FORGEAGE ET COULÉE

Forgeage

Le forgeage est un processus de déformation par lequel une billette ou une préforme est manipulée (pilée, pressée, martelée, etc.) et façonnée 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 processus de forgeage utilisé. Il existe de nombreux procédés de forgeage, notamment le forgeage à chaud, le forgeage à froid, le forgeage à chaud, le forgeage par empreinte et le forgeage à la presse. Vous pouvez consulter notre article de blogicipour en savoir plus sur les différentes méthodes de forgeage.

Quelle que soit la méthode particulière utilisée, le forgeage n'ajoute ni n'enlève de matière, de sorte que la forme résultante a le même poids et le même volume que la billette jusqu'à ce que la pièce soit découpée du plateau.

Avantages du forgeage

L’un des plus grands avantages du forgeage est son effet sur la structure de l’alliage. Tous les métaux sont composés de grains et la façon dont ils s’emboîtent est un facteur important de leur résistance et de leur ductilité. Manipulation d'un flan métallique par forgeageétire ces grains dans des directions perpendiculaires à l'endroit à partir duquel la force est appliquée. Cela augmente la force, parfois considérablement, par rapport à son état d'origine.

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

Les autres avantages du forgeage incluent :

• Vitesse:Le forgeage est rapide par rapport au moulage (en particulier pour les commandes de gros volumes), même lorsque les ébauches nécessitent un préchauffage.
• Faible taux de rebut :Une fois l'outillage développé, chaque pièce forgée est identique, sans aucun des défauts typiques d'une fonderie.
• Propriétés cohérentes :Les propriétés mécaniques sont plus constantes après traitement thermique que ce n'est le cas pour les pièces moulées ou usinées dans des billettes.

Forger des défis

Le forgeage n’est pas sans limites. Il y a deux contraintes principales :

• Limites de taille : Le forgeage comporte certaines limites de poids et de longueur, qui varient en fonction de l'équipement utilisé pendant le processus. Généralement, le processus de forgeage ne peut pas produire de très gros composants comme le moulage.
• Contraintes matérielles :Bien que la plupart des métaux puissent être forgés, le type de processus de chauffage utilisé pour les ébauches peut empêcher le forgeage de certains alliages.

Fonderie

Le moulage est l'endroit où le métal est fondu, versé dans une cavité en forme de composant final et laissé se solidifier. Les cavités peuvent être produites sous forme de moules jetables utilisés une seule fois ou sous forme de moules permanents. Le moulage au sable et le moulage à modèle perdu sont des processus de moulage dans des moules consommables, tandis que le moulage par gravité et sous pression utilise des moules permanents. Les moules nécessitent des canaux permettant au métal de s'écouler dans la cavité de la pièce et des « colonnes montantes » qui agissent comme des réservoirs lorsque le métal se contracte pendant le refroidissement.

Les cavités internes sont créées avec des noyaux ; les noyaux sont placés dans le moule avant que le métal ne soit coulé. Une fois le métal solidifié, la cavité est brisée lorsque le composant final est démoulé.

Tous les types de moulage produisent des pièces de forme presque nette, bien que le niveau de détail reproduit et la quantité de métal à usiner dépendent du processus utilisé. Le moulage au sable est le moins précis, tandis que le moulage de précision, en particulier, est capable d'obtenir des détails fins et des finitions de surface lisses.

N'importe quel métal peut être coulé, mais l'oxydation peut poser problème. Ce problème est résolu par la fusion et le coulage sous vide, ce qui ajoute à la complexité de l'équipement nécessaire.

Avantages du moulage

Les processus de coulée sont très polyvalents. Les principaux avantages sont :

• Capacités matérielles :La coulée fonctionne avec tous les types de métaux, même si certains nécessitent des précautions contre l'oxydation.
• Coûts d’outillage réduits :Les méthodes de moulage consommables, en particulier le moulage en sable, ont de faibles coûts d'outillage, ce qui les rend économiques pour les petites commandes.
• Capacités de taille : Le moulage peut être utilisé pour créer de très grandes pièces. Des moulages pesant des milliers, voire des dizaines de milliers de livres, sont possibles.
• Peut reproduire des géométries complexes :Le moulage de précision est particulièrement efficace 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 :

• Les délais:Le moulage nécessite des délais de réalisation plus longs en raison de la nécessité de produire et de tester des outils (en particulier pour le moulage en investissement et en moule permanent).
• Des délais de production plus longs :Le processus est complexe et prend du temps, en particulier pour les processus de moules consommables.
• Porosité:La porosité est généralement inévitable dans les pièces moulées, entraînant des défauts internes qui affaiblissent la pièce.
• Inclusions et oxydes :Les inclusions et oxydes 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 matériaux : Il y a généralement plus de déchets de matériaux dans le moulage que dans le forgeage. Les matériaux des canalisations et des contremarches peuvent parfois être récupérés au prix d'un chauffage supplémentaire.

Comment choisir la meilleure méthode

La sélection d'un procédé de formage des métaux nécessite une évaluation de l'application.

1. Quel type de matériel 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 propriétés mécaniques sont requises dans le composant final ?
5. Quel est ton budget?
6. Une finition de surface spécifique est-elle requise ?

Le forgeage est généralement plus rentable, moins coûteux et plus rapide que le moulage, produit des composants plus solides et convient parfaitement aux commandes de petits et grands volumes. Les pièces forgées sont généralement préférées pour les applications nécessitant une résistance élevée à l’usure ou pour les composants censés fonctionner correctement dans des environnements stressants. Cependant, le forgeage n'est peut-être pas la meilleure option pour des composants extrêmement grands et complexes ou si l'application nécessite l'utilisation d'un matériau qui ne peut pas être forgé.

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

En comparaison, les procédés de moulage, en particulier le moulage de précision, sont idéaux pour produire des pièces légères, complexes et à parois minces avec une finition de surface exceptionnelle et des composants plus lourds pesant plus de 100 livres. Mais les défauts sont plus fréquents dans les pièces moulées que dans les pièces forgées, et le processus de création d’outillage prend généralement plus de temps.

Les procédés de moulage 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.