Pourquoi des fissures apparaissent-elles lorsque l’on plie un tube à l’aide d’une machine à cintrer des tubes ?
Les fissures sont un défaut courant et problématique dans le cintrage de tubes. Dès qu’elles apparaissent, elles peuvent nuire à l’apparence ou même entraîner une défaillance structurelle. Les causes des fissures dans les tubes cintrés diffèrent de celles observées dans le pliage de tôles, impliquant l’état mécanique particulier du tube et les détails du procédé.
Plasticité insuffisante du matériau ou épaisseur de paroi excessivement faible
L'allongement, le rapport entre la limite élastique et la résistance à la traction, ainsi que l'épaisseur de paroi du tube déterminent directement sa limite de pliage. Lorsque le matériau lui-même est trop dur (par exemple, un acier à haute résistance ou certains aciers inoxydables) ou que l'épaisseur de paroi est trop faible par rapport au diamètre extérieur, la déformation en traction des fibres externes dépasse la limite admissible, ce qui provoque l’apparition de fissures le long du côté extérieur de la courbure.
Rayon de courbure insuffisant
Le rapport entre le rayon de courbure au centre (R) et le diamètre extérieur du tube (D), noté R/D, constitue un indicateur clé. Si ce rapport R/D est trop faible (généralement recommandé d’être R/D ≥ 3, selon le matériau et le procédé utilisé), la déformation lors du pliage se concentre fortement, le taux de réduction de l’épaisseur de la paroi externe dépasse la norme admise et des fissures peuvent facilement apparaître.
Absence de mandrin ou mauvais appariement des matrices
Lors du cintrage de tubes à l’aide d’une machine à cintrer, si un mandrin n’est pas utilisé, s’il est positionné trop en arrière ou si les matrices (telles que les matrices de cintrage, les matrices de serrage et les matrices anti-rides) ne sont pas correctement associées, la face intérieure du tube ne bénéficie pas d’un soutien efficace, ce qui entraîne une déformation de la section transversale (aplatissement, formation de rides) et aggrave encore la concentration des contraintes de traction sur la face extérieure, provoquant ainsi des fissures.
Position incorrecte de la soudure
Pour les tubes soudés, si la soudure se situe dans la zone tendue située sur la face extérieure d’un coude, elle est particulièrement susceptible de constituer un point d’initiation de fissuration en raison de la différence de ductilité entre la zone soudée et le matériau de base, ainsi que de la présence éventuelle d’une pénétration incomplète ou de contraintes résiduelles. La soudure doit généralement être décalée à proximité de la fibre neutre.
Lubrification insuffisante et dommages superficiels
Des rayures ou des indentations sur la surface du tube, ou encore un frottement excessif entre la matrice et le tube dû à une lubrification insuffisante pendant le pliage, peuvent tous créer des concentrations locales de contraintes, à partir desquelles des fissures peuvent s’initier et se propager.
Recommandations de prévention
Sélectionner des tubes présentant une excellente plasticité ; pour les matériaux durs, envisager le pliage après recuit.
Veiller à ce que le rayon de courbure R/D ne soit pas inférieur à la valeur minimale autorisée pour le matériau.
Choisir une mandrin adéquat (par exemple, un mandrin à tête sphérique) en fonction du diamètre du tube, de l’épaisseur de sa paroi et du rayon de courbure, et le positionner correctement.
Faire pivoter la soudure du tube soudé vers l’intérieur de la courbure ou vers la zone de la fibre neutre.
Vérifier l’état d’usure de la matrice et utiliser une huile spéciale pour le pliage des tubes afin d’assurer une lubrification suffisante.
Inspecter la surface de la pièce brute avant le pliage, en éliminant les bavures, les rayures et autres défauts.
Le cintrage de tuyaux est un procédé fortement couplé aux contraintes mécaniques et aux conditions de l’outillage. Seule une maîtrise précise de chaque étape permet d’obtenir une qualité de tuyau cintré lisse, plein et sans fissure.
