FORGEMENT CONTRE FONDERIE

Forgeage

Le forgeage est un procédé de déformation au cours duquel une billette ou une préforme est manipulée (martelée, comprimée, etc.) et mise en forme sous pression.

De nombreux métaux peuvent être forgés, notamment l'acier au carbone, l'acier inoxydable et les alliages d'acier, bien que les différences de composition et de propriétés influencent le choix du procédé de forgeage. Il existe de nombreux procédés de forgeage, parmi lesquels : forgeage à chaud, le forgeage à froid, le forgeage à chaud, le forgeage par impression et le forgeage par presse. Vous pouvez consulter notre article de blog.icipour en savoir plus sur les différentes méthodes de forgeage.

Quelle que soit la méthode utilisée, le forgeage n'ajoute ni n'enlève de matière ; la pièce obtenue a donc le même poids et le même volume que le lingot jusqu'à ce qu'elle soit détachée du plateau.

Avantages du forgeage

L'un des principaux avantages du forgeage réside dans son influence sur la structure des alliages. Tous les métaux sont composés de grains, et leur imbrication joue un rôle déterminant dans leur résistance et leur ductilité. Le forgeage permet de manipuler une ébauche métallique. étire ces grainsdans des directions perpendiculaires à la direction d'application de la force. Cela augmente la résistance, parfois de façon spectaculaire, par rapport à son état initial.

Un deuxième avantage de la déformation est une réduction spectaculaire des défauts internes tels que la porosité et la segmentation de l'alliage.

Parmi les autres avantages du forgeage, on peut citer :

• Vitesse:Le forgeage est rapide comparé au moulage (surtout pour les commandes en grande quantité), même lorsque les ébauches nécessitent un préchauffage.
• Faible taux de rebut :Une fois l'outillage mis au point, chaque pièce forgée est identique, sans aucun des défauts typiques d'une pièce moulée.
• Propriétés constantes :Les propriétés mécaniques sont plus homogènes après traitement thermique que pour les pièces moulées ou usinées à partir de billettes.

Défis de la forge

Le forgeage n'est pas sans limites. Il existe deux contraintes principales :

• Limites de taille :Le forgeage présente certaines limitations de poids et de longueur, qui varient selon l'équipement utilisé. De manière générale, contrairement au moulage, le forgeage ne permet pas de produire des pièces de très grandes dimensions.
• Contraintes matérielles :Bien que la plupart des métaux puissent être forgés, le type de traitement thermique utilisé pour les ébauches peut empêcher le forgeage de certains alliages.

Fonderie

Le moulage consiste à faire fondre du métal, à le verser dans une cavité ayant la forme de la pièce finale, puis à le laisser se solidifier. Les cavités peuvent être des moules à usage unique ou des moules permanents. Le moulage au sable et le moulage à la cire perdue sont des procédés de moulage à moules à usage unique, tandis que le moulage par gravité et le moulage à cire perdue sont des procédés de moulage à moules à usage unique. Moulage sous pression Utiliser des moules permanents. Les moules nécessitent des canaux pour que le métal s'écoule dans la cavité de la pièce et des « masselottes » qui servent de réservoirs lorsque le métal se contracte pendant le refroidissement.

Des noyaux permettent de créer des cavités internes ; ces noyaux sont placés dans le moule avant la coulée du métal. Une fois le métal solidifié, la cavité est brisée lors du démoulage de la pièce finale.

Tous les procédés de fonderie permettent de produire des pièces aux formes quasi-définitives, bien que le niveau de détail reproduit et la quantité de métal à usiner dépendent du procédé utilisé. La fonderie en sable est la moins précise, tandis que la fonderie à cire perdue, en particulier, permet d'obtenir des détails fins et des états de surface lisses.

Tout métal peut être coulé, mais l'oxydation peut poser problème. On y remédie par la fusion et la coulée sous vide, ce qui complexifie l'équipement nécessaire.

Avantages du moulage

Les procédés de fonderie offrent une grande polyvalence. Leurs principaux avantages sont :

• Capacités matérielles :Le moulage fonctionne avec tous les types de métaux, bien que certains nécessitent des précautions contre l'oxydation.
• Réduction des coûts d'outillage :Les méthodes de moulage à usage unique, notamment le moulage au sable, présentent de faibles coûts d'outillage, ce qui les rend économiques pour les petites commandes.
• Capacités dimensionnelles :Le moulage permet de créer des pièces de très grande taille. Il est possible de réaliser des pièces moulées pesant des milliers, voire des dizaines de milliers de livres.
• Peut reproduire des géométries complexes :Le moulage à la cire perdue est particulièrement avantageux à cet égard, car il ne nécessite pas d'angles de dépouille.

Défis de casting

Il existe de nombreuses situations et types de pièces pour lesquels le moulage n'est pas optimal.

Les problèmes particuliers comprennent :

• Délais de livraison :Le moulage a des délais de production plus longs en raison de la nécessité de fabriquer et de mettre au point l'outillage (en particulier pour le moulage à la cire perdue et le moulage en moule permanent).
• Délais de production plus longs :Le processus est complexe et long, surtout pour les procédés utilisant des moules consommables.
• Porosité:La porosité est généralement inévitable dans les pièces moulées, ce qui entraîne des défauts internes qui fragilisent la pièce.
• Inclusions et oxydes :Les inclusions et les oxydes présents dans le métal en fusion entraînent des défauts dans la pièce finale.
• Rétrécissement:Le retrait lors de la solidification peut provoquer des fissures.
• Mauvaise utilisation des matériauxLe moulage génère généralement plus de déchets de matière que le forgeage. La matière des canaux de coulée et des masselottes peut parfois être récupérée moyennant un chauffage supplémentaire.

Comment choisir la meilleure méthode

Le choix d'un procédé de formage des métaux nécessite une évaluation de l'application.

1. Quel type de matériau est requis pour votre application ?
2. Quelle est la complexité de la géométrie de la pièce ?
3. De combien de composants avez-vous besoin ?
4. Quelles sont les propriétés mécaniques requises pour le composant final ?
5. Quel est votre budget ?
6. Une finition de surface spécifique est-elle requise ?

Le forgeage est généralement plus économique, moins générateur de déchets et plus rapide que la fonderie. Il permet d'obtenir des pièces plus résistantes et convient parfaitement aux petites et grandes séries. Les pièces forgées sont généralement privilégiées pour les applications exigeant une haute résistance à l'usure ou pour les composants destinés à fonctionner dans des environnements difficiles. Cependant, le forgeage peut ne pas être la meilleure option pour les pièces extrêmement grandes et complexes ou si l'application requiert un matériau non forgeable.

Les applications générales des pièces forgées comprennent les composants automobiles tels que les bielles et les vilebrequins, les pièces de transmission de puissance comme les couronnes et les pignons, et les pièces destinées aux applications marines, de défense, forestières et minières.

En comparaison, les procédés de fonderie, notamment la fonderie à cire perdue, sont idéaux pour produire des pièces légères, complexes et à parois minces, avec un état de surface exceptionnel, ainsi que des composants plus lourds pesant plus de 45 kg. Cependant, les défauts sont plus fréquents dans les pièces moulées que dans les pièces forgées, et la fabrication des outillages est généralement plus longue.

Les procédés de fonderie sont couramment utilisés pour produire des blocs-moteurs, des pistons, des tuyaux, des soupapes et d'autres composants destinés aux applications aérospatiales, automobiles et industrielles.