Mettre en forme
Module 3 / 5
Sommaire
3.2 Le roulage et le cintrage
Une fois la tôle découpée à plat, il faut lui donner sa forme courbe : c'est le travail du roulage et du cintrage. La rouleuse transforme une tôle plane en virole cylindrique, la cintreuse à galets met en forme les profilés et les tubes. Ce chapitre détaille les machines, les calculs de développé et les défauts à surveiller pour obtenir une pièce ronde et sans pli.
La rouleuse à 3 galets : de la tôle plane à la virole
Tôle plane
La tôle découpée entre dans la machine.
3 galets
2 galets inférieurs entraînent la tôle, le galet supérieur règle l'écartement et donc le diamètre.
Virole
Cylindre obtenu après plusieurs passes.
Le roulage : former une virole
Le roulage consiste à transformer une tôle plane en virole, c'est-à-dire un élément cylindrique (ou conique). L'opération se réalise sur une rouleuse, machine équipée de galets (ou rouleaux) entre lesquels la tôle passe et se courbe progressivement.
- La rouleuse à 3 galets : deux galets entraînent la tôle, le troisième impose la courbure. On règle son écartement pour obtenir le diamètre visé.
- La rouleuse à 4 galets : un galet supplémentaire serre et maintient la tôle, ce qui facilite le pré-cintrage des extrémités et le centrage.
Le diamètre de la virole dépend de l'écartement réglé entre les galets : plus on rapproche le galet de courbure, plus le rayon obtenu est petit. On atteint rarement la forme finale en une seule passe.
Le pré-cintrage des extrémités
Lors du roulage, les deux bords de la tôle restent difficiles à courber : ils n'entrent pas complètement dans la zone de cintrage et restent plats. On parle alors de méplats : la virole n'est pas ronde au niveau de la jonction des deux bords.
Pour éviter ce défaut, on réalise un pré-cintrage des extrémités avant ou pendant le roulage. La rouleuse 4 galets, qui maintient mieux la tôle, et certaines techniques de mise en place permettent de courber les bords dès le départ.
Le calcul de la longueur à rouler
Pour qu'une virole roulée ait le bon diamètre, il faut découper la tôle à la bonne longueur de développé. Cette longueur correspond à la circonférence calculée sur la fibre neutre : la couche de matière qui ne s'allonge ni ne se comprime pendant le pliage.
- La longueur à rouler se calcule sur la fibre neutre, et non sur le diamètre intérieur ou extérieur.
- On atteint le diamètre par passes successives, en resserrant progressivement les galets.
- Il faut tenir compte du retour élastique (« retour de matière ») : après desserrage des galets, le métal se détend légèrement et le rayon obtenu est un peu plus grand que le réglage. On roule donc un peu plus serré que la cote visée.
Le développé du cylindre est un calcul de base de la chaudronnerie : une erreur de longueur se paie directement sur le diamètre final et sur l'accostage des bords.
Le cintrage des profilés
Le cintrage applique le même principe que le roulage, mais à des profilés plutôt qu'à des tôles : cornières, profilés en U, plats, tubes. L'opération se réalise sur une cintreuse à galets.
- On règle l'entraxe des galets (l'écartement) pour imposer le rayon de cintrage souhaité.
- On procède par passes progressives : le profilé fait plusieurs aller-retours, on resserre à chaque passe.
- L'orientation du profilé (à plat, sur chant) change la difficulté et le comportement de la section.
Comme pour le roulage, le retour élastique et la rigidité du profilé imposent de procéder par étapes plutôt que de forcer en une seule passe.
Le cintrage des tubes
Le tube est un cas particulier : sa section creuse a tendance à se déformer pendant le cintrage. Deux défauts principaux le guettent :
- L'ovalisation : la section ronde s'aplatit et devient ovale dans la zone courbée.
- L'écrasement et les plis : des plis (« vagues ») apparaissent sur l'intrados, la partie intérieure de la courbure, là où la matière est comprimée.
Pour préserver la section, deux moyens se combinent :
- Un mandrin intérieur qui soutient le tube de l'intérieur pendant le cintrage (cintreuse à mandrin).
- Un rayon de cintrage suffisant : respecter un rayon minimal propre au diamètre et à l'épaisseur du tube. Plus le rayon est serré, plus le risque d'ovalisation et de plis augmente.
Roulage et cintrage : comparatif
| Opération | Produit concerné | Machine | Défaut principal à éviter |
|---|---|---|---|
| Roulage | Tôle plane → virole cylindrique ou conique | Rouleuse à 3 ou 4 galets | Méplats aux extrémités (pré-cintrage insuffisant) |
| Cintrage de profilés | Cornières, U, plats | Cintreuse à galets | Vrillage, défaut de rayon |
| Cintrage de tubes | Tubes ronds | Cintreuse à galets / à mandrin | Ovalisation, plis sur l'intrados, fissuration |
Les défauts à éviter
Roulage et cintrage partagent une même logique : forcer la matière sans la dégrader. Les principaux défauts à surveiller sont :
- Les méplats : zones restées plates aux extrémités d'une virole, faute de pré-cintrage.
- L'ovalisation : section d'un tube qui s'aplatit dans la courbure.
- Les plis : ondulations sur l'intrados, là où la matière est comprimée.
- La fissuration : amorce de rupture quand le rayon de cintrage est trop court pour le matériau et l'épaisseur.
- Le vrillage : torsion du profilé ou de la virole, qui perd sa géométrie.
La plupart de ces défauts se préviennent par le respect du rayon minimal, le pré-cintrage, le travail par passes progressives et le contrôle de la rondeur en cours d'opération.
Mes réflexes terrain
- Je calcule la longueur à rouler sur la fibre neutre et je tiens compte du retour élastique avant de découper.
- Je pré-cintre les extrémités pour éviter les méplats à la jonction de la virole.
- Pour un tube, je vérifie le rayon minimal admissible et j'utilise un mandrin si la section risque l'ovalisation.
- Je procède par passes progressives et je contrôle la rondeur en cours de roulage plutôt que de forcer en une fois.
À retenir
- Le roulage transforme une tôle plane en virole cylindrique ou conique sur une rouleuse à 3 ou 4 galets ; l'écartement des galets fixe le diamètre.
- Sans pré-cintrage des extrémités, les bords restent plats : ce sont les méplats, qui rendent la virole non ronde à la jonction.
- La longueur à rouler se calcule sur la fibre neutre (développé), par passes successives, en intégrant le retour élastique.
- Le cintrage des profilés (cornières, U, plats) se fait à la cintreuse à galets, par réglage de l'entraxe et passes progressives.
- Le cintrage des tubes expose à l'ovalisation et aux plis ; un mandrin intérieur et un rayon minimal suffisant préservent la section.
- Défauts à surveiller : méplats, ovalisation, plis, fissuration (rayon trop court), vrillage.