Partage des connaissances de l'industrie | Les différences et la sélection entre les presses servo, hydrauliques et mécaniques

Dans le domaine du formage des métaux, les presses mécaniques, les presses hydrauliques et les servo-presses représentent trois voies technologiques fondamentalement différentes. Les presses mécaniques excellent dans leur rythme rigide, les presses hydrauliques se caractérisent par un rendement constant, tandis que l'essence d'une presse servo réside dans son contrôle entièrement programmable sur toute la course. Cet article vise à comparer objectivement les performances de ces trois éléments dans des applications pratiques, sur la base de leurs principales distinctions technologiques.

Principes de travail fondamentaux

Presse mécanique (presse à poinçonner) :

Le mécanisme central se compose d'un « volant d'inertie + manivelle » ou d'un « mécanisme excentrique ». Le moteur entraîne en continu le volant d'inertie pour stocker l'énergie, qui est ensuite convertie par la structure mécanique en mouvement alternatif linéaire du vérin. La longueur de course et la courbe de mouvement sont fixes et immuables.

Presse hydraulique (presse à huile) :

Le mécanisme de base implique une « pompe hydraulique + vérin d'huile ». Le moteur entraîne la pompe hydraulique pour générer de l'huile à haute pression, qui déplace ensuite le vérin. Sa principale caractéristique est la capacité de fournir une pression nominale tout au long de la course, avec une vitesse réglable dans une certaine plage.

Presse servo :

Le mécanisme de base comprend un « servomoteur + système d'entraînement ». Le volant d'inertie traditionnel est éliminé et la puissance est directement fournie par un servomoteur haute puissance. La courbe de mouvement du vérin (position, vitesse et pression) est contrôlée avec précision via un contrôleur programmable.

Performances dans les applications pratiques

Efficacité et flexibilité de la production

Servo Presse :
Le principal avantage d’une servo presse réside dans sa flexibilité. Sa courbe de mouvement peut être programmée pour atteindre des modes complexes tels que « retour rapide vers le bas-lent forgeage-maintien-rapide », ce qui la rend idéale pour les processus tels que l'emboutissage profond et le gaufrage, où la vitesse est critique. Dans les applications à course courte et à faible tonnage, les courses par minute (SPM) sont généralement supérieures à celles des presses hydrauliques et de certaines presses mécaniques. Cependant, dans les applications de grand tonnage (par exemple > 2 000 tonnes), son SPM en fonctionnement continu peut encore être inférieur à celui d'une presse mécanique comparable.

Presse mécanique :
Les presses mécaniques excellent en termes de vitesse et d’efficacité. Dans des processus simples comme le découpage et le poinçonnage, leur rythme fixe à grande vitesse est sans précédent, ce qui les rend idéaux pour la production en série d'une seule variété de produits. Cependant, ils n’ont pas la flexibilité nécessaire pour s’adapter à des processus de formage complexes nécessitant des vitesses variables.

Presse hydraulique :
Les presses hydrauliques sont généralement les plus lentes, mais elles offrent des avantages inégalés dans les processus nécessitant de longues courses, un tonnage élevé et une pression continue (par exemple, le moulage du plastique et le pressage de poudre), ce qui les rend indispensables dans de telles applications.

Consommation d'énergie

Presse servo :
L’efficacité énergétique est un point fort reconnu des presses servo. Ils consomment de grandes quantités d'électricité uniquement pendant le mouvement actif, avec une consommation d'énergie en veille minimale. Pour les mêmes tâches de production, leur consommation énergétique est généralement nettement inférieure à celle des presses hydrauliques et mécaniques, qui nécessitent un fonctionnement continu du moteur (pour entraîner la pompe hydraulique ou le volant d'inertie). Il s’agit souvent d’un facteur critique dans les calculs de recouvrement des investissements, les économies sur les coûts d’électricité jouant un rôle important.

Presses hydrauliques et mécaniques :
Ces deux technologies traditionnelles sont connues pour leur forte consommation d'énergie. Cependant, des développements récents ont conduit à la création de « presses servo-hydrauliques » et de « presses mécaniques hybrides » qui, bien que plus coûteuses, ont grandement amélioré l'efficacité énergétique.

Qualité du formage et précision du contrôle

Presse servo :
Les presses servo ont un net avantage dans la formation de la qualité des pièces complexes. Grâce à un contrôle précis de la vitesse, ils peuvent gérer efficacement le flux de matériaux, réduisant ainsi le risque de plis et de déchirures, améliorant ainsi la précision et la cohérence du produit. Cette flexibilité est particulièrement précieuse dans la recherche et le développement de prototypes.

Presse mécanique :
Pour les pièces embouties simples, les presses mécaniques offrent une qualité de formage stable et fiable. Cependant, dans des processus tels que l'emboutissage profond, la course descendante à grande vitesse fixe peut conduire à un flux de matière incontrôlé, provoquant des défauts.

Presse hydraulique :
le vérin d'une presse hydraulique n'a pas de « points durs » et la pression reste constante tout au long de la course, ce qui la rend adaptée à l'emboutissage profond avec de longues courses. Cependant, la précision et la stabilité de son contrôle peuvent être affectées par des facteurs tels que la température de l'huile et l'étanchéité, et de nombreux modèles traditionnels ont une précision de contrôle de position inférieure à celle des servopresses.

Analyse complète des coûts

Investissement initial :
Presse servo > Presse mécanique ≈ Presse hydraulique
En raison du coût du servomoteur de base et du système de contrôle, les servopresses ont généralement le prix d'achat le plus élevé.

Coûts de maintenance :
les presses mécaniques ont une structure simple, avec une technologie de maintenance mature, mais les composants tels que les embrayages et les freins sont sujets à l'usure.
Les systèmes hydrauliques sont les plus complexes, avec un risque de fuite d'huile, et les composants tels que les vannes et les joints hydrauliques nécessitent un entretien régulier, ce qui entraîne des coûts de maintenance plus élevés.
Les servopresses simplifient la structure mécanique, éliminant les embrayages et les systèmes hydrauliques, et nécessitent ainsi moins d'entretien quotidien. Cependant, les réparations ou les remplacements des servomoteurs et des moteurs peuvent être assez coûteux.

Coûts des matrices et des matériaux :
en raison de leur adaptabilité, les servopresses réduisent souvent la complexité et la quantité des matrices en optimisant les processus, ce qui améliore l'utilisation des matériaux et réduit les coûts globaux.

Impact environnemental

Presse hydraulique :
Le principal risque environnemental est la fuite d’huile hydraulique, qui peut contaminer le sol et les eaux souterraines. De plus, les niveaux de bruit de fonctionnement ont tendance à être plus élevés.

Presse mécanique :
Le bruit et les vibrations sont les principaux problèmes environnementaux associés aux presses mécaniques.

Presse servo :
Les presses servo ne présentent pratiquement aucun risque de contamination par l'huile, et leur bruit et leurs vibrations sont bien inférieurs à ceux des presses hydrauliques et mécaniques. Il en résulte un environnement de travail plus propre et plus silencieux, conforme à la tendance vers une fabrication verte.