Matériels de clinchage

Les matériels de clinchage se regroupent en plusieurs familles selon le mode d'utilisation et le niveau d'intégration recherché.

• Les pinces de clinchage portatives (pneumatiques ou hydrauliques) conviennent aux postes manuels et aux interventions sur de grandes pièces. Légères et maniables, elles permettent un accès aisé au point d'assemblage, y compris en position verticale ou sur des cadres de grandes dimensions.
• Les postes et stations de clinchage regroupent les presses pneumatiques, hydropneumatiques et servo-électriques montées sur bâti ou sur table. Ils s'utilisent pour des productions en série sur postes fixes, avec des capacités de force allant de 30 kN à plus de 200 kN selon les modèles.
• Les cadres en C et cols de cygne offrent une profondeur d'accès adaptée aux pièces à traiter en retrait du bord. La profondeur de gorge détermine directement les zones de l'assemblage accessibles.
• Les têtes de clinchage pour intégration sur presse ou robot permettent d'automatiser l'opération sur des lignes de production existantes. Ces solutions compactes s'associent à des robots 6 axes ou à des presses à commande numérique pour des cadences élevées et une traçabilité complète.
• Les outils multipoints réalisent plusieurs points simultanément sur une même presse, ce qui réduit le temps de cycle sur les assemblages comportant de nombreux points rapprochés.

1. Serrage / maintien : les tôles sont positionnées en recouvrement et maintenues par le serre-flan pour éviter tout glissement.
2. Pénétration du poinçon : le poinçon descend et enfonce localement la matière dans la matrice.
3. Écoulement radial : la matière se déplace latéralement sous l'effet de la pression et de la géométrie de la matrice.
4. Formation du verrouillage : dans une matrice à segments mobiles, les lames s'écartent pour laisser la matière former la contre-dépouille. Dans une matrice fixe, l'écoulement radial se produit contre les parois.
5. Retour et extraction : le poinçon remonte, les segments se referment par ressort, et la pièce est éjectée sans finition supplémentaire.

Avant de solliciter un fournisseur, il est utile de rassembler les paramètres qui conditionnent le choix du matériel de clinchage. Voici les points à préciser dans le brief :

• Épaisseurs et nombre de couches. Indiquer l'épaisseur de chaque tôle et le nombre de couches à assembler. Les machines de clinchage couvrent des plages allant de 0,1 mm par tôle à une épaisseur totale pouvant atteindre 10 à 12 mm selon les systèmes. Au-delà de deux couches ou pour des épaisseurs importantes, une variante d'outillage ou un procédé avec pré-trou peut être nécessaire.
• Matériaux et revêtements. Préciser les nuances (acier de construction, acier haute résistance jusqu'à 800 N/mm², inox, aluminium, cuivre) et les états de surface (galvanisé, peint, laqué, brut). Certains revêtements exigent des géométries de points spécifiques pour garantir la conductivité électrique ou l'étanchéité.
• Accessibilité et géométrie. Évaluer la distance au bord de la pièce, la profondeur de col nécessaire et les contraintes d'accès (deux faces toujours requises côté poinçon et côté matrice). Indiquer également si des zones étroites ou des profilés tubulaires sont concernés.
• Cadence et mode d'intégration. Pour une production manuelle ou ponctuelle, une pince portative suffit. Pour des cadences supérieures à quelques centaines de points par heure, une station semi-automatique ou une intégration robot devient pertinente. Préciser le nombre de points par pièce, le nombre de pièces par heure et les éventuelles contraintes d'intégration (robot, ligne, presse existante).
• Exigences qualité et traçabilité. Si le processus exige un contrôle en ligne (industrie automobile, aéronautique, électrotechnique), l faut demander des systèmes avec surveillance force/déplacement et enregistrement des données. Mentionner également les exigences d'étanchéité, de conductivité/mise à la terre ou de planéité du bouton.

Le type d'entraînement conditionne la force disponible, la cadence, la précision et le niveau de contrôle process.

• Pneumatique. Les pinces et presses pneumatiques fonctionnent à partir de 3 à 8 bar d'air comprimé. Leur rapport coût/performance les rend adaptées aux postes manuels et semi-automatiques à cadence modérée. Elles offrent des temps de cycle courts, avec des forces typiquement comprises entre 15 et 50 kN selon les modèles portatifs.
• Hydropneumatique (pneumo-hydraulique). Cette technologie combine la simplicité de commande pneumatique et la puissance du vérin hydraulique. Elle constitue la solution la plus répandue pour les stations fixes de clinchage, avec des forces allant de 30 kN à plus de 80 kN. Elle convient aux tôles plus épaisses et aux assemblages exigeant une répétabilité élevée.
• Hydraulique. Les vérins hydrauliques purs développent des forces importantes (50 à 250 kN et au-delà), adaptées aux assemblages d'épaisseur totale élevée ou aux configurations multipoints. Leur intégration dans des lignes automatiques est courante en automobile et en industrie lourde.
• Électro-hydraulique et servo-électrique. Ces entraînements permettent un pilotage précis de la force et de la course à chaque cycle. Ils facilitent le contrôle process en ligne (surveillance OK/NOK, courbes force/déplacement) et la mémorisation de recettes de fabrication. La solution servo-électrique se distingue par sa faible consommation d'énergie et sa maintenance réduite (absence de circuit hydraulique dédié).

Chaque assemblage requiert un couple poinçon/matrice sélectionné en fonction du matériau, de l'épaisseur et des exigences fonctionnelles. Le choix de l'outillage influe directement sur la résistance du point, la planéité du bouton et les caractéristiques de surface finale.

• Matrices fixes. Elles conviennent aux applications courantes sur tôles ductiles (acier de construction, aluminium). La géométrie du bouton formé est reproductible et la maintenance de l'outillage est simple.
• Matrices à segments mobiles. Utilisées sur les systèmes à matrices segmentées (type RIVCLINCH®), elles permettent à la matière de fluer latéralement pour former une tête de verrouillage. Ces matrices s'adaptent à une large plage d'épaisseurs et conviennent également à des assemblages multicouches.
• Points ronds. Le format le plus courant, adapté à la majorité des configurations. Il offre un verrouillage sur 360° et une bonne résistance aux sollicitations statiques et dynamiques.
• Points ovales ou rectangulaires. Leur géométrie améliore la résistance à la torsion et convient aux assemblages soumis à des efforts dans une direction privilégiée.
• Points en barre (Lance-N-Loc® ou équivalents). Adaptés aux assemblages multicouches incluant des matériaux non métalliques ou pour des exigences de mise à la terre sur tôles revêtues.
• Variantes avec pré-trou. Pour les matériaux peu ductiles (inox, acier haute résistance) ou les différences d'épaisseur importantes, un pré-trou peut être réalisé avant l'opération de clinchage. Cette solution réduit les efforts d'assemblage et limite le risque de fissuration.

Le contrôle qualité d'un point de clinchage repose sur deux niveaux complémentaires : la surveillance du process en ligne et les contrôles de qualification hors ligne.

• Surveillance force/déplacement. Les équipements servo-électriques et certaines stations hydropneumatiques intègrent des capteurs d'effort et de course. À chaque cycle, la courbe enregistrée est comparée à une enveloppe de référence. Un résultat hors enveloppe génère une alarme OK/NOK, permettant un contrôle à 100 % sans intervention manuelle supplémentaire.
• Recettes de fabrication et traçabilité. Sur les lignes automatisées, les paramètres (force, course, cadence) sont archivés par référence ou par numéro de pièce. Ces données constituent la base d'une traçabilité exploitable lors d'audits qualité (automobile, électrotechnique).
• Contrôles destructifs de qualification. En phase de validation ou d'industrialisation, les essais standard comprennent les coupe-macrographies (mesure de l'entrelacement, de la hauteur de bouton et du sous-tête), les essais de traction et les essais de cisaillement. Certains acteurs du marché réalisent ces contrôles en référence aux normes DIN ISO pour fournir des rapports d'essai documentés.
• Contrôle dimensionnel non destructif. Un palmer dédié permet de vérifier la cote ST (hauteur résiduelle) du point clinché sans découper la pièce. Cette mesure rapide convient aux contrôles de série sur chaîne de production.

• Automobile et sous-traitance auto. Assemblage de panneaux de carrosserie (portes, capots, toits), éléments structurels (longerons, traverses), boucliers thermiques et systèmes d'échappement. Le clinchage répond ici aux exigences d'assemblages acier/aluminium sur des tôles revêtues, sans altération de surface.
• CVC, ventilation et climatisation. Fabrication de conduits, de caissons et de cadres de gaines en acier galvanisé ou en inox. Des outils portatifs certifiés DIN 1507 permettent d'assembler sur site ou en atelier, y compris sur des conduits à trois épaisseurs.
• Électroménager et appareils de chauffage. Assemblage de panneaux de boîtiers, de carters et de structures internes avec des tôles peintes ou laquées, sans nuire au revêtement de finition.
• Tôlerie générale et mobilier métallique. Fabrication de rayonnages, de meubles métalliques, d'armoires électriques et de structures de coffrage. Ces applications valorisent l'absence de consommable et la cadence élevée des postes multipoints.
• Électrotechnique et informatique industrielle. Assemblage de boîtiers et d'armoires où la conductivité électrique et la mise à la terre au travers des revêtements sont des exigences critiques.