L'emboutissage à froid met en forme la tôle à la température de l'atelier, sans chauffage préalable. C'est le mode le plus répandu, car il donne une bonne précision et un état de surface propre, tout en profitant de l'écrouissage qui durcit la pièce au fil de la déformation.
Pourquoi travailler sans chauffer
À température ambiante, la tôle garde son état de surface d'origine : pas d'oxydation, pas de calamine, pas de déformation thermique. Les cotes sont reproductibles, les cadences élevées, et l'outil ne subit pas de cycles de chauffe. Une tôle zinguée ou prélaquée peut être emboutie sans perdre son revêtement, à condition de respecter des rayons minimaux. Ces qualités expliquent que la grande majorité des pièces embouties, de la petite agrafe au panneau de carrosserie, soient formées à froid.
Les matières qui s'y prêtent
Le procédé demande une matière ductile. Les aciers doux à bas carbone de la famille DC, définis par la norme EN 10130, en sont l'exemple type, du DC01 pour les formes simples aux nuances les plus aptes à l'emboutissage profond. Les inox austénitiques comme le 304 s'emboutissent bien mais durcissent vite ; les ferritiques s'emploient pour des formes moins sévères. Les alliages d'aluminium des séries 1000, 3000 et 5000 se travaillent surtout à l'état recuit, et le cuivre comme le laiton se prêtent très bien à la mise en forme. Ces familles sont détaillées avec l'acier d'emboutissage et l'inox en tôlerie.
L'écrouissage, allié et limite
En se déformant à froid, le métal se consolide : sa limite d'élasticité et sa dureté augmentent, sa capacité à s'allonger encore diminue. La pièce finie est donc plus rigide que la tôle de départ, ce qui permet parfois de réduire l'épaisseur. En revanche, chaque passe consomme une part de la ductilité disponible. Quand elle est épuisée, la matière se fissure : il faut alors répartir la mise en forme sur davantage d'opérations, choisir une nuance plus apte ou intercaler un recuit.
Le retour élastique
Lorsque l'outil s'ouvre, la part élastique de la déformation se libère et la pièce se détend légèrement : les angles s'ouvrent, les parois s'écartent, les surfaces peu courbées perdent une partie de leur galbe. Ce retour élastique augmente avec la résistance de la tôle et avec la grandeur des rayons. Il se compense dès la conception de l'outil, par une surformation calculée, des rayons corrigés ou une opération de calibrage. Il rend les aciers à haute résistance plus délicats à emboutir avec précision.
Lubrifier pour faire glisser
Sans lubrifiant, le frottement sous le serre-flan et sur les rayons freine l'écoulement du métal et provoque grippages, rayures et ruptures. Le produit se choisit selon la sévérité de l'opération, la matière et la suite de la gamme : une huile fluide suffit à un formage léger, alors qu'un emboutissage profond d'inox appelle un lubrifiant plus chargé. Il doit ensuite pouvoir être retiré avant soudage ou traitement de surface.
Les limites du travail à froid
- Les aciers à très haute résistance se forment mal : rupture rapide, retour élastique difficile à maîtriser.
- Les tôles épaisses demandent des efforts considérables, donc des presses de grande capacité.
- Certaines formes profondes imposent plusieurs passes et parfois des recuits.
- Les alliages d'aluminium durcis par traitement thermique se fissurent si l'on dépasse leurs capacités.
Pour les pièces de structure en acier au bore, la réponse est l'emboutissage à chaud avec trempe sous presse. La définition générale de l'emboutissage replace ces deux variantes dans l'ensemble des procédés.