Poinçonnage des barres en cuivre : calcul de l'effort et jeu de découpe

La formule d'effort avec exemples chiffrés, la résistance au cisaillement selon l'état, le jeu par côté et les limites pratiques pour des trous propres et des poinçons durables.

Le poinçonnage des barres en cuivre se règle souvent par tâtonnement, alors que l'effort nécessaire et le jeu de découpe peuvent être calculés avant le premier trou. Un nouveau guide technique de PAYAPRESS montre aux tableautiers comment dimensionner l'effort de poinçonnage, choisir le jeu et obtenir une qualité de trou régulière.

La formule
L'effort de poinçonnage est égal au périmètre du trou multiplié par l'épaisseur de la barre et par la résistance au cisaillement du matériau. En millimètres et en MPa, le résultat est en newtons. Pour un trou rond de 14 mm dans du cuivre de 10 mm, avec une résistance au cisaillement de 200 MPa, le périmètre est d'environ 44 mm et l'effort d'environ 88 kN, soit 9,0 tonnes métriques ou 9,9 tonnes US (1 tonne-force métrique vaut 9,807 kN, 1 tonne-force US 8,896 kN). Un trou oblong de 13 × 20 mm dans la même barre demande environ 110 kN, soit près d'un tiers de plus qu'un trou rond de même largeur.

Résistance au cisaillement selon le matériau
La résistance au cisaillement typique est d'environ 152 MPa pour le cuivre C11000 recuit (état O60) et de 179 MPa à l'état dur H04 ; l'aluminium 6101-T6 se situe vers 140 MPa. L'état métallurgique modifie donc à lui seul l'effort requis d'environ un cinquième, d'où l'intérêt d'une marge pour l'usure des outils plutôt que de dimensionner la presse sur la valeur exacte.

Jeu de découpe
Le jeu s'exprime en pourcentage de l'épaisseur par côté : environ 6 à 8 % pour le cuivre recuit et 8 à 10 % pour le cuivre dur, la valeur basse étant réservée aux travaux de précision. Pour une barre de 10 mm à 8 %, cela donne 0,8 mm par côté : un poinçon de 14 mm demande donc une matrice de 15,6 mm. Un jeu trop faible augmente l'effort et l'usure des outils ; un jeu trop important produit une forte bavure et un bombé en bord de trou.

Limites pratiques
En règle générale, le diamètre du poinçon ne doit pas être inférieur à l'épaisseur de la barre, et le trou doit se trouver à au moins une épaisseur de barre du bord du cuivre. La résistance du poinçon se vérifie à part : l'effort est divisé par la surface de la face du poinçon et la pression obtenue est comparée à la contrainte admissible de l'acier du poinçon.

Adapter l'effort à la machine
Le guide se termine par une vérification de dimensionnement : un trou de 22 mm dans du cuivre de 15 mm demande environ 207 kN, bien en dessous des 400 kN de la poinçonneuse CNC HBC-CP.CNC200, qui traite des barres jusqu'à 200 × 15 mm.

Le guide complet, avec un calculateur d'effort de poinçonnage en ligne, des tableaux de résistance au cisaillement et de jeu et une FAQ, est disponible en anglais sur payapress.com.