Forgeage

Le forgeage peut améliorer les propriétés mécaniques des pièces métalliques, et une solution de formage des métaux est utilisée sur les pièces critiques en raison de leur fiabilité pour les applications critiques et fortement sollicitées. Le processus de forgeage peut générer rapidement la géométrie du produit final, généralement en un ou quelques coups de marteau. Il en existe deux types : le forgeage à froid comprime le métal à température ambiante, tandis que le forgeage à chaud nécessite un niveau de température très élevé, et le forgeage à chaud peut produire des formes plus complexes que le forgeage à froid.

 

Description

 

Le forgeage peut améliorer les propriétés du métal, notamment sa structure, sa conductivité et sa longévité, et est souvent classé en fonction de la température à laquelle il est réalisé. Le processus de fabrication consiste à marteler, presser ou rouler le métal pour lui donner une forme à l'aide d'équipements tels qu'un marteau, une presse ou une matrice. Le forgeage peut modifier l'écoulement du métal et la structure des grains du matériau. Les pièces métalliques forgées ont donc une résistance et une ténacité exceptionnelles pour les applications très sollicitées et critiques.

 

Types de forgeage

 

Le forgeage du métal est un processus de fabrication crucial qui consiste à façonner une pièce métallique par force de compression. Il peut produire des composants solides, durables et fiables en affinant la structure des grains du métal. Les méthodes de forgeage sont principalement classées en fonction de la température à laquelle le métal est travaillé et de la conception des matrices utilisées.

 

 

• √Forgeage à chaud

Il s'agit de la méthode traditionnelle où le métal est chauffé au-dessus de sa température de recristallisation, qui pour l'acier peut dépasser 1 200 degrés. Cette température élevée rend le métal plus malléable et ductile, lui permettant d'être façonné en géométries complexes avec moins de force. La température élevée empêche l'écrouissage et favorise la formation de nouveaux grains raffinés, ce qui améliore la résistance et la ductilité du matériau. Il présente les avantages suivants :

1. 1. Ductilité améliorée, les températures élevées rendent le matériau plus souple, simplifiant ainsi la formation de pièces complexes.
2. 2. Élimination de l'écrouissage, les métaux durcissent et deviennent souvent cassants par le forgeage à froid, tandis que le forgeage à chaud évite complètement ce problème, ce qui le rend idéal pour les pièces nécessitant une déformation plastique élevée.
3. 3. Affinement de la microstructure, la structure des grains est affinée, conduisant à des propriétés mécaniques améliorées.
4. 4. Formes complexes, ce procédé est idéal pour créer des composants volumineux et complexes en raison de la grande formabilité du métal.

En raison des caractéristiques ci-dessus, le forgeage à chaud est largement utilisé dans les industries de l'automobile, de l'aérospatiale, du pétrole et du gaz et de la machinerie lourde pour produire des composants critiques tels que des vilebrequins, des bielles, des engrenages, des aubes de turbine, des fixations et des pièces structurelles.

 

• √Forgeage à chaud

Le forgeage à chaud est réalisé à une température comprise entre la température ambiante et la température de recristallisation du métal. Pour l'acier, cette plage se situe généralement entre 400 degrés et 950 degrés). Cette méthode constitue un juste milieu entre le forgeage à chaud et à froid. La billette métallique est chauffée par des radiateurs à induction puis forgée dans des matrices fermées. Ce processus nécessite moins de force que le forgeage à froid et offre une meilleure précision que le forgeage à chaud. Il présente les avantages suivants :

1. 1. Propriétés équilibrées, il peut offrir un équilibre entre la précision dimensionnelle du forgeage à froid et la facilité de mise en forme du forgeage à chaud. Contrairement au forgeage à chaud, où une chaleur extrême peut dégrader les propriétés du matériau, le forgeage à chaud équilibre la formabilité et l'intégrité mécanique.
2. 2. Charges d'outillage réduites, les charges d'outillage et de presse sont inférieures à celles du forgeage à froid, et donc le coût de maintenance de l'outillage est également réduit. Cela améliore la qualité de surface et prolonge la durée de vie des matrices de forgeage, réduisant ainsi les coûts d'outillage.
3. 3. Finition de surface améliorée, elle peut donner lieu à une finition de surface plus lisse par rapport au forgeage à chaud en raison d'une réduction du tartre et de l'oxydation.
4. 4. Efficacité énergétique : chauffer le matériau à des températures plus basses nécessite beaucoup moins d'énergie, ce qui signifie des coûts opérationnels réduits et une empreinte carbone plus faible.

Le forgeage à chaud est souvent utilisé pour produire des pièces de précision telles que des engrenages de transmission automobile, des arbres d'essieu et d'autres composants de machines industrielles tels que des roulements, des brides et des composants structurels.

 

• √Forgeage à froid

Les types de pièces forgées peuvent également être classés selon la conception de la matrice, et la conception de la matrice joue un rôle essentiel dans le processus de forgeage, déterminant la forme et la complexité du produit final.

 

• √Le forgeage ouvert-, également connu sous le nom de forgeage libre, consiste à façonner une pièce entre deux matrices plates ou de forme simple qui n'enferment pas complètement le métal. L'opérateur manipule la pièce pour obtenir la forme souhaitée par martelage ou pressage répété. Le forgeage libre ne convient pas à la production de pièces complexes avec des tolérances étroites et nécessite souvent un usinage ultérieur pour atteindre les dimensions finales.

Ce processus peut produire différents types de pièces métalliques telles que des pièces forgées, des pièces de marteau et des pièces moulées, ainsi que des pièces mécaniques à haute -résistance et haute -durabilité telles que des vilebrequins, des bielles et des roulements.

 

• √Fermé-Matriçage

Il est également appelé forgeage par impression-, ce processus utilise deux matrices qui contiennent une-impression prédécoupée de la pièce finale. La pièce à usiner est placée entre ces matrices et une pression est appliquée, forçant le métal à remplir les cavités de la matrice, ce qui présente les avantages suivants :

1. 1. Haute précision et cohérence : Cette méthode produit des pièces avec des tolérances serrées et des formes complexes avec un degré élevé de répétabilité.
2. 2. Propriété mécanique supérieure, il crée une structure de grain raffinée qui suit le contour de la pièce, ce qui se traduit par une résistance, une ductilité et une résistance à la fatigue supérieures.
3. 3. Rentable-, l'inconvénient est que le coût initial de l'outillage est élevé, mais il s'agit d'un processus-rentable pour les grandes séries de production.

Le forgeage en matrice fermée-est largement utilisé dans l'industrie automobile pour des pièces telles que les fusées d'essieu, les bielles et les arbres d'essieu, ainsi que dans l'aérospatiale pour les composants structurels critiques.

 

 

• √Forgeage au rouleau

Le forgeage par rouleaux utilise deux rouleaux cylindriques ou semi-cylindriques opposés avec des impressions rainurées pour façonner une barre ou une billette chauffée. Lorsque la pièce passe entre les rouleaux rotatifs, son épaisseur diminue et sa longueur augmente. Il présente les avantages suivants :

1. 1. Adaptée aux pièces longues, cette solution est très efficace pour produire des pièces longues et minces avec des sections-variables.
2. 2. Excellente structure de grain, il peut produire une structure de grain favorable, entraînant des propriétés mécaniques supérieures.

Ce procédé est souvent utilisé pour fabriquer des composants destinés à l'industrie automobile, tels que des essieux, des ressorts à lames et des arbres coniques, ainsi que des outils à main comme des couteaux.

 

• √Forgeage bouleversé

Le forgeage par refoulement, également connu sous le nom de forgeage, augmente le diamètre d'une pièce en comprimant sa longueur, et ce processus peut être effectué en plusieurs étapes pour créer des géométries complexes. Il présente les fonctionnalités suivantes :

1. 1. Taux de production élevé, il s'agit d'un processus rapide et efficace adapté à une production en grand volume-.
2. 2. Résistance améliorée, ce processus crée un flux de grain continu, ce qui améliore la résistance et la résistance à la fatigue de la pièce.

Le forgeage bouleversé est couramment utilisé pour produire des fixations telles que des boulons et des vis, ainsi que des soupapes de moteur, des accouplements et des tiges de piston pour les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de la construction.

 

Défauts de forgeage et mesure de prévention

 

Le processus de production de forgeage et les équipements de production sont rationalisés, et certains défauts courants subsistent dans la production de masse. Par conséquent, les identifier et les résoudre est crucial pour garantir la qualité et les performances des pièces de performance avec des tolérances serrées pour nos clients.

 

• √Les fissures, elles se retrouvent souvent à la surface des pièces forgées, qui peuvent être liées à de basses températures ou à des contraintes excessives.
• √Les tours, ils se forment lors du pliage, qui est une couture subtile dans la pièce. Cela est souvent dû à un flux de matière insuffisant et à une mauvaise conception des matrices.
• √Fermetures à froid, ce défaut peut créer une couture fragile qui est souvent liée à une chaleur insuffisante. Il s'agit d'un type de défauts de recouvrement, ce qui signifie une faible liaison ou connexion causée par un flux de matériau inapproprié.
• √Les vides, souvent causés soit par une mauvaise conception, soit par des techniques de chauffage inappropriées, qui conduisent souvent à des gaz ou de l'air emprisonnés dans le métal pendant le forgeage, ont un impact sur la résistance et la durabilité de la pièce.
• √Excès de bavure, lors du forgeage, le matériau s'écoule hors des cavités de la matrice.
• √Mauvaise qualité de surface telle que le brunissage, due à un frottement excessif lors du processus de forgeage, aux rayures ou aux empreintes laissées sur la surface des pièces.
• √Une structure de grain inadéquate peut être causée par une mauvaise conception, une chaleur insuffisante, une mauvaise qualité du matériau, ce qui conduit à des motifs de grain inadéquats qui affaiblissent l'intégrité structurelle du métal.

 

Pour vérifier ces défauts pendant le processus de production, certaines techniques CND (tests non destructifs) populaires sont appliquées ci-dessous :

 

 

 

 

 

Toutes les pièces forgées ne nécessitent pas de CND indiqué ci-dessus, et Fabmann peut fournir ces solutions de test à des fins de contrôle qualité. Notre ingénieur qualité peut aider nos clients à identifier les défauts de conception ou les défauts d’un produit avant sa production en série. Notre équipe s'engage à offrir des services de qualité supérieure pour les pièces forgées dans différentes industries, notamment le pétrole et le gaz, telles queattaches PED shérardisées, pétrochimie, infrastructures et construction.