Découpe à froid : procédés et avantages

La découpe de pièces métalliques s’effectue via des techniques de coupe utilisant la chaleur, comme la découpe laser et l’oxycoupage, ou à l’inverse, des procédés tels que le jet d’eau et le poinçonnage, qui n’utilisent pas de chaleur.

La découpe thermique, à l’aide de chaleur, est la technique de coupe des métaux la plus utilisée. Néanmoins, elle peut être contre-indiquée pour certaines matières ou selon l’utilisation finale de la pièce fabriquée.

La chaleur : ennemi du métal ?

Lors de la découpe thermique des métaux, comme dans le processus de découpe laser, découpe plasma, oxycoupage ou électroérosion, la chaleur joue un rôle essentiel.

Cette chaleur, répandue à la surface de la matière lors de la coupe, se nomme la zone affectée thermiquement, ou ZAT. Cette zone subit des modifications microstructurales dues à la montée en température et au refroidissement rapide qui suit la coupe. Les propriétés mécaniques de la ZAT peuvent être différentes de celles du métal de base : la chaleur peut provoquer la déformation de la matière et la distorsion locale du métal, impactant les dimensions et précisions des pièces découpées.

De ce fait, certains domaines d’activité ont besoin d’un procédé de découpe sans chaleur afin de garantir les propriétés de la matière. C’est par exemple le cas pour le domaine de l’aérospatiale.

Découpe « à froid » : quels procédés ?

La découpe à froid, aussi appelée découpe sans chaleur ou découpe non thermique, est une technique de coupe des matériaux sans application de chaleur ou de fusion pour réaliser la coupe. Contrairement aux processus de découpe thermique tels que la découpe laser, l’oxycoupage et le plasma, la découpe à froid utilise des processus mécaniques pour séparer les matériaux.

Il existe plusieurs techniques utilisant la découpe à froid, que propose notamment le Groupe TMA :

Découpe au jet d’eau

Le jet d’eau à haute pression, chargé d’abrasif, est dirigé vers le matériau à découper. Il agit comme une fine lame capable de découper des matériaux variés, y compris les métaux, les plastiques, la pierre et le verre. La découpe au jet d’eau est un procédé à froid, empêchant toute déformation ou altération des propriétés matérielles. Toutes les formes et pièces sont réalisables avec la découpe jet d’eau, grâce à sa précision et ses différents niveaux de qualité. Sa polyvalence dans la découpe des matériaux en fait un allié de force pour la réalisation de tous vos projets.

Découpe par poinçonnage

Une matrice et un poinçon sont utilisées dans le but d’exercer une force mécanique sur le matériau, créant ainsi une découpe. Sa vitesse de production élevée et sa répétabilité est idéale pour les fabrications en séries. Cette technique de coupe automatisée permet de réaliser des formes complexes et des perforations variées sur les métaux.

Néanmoins, les formes et motifs découpés par poinçonnage sont limités à ceux réalisés avec des matrices et des poinçons.

Découpe par fraisage

Le fraisage consiste à utiliser une fraise rotative pour enlever progressivement des portions de matériau. Ce procédé de fabrication offre une flexibilité dans la réalisation de formes. Les différentes épaisseurs découpées par fraisage et sa finition de surface de qualité en font une technique de coupe à froid intéressante. Cette technique est utilisée pour découper des matériaux tels que le plastique et les métaux.

Néanmoins, le fraisage peut générer une faible chaleur lors du frottement entre l’outil de fraisage et le matériau. Un élément à prendre en compte dans le choix de la technique de coupe pour vos projets.

Découpe par emboutissage

Cette technique de transformation des métaux est particulière utilisée pour des séries de plusieurs milliers de pièces. Une forme déterminée est donnée à une pièce métallique à l’aide d’une matrice. La presse utilisée va appliquer une forte pression sur la matière afin de provoquer sa déformation.

Ce procédé de découpe à froid permet de conserver toutes les caractéristiques de la matière, en réalisant des formes spécifiques. Ces formes dépendent d’un outil à emboutir, qu’il faut concevoir avant la fabrication des pièces souhaitées.

Découpe par sciage

Le sciage est un procédé mécanique adapté à la découpe de pièces à partir de tôles afin d’obtenir des blocs ou tubes de la longueur souhaitée.

Cette technique s’applique pour les métaux tels que l’acier, l’inox, l’aluminium, le cuivre et le laiton. Les pièces obtenues sont adaptées à l’usine ou la découpe au jet d’eau.

Découpe à froid : 5 avantages et inconvénients

Chaque procédé de découpe dispose de divers avantages et inconvénients, variant selon les besoins et les projets de chaque entreprise. Les principaux avantages et inconvénients de la découpe à froid :

• Déformation thermique : La découpe à froid évite les déformations dues à la chaleur. Le matériau est préservé et ses propriétés sont conservées.
• Polyvalence des matériaux : Notamment avec la découpe au jet d’eau, la découpe à froid offre la découpe d’une variété de matériaux (métaux, plastiques, bois, pierre, etc).
• Précision : La découpe à froid offre une grande précision dimensionnelle et géométrique, gardant la fidélité des propriétés et dimensions entre la matière d’origine et la matière découpée.
• Vitesse de coupe : Comparé à la découpe thermique, la découpe à froid est plus lente dans la conception des pièces. La qualité influençant la vitesse de coupe, plus celle-ci est atténuée, plus la qualité sera haute.
• Limites de complexité : Certaines techniques de découpe à froid présentent des limites dans la fabrication de formes et motifs, notamment dû aux outils utilisés (par exemple avec le poinçonnage).

La découpe à froid, procédé de séparation des matériaux non thermique, offre une alternative aux méthodes de découpe thermique traditionnelle. La découpe à froid maintient l’intégrité géométrique et les propriétés des matériaux, en évitant les déformations dues à la chaleur.

Parmi les procédés de découpe à froid, la découpe au jet d’eau, le poinçonnage et le fraisage, présentent chacun des avantages. Polyvalence des matériaux, précision dimensionnelle, précision et qualité font partie des avantages. Cependant, ces méthodes peuvent présenter des limitations concernant la vitesse de coupe ou la complexité de découpe des formes.

La découpe à froid est utilisée dans une variété d’activité telle que l’industrie de construction, l’aérospatiale, l’électronique, la bijouterie et l’art, notamment pour des composants spécifiques ou des créations à partir de matières variées.

Organisé autour de 5 sites de production, le Groupe TMA découpe par jet d’eau à Molsheim près de Strasbourg, en Alsace et propose des prestations de découpe thermique sur ses différents sites. Grâce à ses autres sites de production situés dans le Grand Est et à proximité de Paris et Lyon, des prestations de découpe et transformation des métaux vous sont proposés dans toute la France et dans les pays frontaliers (Allemagne, Belgique, Suisse, Luxembourg).