Qu'est-ce qu'une cale métallique sur mesure ?
Une cale est une pièce métallique mince qui sert à rattraper un jeu, régler une précharge, corriger un alignement ou protéger une surface contre l'usure. Les cales sur mesure sont réalisées sur plan plutôt qu'achetées sur stock, car l'épaisseur, le profil extérieur et intérieur, le perçage et la planéité appartiennent à un même ensemble. Les procédés de production habituels sont le découpage à l'outil de presse, le découpage fin lorsque le bord cisaillé doit être net et d'équerre, la découpe laser pour les faibles volumes et les contours complexes, et la rectification double face lorsque l'épaisseur elle-même est la dimension contrôlée. L'épaisseur va généralement de 0,05 mm à environ 3 mm. En dessous d'environ 0,20 mm, les cales sont généralement fournies sous forme de jeux de cales laminées ou pelables, afin que l'opérateur de montage puisse ajuster sur la ligne au lieu de stocker une douzaine d'épaisseurs distinctes.
Ce que la cale fait réellement détermine son mode de fabrication
Deux cales identiques sur un plan peuvent nécessiter des procédés totalement différents. Une cale qui ne fait que remplir un espace peut être découpée dans une bande avec une marge de bavure importante. Une cale qui règle la précharge d'un roulement ou le jeu axial est une pièce à épaisseur contrôlée, et la tolérance d'épaisseur détermine si elle est rectifiée ou laminée. Une cale qui se trouve dans un ensemble coulissant ou contre une face d'étanchéité est une pièce de surface, et la hauteur de bavure et l'état du bord comptent plus que la tolérance dimensionnelle.
- Rattrapage de jeu et alignement — le profil et la position des trous priment ; l'épaisseur peut être maintenue à ±0,05 mm.
- Précharge et jeu axial — l'épaisseur est la dimension contrôlée, la pièce est donc rectifiée sur les deux faces.
- Protection contre l'usure et le grippage — le matériau et l'état de surface priment ; l'inox ou une nuance revêtue est la solution habituelle.
- Réglage sur la ligne d'assemblage — fournies en jeux laminés pelables plutôt qu'en cales individuelles.
Matériaux et plage d'épaisseurs
- Acier doux DC01 et DC03 — le choix polyvalent pour les cales de rattrapage de jeu et d'alignement lorsque le coût compte.
- Acier DC04 pour emboutissage profond — utilisé lorsque la cale comporte une forme emboutie plutôt qu'un profil plat.
- Inox 301 et 304 — pour les environnements corrosifs, les équipements alimentaires et les ensembles qui ne doivent pas rouiller.
- Acier à ressort 65Mn — lorsque la cale doit supporter une charge ou résister à la déformation permanente.
- Laiton, cuivre et bronze phosphoreux — applications électriques et thermiques, et lorsqu'une pièce amagnétique est nécessaire.
- Aluminium 1050, 5052 et 6061 — assemblages où le poids est critique ; plus tendre, donc la maîtrise des bavures est plus importante.
L'épaisseur va de 0,05 mm à 3 mm. En dessous d'environ 0,20 mm, la matière est difficile à manipuler et à maintenir plane, c'est pourquoi les cales de réglage fines sont normalement fournies en jeux laminés. Au-dessus d'environ 3 mm, la pièce ne se comporte plus comme une cale et il est généralement préférable de la spécifier comme entretoise usinée. Balford utilise des presses de 25 t à 350 t et des emboutissages profonds jusqu'à 250 mm de diamètre maximal, donc les profils de cales sont largement dans l'enveloppe d'outillage.
Procédés de fabrication, et celui qui convient à votre pièce
- Découpage à l'outil de presse. La solution par défaut à partir d'environ 10 000 pièces. Un seul coup de presse produit le profil, les trous et toute encoche. L'outillage s'amortit rapidement, et le procédé tient bien les positions du profil et des trous.
- Découpage fin. Utilisé lorsque le bord cisaillé doit être droit et pratiquement sans bavure, et que la planéité après découpage importe. L'outil est plus cher, donc ce procédé se justifie lorsque l'état du bord est une exigence fonctionnelle plutôt qu'une préférence.
- Découpe laser. La solution économique en dessous d'environ 2 000 pièces, et la seule solution raisonnable pour un profil encore en évolution. Les bords sortent de la machine avec une petite zone affectée thermiquement et une légère bavure de scorie qui est éliminée avant emballage.
- Rectification double face. Appliquée lorsque l'épaisseur est la cote contrôlée. Les deux faces sont rectifiées simultanément, ce qui garantit bien mieux l'épaisseur et le parallélisme qu'un découpage à partir de bobine. Balford fait réaliser cette opération par un sous-traitant qualifié ; le sous-traitant est nommé sur demande et soumis aux mêmes clauses de confidentialité que la commande principale.
Point clé
Choisissez le procédé d'après le bord fonctionnel de la pièce, pas d'après sa forme. Si le plan contrôle l'épaisseur sur les deux faces, la pièce est rectifiée ; s'il contrôle un bord cisaillé, la pièce est obtenue par découpage fin ; si aucun des deux n'est spécifié, le découpage ou la découpe laser suffit et vous ne devez pas payer plus.
Ce qu'il faut indiquer sur le plan
- L'épaisseur avec sa propre tolérance — pas le bloc de tolérances générales. Une cale dont l'épaisseur est régie par le bloc général est une cale que personne ne peut contrôler.
- État des bavures — hauteur de bavure autorisée, ou une note précisant qu'un bord roulé ou ébavuré est exigé. Précisez quelle face sert de référence si une seule face compte.
- Planéité — surtout pour les cales fines découpées, qui peuvent légèrement se voiler lorsque les contraintes de la bobine se relâchent.
- Nuance et état de la matière — DC01, 304, 65Mn et l'état de dureté lorsque cela compte.
- Traitement de surface — zingage, phosphatation, passivation pour l'inox, ou finition huilée pour le stockage.
- Volume annuel et quantité par emballage — les deux influencent le choix de l'outillage, et la quantité par emballage change la façon dont les pièces sont comptées et ébavurées.
Là où les cales posent problème
Le défaut le plus fréquent n'est pas une dimension — c'est le bord. Une cale découpée à la presse présente une bavure sur une face et un arrondi de découpe sur l'autre ; si la cale est montée contre une face d'appui ou dans une liaison glissière, cette bavure devient le point d'usure ou l'interférence. Le deuxième défaut le plus fréquent est la planéité : une cale fine découpée dans de la bobine arrive légèrement bombée, et l'assemblage mesure un jeu que la cale était censée supprimer. Les deux sont évitables dès le stade du plan, et les deux coûtent moins cher à corriger avant la découpe de l'outil qu'après.
Balford produit des outils d'emboutissage simple depuis 2000 et en a réalisé plus de 4 000. Le découpage de type cale fait partie de cette expérience, y compris un programme de cales en acier à ressort 65Mn déjà en production. Les chiffrages sont établis à partir du plan, généralement sous 24 heures, avec le PPAP niveau 3 comme niveau de soumission standard lorsqu'un programme l'exige, et un management de la qualité conforme à l'ISO 9001:2015, avec des contrôles alignés sur l'IATF 16949. Les certificats matière et les relevés de contrôle accompagnent l'expédition.
Questions fréquentes
Quelle est la cale la plus fine que vous pouvez produire ?
0,05 mm constitue la limite pratique basse pour une cale individuelle découpée à la presse ou au laser, et la difficulté n'est pas de la découper mais de la manipuler sans l'endommager. En dessous d'environ 0,20 mm, la plupart des assemblages gagnent à utiliser un jeu de cales laminées ou pelables, où la pièce est constituée de feuilles collées et l'ajusteur retire des couches jusqu'à ce que le jeu soit nul. Envoyez l'épaisseur et la plage de réglage à couvrir : l'empilement pourra être spécifié sur le plan.
Pouvez-vous tenir une tolérance d'épaisseur serrée sur une cale ?
Oui, lorsque l'épaisseur est la dimension contrôlée, la pièce est rectifiée sur les deux faces par un procédé de rectification à double disque plutôt que découpée à la presse à partir de bobine. La plage atteignable dépend de la matière de départ, de l'épaisseur et de la planéité requise par votre assemblage. La rectification est réalisée par un sous-traitant qualifié. Indiquez la tolérance d'épaisseur et l'exigence de parallélisme ou de planéité sur le plan : nous confirmerons ce que le procédé peut tenir avant de chiffrer, plutôt que d'annoncer une valeur que le procédé ne peut pas reproduire.
Quelle est la différence entre la découpe laser et le découpage à la presse pour les cales ?
Coût et état du bord. La découpe laser ne nécessite pas d'outillage : c'est la voie économique jusqu'à environ 2 000 pièces et le bon choix pour les prototypes et les profils encore en évolution. Le bord présente une légère zone affectée thermiquement et une bavure de scories qui est retirée avant emballage. Le découpage à la presse nécessite un outil : il devient donc plus économique au-delà d'environ 10 000 pièces et donne un bord cisaillé plus net avec des positions de trous constantes. Le découpage fin intervient au-delà lorsque le bord cisaillé doit être d'équerre et pratiquement exempt de bavures.
Quels secteurs achètent des cales sur mesure ?
Tout ensemble boulonné ou serré comportant une pile de tolérances à absorber : ensembles automobiles et moto, internes de pompes et de vannes, réglage du jeu axial de boîtes de vitesses et de moteurs, matériel agricole, appareillage électrique de commutation et instrumentation. Le point commun : le jeu doit être maîtrisé en production plutôt que supprimé par conception, et la cale revient peu cher comparée au coût d'usinage des pièces en regard à une tolérance plus serrée.