Matériaux courants pour moules d'estampage et de poinçonnage

Sélection du bon matériau

Les moules d’estampage et de poinçonnage, également appelés matrices, sont utilisés dans le processus de fabrication pour former ou découper des tôles métalliques. Les matériaux courants pour ces moules varient en durabilité, conductivité thermique, résistance à l’usure et autres propriétés. Voici quelques matériaux typiques utilisés dans ces processus :

Aciers à outils : D2 et A2

Carbure et acier rapide

1. Aciers à outils:
   • D2 : Connu pour sa haute résistance à l’usure et à l’abrasion, le D2 est un acier à outils à haute teneur en carbone et en chrome. Il est couramment utilisé dans les opérations d’estampage de longue durée en raison de sa capacité à conserver un tranchant acéré. Cependant, il peut être fragile et ne pas être le meilleur choix pour les matériaux qui produisent beaucoup de chocs ou d’impacts.
   • A2 : Un acier à outils polyvalent trempé à l’air avec une bonne ténacité et stabilité lors du traitement thermique. L’A2 offre un équilibre entre résistance à l’usure et ténacité. Il peut supporter des charges non répétitives qui fissureraient généralement d’autres aciers à haute teneur en carbone.
   • O1 : un acier à outils trempé à l’huile qui offre une excellente résistance à l’usure et qui est relativement facile à usiner. C’est un choix courant pour les petites et moyennes séries de production où des formes d’outils complexes sont requises.
2. Carbure:
   • Carbure de tungstène : extrêmement dur et résistant à l’usure, ce matériau est utilisé pour la production à grande échelle en raison de sa capacité à conserver un tranchant acéré sur de longues périodes. Les moules en carbure de tungstène sont souvent plus coûteux que ceux en acier à outils, mais leur longévité en production peut justifier le coût.
3. Acier rapide (HSS):
   • M2 : un acier rapide d’usage général offrant une bonne combinaison de ténacité, de résistance à l’usure et de dureté à chaud, ce qui le rend adapté aux outils de coupe tels que les tarauds, les forets, ainsi qu’aux opérations d’estampage.
   • M42 : avec une teneur en cobalt plus élevée, le M42 est utilisé pour des outils de coupe plus exigeants qui nécessitent une dureté à chaud supérieure et où des vitesses de coupe très élevées sont nécessaires. Cela le rend adapté aux travaux d’estampage très difficiles.
4. Aluminium:
   • 7075 : bien qu’il ne soit pas aussi courant pour les moules d’estampage à grand volume, les alliages d’aluminium comme le 7075 sont parfois utilisés pour des séries à faible volume ou pour le formage de matériaux plus tendres. L’aluminium s’usine rapidement et possède une excellente conductivité thermique, mais il s’use beaucoup plus vite que l’acier à outils ou le carbure.

Comparaison entre ces matériaux :

• Aciers à outils (D2, A2, O1) sont excellents pour des volumes variés d’opérations d’estampage, offrant un équilibre entre le coût, la résistance à l’usure et la facilité d’entretien. Ces différentes nuances permettent de choisir le meilleur matériau en fonction du besoin spécifique de ténacité ou de résistance à l’usure.
• Carbure de tungstène est le meilleur choix pour l’estampage à grand volume et de précision, car il conserve son tranchant plus longtemps, mais le coût initial est nettement plus élevé et le matériau est plus fragile.
• Aciers rapides (HSS) (M2, M42) sont idéaux pour les opérations à grande vitesse et à haute température. Ils conservent leur dureté à des températures plus élevées, ce qui permet un estampage plus rapide sans perdre l’intégrité de l’outil.
• Aluminium (7075) est choisi pour des applications spécifiques où un délai d’exécution rapide, de faibles volumes ou un traitement doux du matériau estampé sont requis. Il est moins durable et généralement non adapté à l’estampage courant de matériaux durs ou aux séries à grand volume.

La sélection du matériau approprié pour un moule d’estampage ou de poinçonnage dépend des besoins du projet, notamment le matériau à estamper, le volume de production et la durée de vie souhaitée du moule.

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Questions fréquentes sur les matériaux des moules d’estampage et de poinçonnage

Quels matériaux sont utilisés pour les matrices d’estampage et de poinçonnage ?

Trois familles : les aciers à outils tels que le D2 et le A2, le carbure et l’acier rapide. Ils diffèrent par leur résistance à l’usure, leur ténacité et leur résistance à la chaleur, et le bon choix dépend du matériau de la tôle, de l’épaisseur, de la longueur de série et de la rigidité de la presse.

Quand faut-il utiliser l’acier à outils D2 ?

Le D2 est un acier à outils à haute teneur en carbone et en chrome, doté d’une très grande résistance à l’usure et à l’abrasion. C’est le choix habituel pour l’estampage de longue série, où la tenue de l’arête de coupe et la stabilité dimensionnelle sur des centaines de milliers de coups importent plus que la ténacité.

Quand l’A2 est-il le meilleur choix ?

L’A2 est à trempe à l’air, il se déforme donc moins lors de la trempe et offre une meilleure ténacité que le D2. Il convient aux poinçons et matrices soumis à des charges de choc ou à des coupes interrompues, ainsi qu’aux séries moyennes à longues où la résistance à la fissuration compte plus que la résistance maximale à l’abrasion.

Quand le carbure est-il pertinent ?

Le carbure offre la plus haute résistance à l’usure et la plus grande dureté, et donc la plus longue durée de vie de l’outil en production à très grand volume. Il est également plus fragile et bien plus coûteux, il n’est donc rentable qu’avec une presse rigide, un guidage de bande stable et une longueur de série qui justifie le coût de l’outil.

Les champs obligatoires sont indiqués avec choisir entre durée de vie et coût de l’outil ?

Adaptez le matériau de la matrice à la charge abrasive : une tôle plus dure et plus épaisse, ou des revêtements abrasifs, orientent vers le D2 ou le carbure, tandis que les courtes séries et les poinçons soumis à des chocs favorisent l’A2. La décision doit être prise sur le coût par millier de coups, et non sur le prix d’achat du bloc de matrice.