Procédé de forgeage à chaud/forgeage de précision à matrice fermée pour OEM/ODM

Comment classifier les procédés de forgeage

Les recherches constantes et les progrès en métallurgie ont permis le développement de plusieurs variantes du procédé de forgeage. Aujourd'hui, un large éventail de techniques de forgeage est utilisé pour obtenir différentes combinaisons de propriétés dans le produit final. Afin de mieux comprendre les différents types de procédés de forgeage, nous utiliserons deux méthodes de classification principales. Les procédés de forgeage peuvent être classés par–

• Température

• Outillage et types d'équipements

Classification par température

Il existe trois principaux types de procédés de forgeage, classés selon la température : forgeage à froid, forgeage à chaud, forgeage à chaud.ou forgeage à chaud.

Forgeage à chaud

Le forgeage à chaud est le procédé de forgeage originel où le métal est chauffé à une température supérieure à sa température de recristallisation. Cette température est généralement comprise entre 0,3 et 0,4 fois sa température de recristallisation.point de fusion des métaux purs, tandis que pour les alliages, elle se situe approximativement à mi-chemin. À cette température élevée, la microstructure du métal atténue les contraintes internes et forme de nouveaux grains, améliorant ainsipropriétés mécaniquescomme la résistance et la ductilité.

Une fois que le métal atteint cette température, une force de compression est appliquée pour lui donner la forme souhaitée. Chaud-Forgé Les produits nécessitent des niveaux de force de compression plus faibles, car le matériau se déforme plus facilement à des températures plus élevées.

Cependant, le forgeage à chaud présente plusieurs inconvénients. Il offreprécision inférieureet le finalla finition de surface est plus rugueusepar rapport à d'autres procédés. De plus, la pièce estsusceptible de défautscomme l'oxydation, la décarburation et les dommages causés par les brûlures.

Forgeage à chaud

Lors du forgeage à chaud, le métal est chauffé au-dessus de la température ambiante tout en restant nettement en dessous de sa température de recristallisation. La chaleur rend le métal plus malléable. Comparé au forgeage à chaud, le forgeage à chaud donne un résultat plus…surface plus lisse et plus grande précisionmais elle présente également une résistance à la déformation plus élevée. Par conséquent,forces de compression plus importantessont nécessaires pour façonner le métal par forgeage à chaud plutôt que par forgeage à chaud.

Forgeage à froid

Un procédé de forgeage réalisé à température ambiante est appelé forgeage à froid. Dans ce procédé, le métal n'est pas chauffé ; ce sont des forces de compression qui sont appliquées directement pour lui donner sa forme. Cette technique permet d'obtenir…finitions de surface supérieures,haute précision dimensionnelleet des pièces prêtes à l'emploi. De plus, le forgeage à froid est l'une desprocessus les plus simples à automatiser.

Cependant, le processusnécessite des presses de tonnage élevé, car des forces de compression importantes sont nécessaires. La pièce est égalementsujet aux fissuresen raison de sa faible plasticité à basse température.

Par outillage et équipement utilisés

On peut également utiliser l'outillage et l'équipement pour classifier les procédés de forgeage. Traditionnellement, les forgerons utilisaient des équipements rudimentaires tels que des marteaux et des enclumes pour forger les métaux. Au fil du temps, des roues à eau ont actionné de grands soufflets, permettant ainsi…bloomeriespour atteindre des températures de four plus élevées.

Avec la révolution industrielle, l'apparition des presses et des refouleurs mécaniques et hydrauliques a permis, grâce à l'utilisation de matrices, de produire des formes plus complexes par forgeage. Parallèlement, la mécanisation du forgeage par laminage s'est développée durant cette période, employant des rouleaux robustes pour créer des pièces allongées à sections variables.

Types de méthodes de forgeage

Le procédé de forgeage se décline en diverses méthodes selon des facteurs tels que l'agencement de l'atelier, les types de pièces produites, le niveau d'automatisation et le type d'équipement utilisé. Dans cette section, nous intégrerons ces facteurs afin de présenter un aperçu des procédés de forgeage les plus courants. Les méthodes abordées sont les suivantes :

• Forgeage à chaud (forgeage en matrice ouverte et en matrice fermée)

• forgeage par pression

• forgeage perturbé

• forgeage à chaud automatique

• laminage

• Forgeage d'anneaux laminés

• Forgeage de précision (forgeage à froid)

• Forgeage isotherme

• Forgeage par induction

• sertissage

Forgeage à chaud

Le forgeage par chute de marteau est un procédé de fabrication qui consiste à lâcher un marteau sur une pièce à usiner depuis une hauteur précise. La pièce est positionnée sur une enclume fixe. Les forces générées par les impacts successifs compriment progressivement la pièce pour lui donner la forme souhaitée.

Le forgeage à chaud peut être classé en deux types :forgeage à matrice ouverte et forgeage à matrice ferméeDans le forgeage à matrice ouverte, il n'y a pas de matrice positionnée au-dessus de la pièce ; le marteau entre en contact direct avec la surface de la pièce. Une variante du procédé de forgeage à matrice ouverte est connue sous le nom dedentureoù le matériau est maintenu en place à l'aide de griffes métalliques, tandis que les manipulateurs (matrices métalliques) s'approchent de deux ou quatre directions pour modifier sa forme.

Au contraire, le forgeage en matrice fermée consiste à encapsuler la pièce à l'intérieur de la matrice. Ce procédé est également appelé forgeage par empreinte. La forme finale souhaitée peut être coulée dans l'une ou les deux matrices (supérieure et inférieure). Lorsque le marteau frappe la matrice supérieure, il force le métal à forger à remplir la cavité de la matrice.

Le processus de contre-attaqueLe contre-frappe est une variante du forgeage par chute. Contrairement à ce dernier, qui repose sur la gravité, le contre-frappe utilise de l'air comprimé ou de l'huile sous haute pression pour accélérer les cavités des matrices de forgeage l'une vers l'autre. La pièce métallique placée entre les matrices absorbe les forces d'impact intenses générées par leur accélération, ce qui lui permet d'épouser la forme des matrices.

Forgeage par pression

Le forgeage par pression utilise un principe similaire au forgeage par chute ; cependant, au lieu de s'appuyer sur un impact, il utilise une force continue qui dure plus longtemps.Il s'agit d'une compression contrôlée plutôt que d'un impact soudain.

Le forgeage par chute de matière ne déforme pas le cœur de la pièce métallique ; les effets se limitent à la couche superficielle. En revanche, la pression continue appliquée lors du forgeage à la presse entraîne une déformation plastique dans tout le volume de la pièce. Les presses à forger peuvent utiliser un procédé de forgeage à froid ou à chaud.

Forgeage perturbé

Le forgeage par refoulement, également appelé forgeage par frappe, utilise une série de matrices pour déformer ou refouler une extrémité d'une pièce. Ce procédé est couramment utilisé pour augmenter la section transversale de barres rondes à une extrémité afin de former des articles tels que…clous, boulons et vis.

La barre ronde est fixée à l'aide de matrices de serrage, tandis qu'une autre matrice avance vers l'extrémité exposée, la comprime et en modifie la forme.

Forgeage à chaud automatique

La méthode de forgeage à chaud automatique offre unemoyens rapides et efficaces de production de masseLa machine de forgeage à chaud automatique produit des ébauches ou des produits finis à partir de barres d'acier. D'un côté, des barres d'acier de longueurs spécifiées sont introduites. Ces barres sont chauffées par induction, décalaminées, coupées et forgées en quelques secondes pour obtenir des produits finis.

Les pièces peuvent subir plusieurs étapes de formage à l'intérieur de la machine. Les pièces issues de la machine à forger sont parfois envoyées pour un forgeage à froid ou de précision afin d'en optimiser les avantages pour le produit fini.

laminage

Le laminage, similaire au forgeage automatique, est un procédé de forgeage spécialisé qui peutproduire des pièces avec une section transversale uniqueà grande échelle.

Le laminage à froid utilise deux cylindres opposés qui reçoivent de longues barres à section plate ou ronde. Lors du passage de la barre entre les cylindres, celle-ci est comprimée, ce qui réduit son épaisseur et l'allonge.

Une fois cette étape terminée, la pièce peut être inversée et repassée dans le même jeu de rouleaux ou dans un jeu différent si le produit final nécessite plusieurs étapes.

Le forgeage par laminage peut être réalisé à chaud ou à froid. Le forgeage à chaud requiert des forces de compression plus faibles. Ce procédé permet d'obtenir une excellente structure granulaire pour la pièce.

Forgeage d'anneaux laminés

Le procédé de forgeage d'anneaux laminés produitanneaux métalliques sans soudureLe procédé de forgeage commence par le perçage d'une barre cylindrique en son centre afin de lui donner une forme annulaire. Un galet tendeur est ensuite positionné au centre de cette cavité. La pièce est alors mise en rotation et manipulée à l'aide de deux jeux de galets différents.

Un rouleau d'entraînement presse la pièce entre lui et le rouleau libre, augmentant progressivement le diamètre de l'alésage. Des rouleaux axiaux, situés en haut et en bas, compriment les surfaces de l'alésage pour en réduire l'épaisseur (ou la hauteur cylindrique).

Le produit final est un composant annulaire sans jointure et présentant une excellente structure de grain héritée de la pièce d'origine. Le forgeage annulaire laminé est généralement utilisé pour les composants critiques, tels que les engrenages, les embrayages etroulements, qui nécessitent des pièces sans joint pour des raisons à la fois fonctionnelles et de sécurité.

Forgeage de précision

Le forgeage de précision, également appelé forgeage de forme nette ou quasi-nette, est un procédé de forgeagemené à des températures nettement inférieuresCes températures sont plus élevées que celles utilisées pour le forgeage à chaud, ce qui permet une précision accrue. Pour l'acier, la plage de températures en forgeage de précision se situe entre 750 et 950 degrés Celsius (1380 à 1740 degrés Fahrenheit).

Le forgeage de précision est avant tout un procédé de finition, et non une opération indépendante. Les composants produits par d'autres méthodes de forgeage sont envoyés pour un forgeage de précision avant leur mise en service ou tout traitement supplémentaire.procédés de fabrication.

Forgeage à froid

Le forgeage de précision peut également être réalisé àtempératures proches de la température ambianteLe forgeage à froid est un procédé couramment appelé forgeage à froid. Cette méthode permet d'obtenir des dimensions finales très précises et élimine généralement le besoin d'opérations de finition supplémentaires. Cependant, elle ne convient pas à tous les types de métaux, et la lubrification joue un rôle crucial dans la préservation des surfaces de contact des matrices. Le forgeage à froid est fréquemment utilisé pour les métaux tendres tels que…aluminium.

Forgeage isotherme

Comme son nom l'indique,Le forgeage isotherme est réalisé à température fixe. Tant l'ébauche que la matrice sont maintenues à une température uniforme tout au long du processus de forgeage.

Ces conditions spécifiques permettent d'exploiter pleinement la plasticité d'un métal à une température donnée. Le forgeage isotherme est couramment utilisé pour l'aluminium, dont la température de forgeage est relativement basse (430 °C ou 806 °F) comparée à celle d'autres métaux.

Le forgeage isotherme offre plusieurs avantages, notamment une précision accrue, des taux de défauts réduits, des forces de compression plus faibles et une plasticité du matériau améliorée.

Forgeage par induction

Le forgeage par induction estnon pas un procédé de forgeage de métaux distinct, mais plutôt une méthode de chauffageutilisé pour atteindre la température de forgeage. Les bobines d'induction haute puissance facilitent une augmentation rapide de la température et sont utilisées dansproduction de massedes environnements permettant de réduire les temps de cycle.

Nous pouvons l'utiliser dans toute une gamme de procédés en ajustant le système de chauffage en fonction du procédé.

sertissage

 

Le matriçage est un procédé de forgeage de métaux spécialiséutilisé pour créer des conicités ou des bords pointus sur des sections transversales creuses, par exemple pour les tuyaux. Le rétreint est utilisé pour sceller les extrémités ouvertes ou pour élargir la circonférence de l'extrémité d'un tuyau, facilitant ainsi le raccordement à d'autres sections de tuyau.

Dans ce procédé, le matériau est d'abord chauffé à sa température de forgeage, puis pressé contre une matrice pour remodeler l'extrémité du tuyau. Imaginez forcer un tuyau d'arrosage flexible sur un raccord de sortie d'eau. Le rétreint est visuellement similaire, à ceci près que le tuyau métallique conserve sa forme après séparation de la matrice. Ce n'est qu'un exemple parmi d'autres. Les paramètres du procédé peuvent être ajustés pour obtenir divers résultats.

Conclusion

Le forgeage offre des avantages indéniables en métallurgie. C'est une méthode économique et polyvalente pour produire des pièces robustes et fiables, adaptées aux applications critiques. La structure granulaire affinée obtenue par forgeage confère une résistance directionnelle et une intégrité structurelle exceptionnelles.

Par conséquent, ce procédé est utilisé pour des composants essentiels tels que les vilebrequins, les roues et les rails de chemin de fer, les essieux de véhicules, les bielles, les suspensions, les engrenages, les arbres et les roulements.

Le forgeage a étéune popularité croissante, notamment avec des métaux comme le titane et les superalliages. Ce procédé devrait se généraliser dans les décennies à venir à mesure qu'il devientde plus en plus précis et raffinégrâce à l'utilisation de matériaux avancés et de techniques de simulation.