrices fixes : seule la mise en pression du fluide contribue à l’obtention de la forme finale
  • Hydroformage à matrices mobiles : les différentes matrices terminent la déformation une fois qu’elle a été amorcée par la pression du fluide.

Les recherches traitant de la lubrification durant le procédé d’hydroformage ont été menées aussi bien pour déterminer le coefficient de frottement que pour classer les lubrifiants pour des applications d’hydroformage spécifiques. On peut distinguer plusieurs classes de lubrifiant : (a) les lubrifiants secs (lubrifiants solides), (b) des lubrifiants humides (solutions ou émulsions synthétiques ou naturelles) (c) des pâtes, des cires, des savons. Chaque groupe a ses propres avantages et inconvénients en termes de performance, d’application, de nettoyage, et de coût. Les lubrifiants secs sont généralement plus efficaces en termes de performances pour réduire le frottement et augmenter la durée de vie des outillages, et sont plus faciles à mettre en œuvre. Par contre, le nettoyage nécessite l’utilisation de produits de lavage spéciaux. Compte tenu des étapes de séchage et de nettoyage, leur coût d’utilisation peut s’avérer élevé comparé à des lubrifiants humides. Les lubrifiants humides sont eux rentables faciles à nettoyer, compatibles avec le procédé mais ils sont moins efficaces qu’un lubrifiant sec. Par conséquent, un compromis doit être fait en fonction de la complexité de la pièce et les exigences de qualité. Une bonne lubrification doit être sélectionnée en fonction des critères suivants :

 elle doit réduire le frottement de glissement entre l’outillage et la surface du tube, assurer sa fonction sous haute pression avec des valeurs allant jusqu’à 40-100 MPa au niveau de l’interface tube / matrice afin d’éviter tout grippage et collage,

 elle doit être le moins abrasive possible pour éviter une usure prématurée des outils,

 elle doit répondre aux exigences environnementales,

 son application et son nettoyage doivent être aisés,

 enfin son coût doit être compétitif.

Le principal objectif d’une bonne lubrification est d’éviter l’apparition de défauts tels que le flambage du tube ou l’apparition de plis localisés.

La lubrification joue en fait un rôle majeur dans le procédé d’hydroformage de tubes, car elle réduit les contraintes de frottement à l’interface tube / matrice et peut aider à améliorer la qualité des produits.

Malgré les avantages offerts par le lubrifiant, l’excès de ce dernier peut provoquer des problèmes au niveau de pièces hydroformées tels que la présence de plis. Le lubrifiant, initialement réparti sur toute la surface de la matrice, a coulé sous l’effet de la pesanteur pour se retrouver concentré dans la moitié inférieure de la matrice. Il en résulte un manque de lubrification dans la partie supérieure qui se traduit dans cette zone par des rayures et une usure plus rapide de la matrice. Le lubrifiant qui s’est concentré dans la partie inférieure de la matrice va engendrer une sur-lubrification dans la partie basse de l’outillage. Ce surplus de lubrifiant entraîne une lubrification moins homogène avec création de poches de lubrifiant qui, sous l’action de la pression interne dans le tube, vont générer des fortes pressions externes au tube. Il en résulte des déformations locales de la surface externe du tube qui vont engendrer l’apparition de défauts.

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