Qu'est-ce qu'un processus de forgeage?
En termes simples, le forgeage est un processus de fabrication où le métal est façonné en appliquant une force de compression, généralement grâce à l'utilisation d'un marteau, d'une presse ou d'une matrice. Contrairement à la coulée, où le métal est fondu et versé dans un moule, le forgeage fonctionne avec du métal solide qui est souvent, mais pas toujours, chauffé pour le rendre plus malléable.
Le principe central de la forge est qu'il affine la structure des grains internes du métal. L'application de la force rompt les impuretés, ferme les espaces vides (porosité) et aligne le flux de grains pour suivre la forme générale de la pièce. Il en résulte un produit fini exceptionnellement fort, dur et fiable.
Les étapes fondamentales du processus de forge
Bien que des techniques spécifiques varient, la plupart des opérations de forgeage suivent ces étapes générales:
1. Préparation du stock: Le processus commence par un morceau de métal appelé "stock" ou "billette", qui est généralement une barre ou un lingot coupé à un volume spécifique.
2. Chauffage (pour le forge chaud / chaud): La billette est chauffée dans une forge ou un four à une température spécifique où elle devient ductile ("plastique") mais reste solide. Cette température varie selon le métal (par exemple, l'acier est souvent chauffé à environ 2200 ° F / 1 200 ° C).
3. Forme: la billette chauffée et malléable est placée sur une dé Une immense force de compression est appliquée:
* Les marteaux fournissent des coups d'impact pour déformer le métal.
* Les presses appliquent une pression progressive et compressée pour façonner le métal.
4. Finition (opérations secondaires): La partie forgée, maintenant appelée «forge», peut subir divers processus secondaires tels que:
* Tranage: l'excès de métal (flash) est coupé.
* Traitement thermique: la pièce est réchauffée et refroidie dans des conditions contrôlées pour atteindre les propriétés souhaitées comme une dureté ou une résistance accrue.
* Usinage: des dimensions et des finitions précises sont obtenues par broyage ou broyage.
* Traitement de surface: des processus comme le dynamitage ou la peinture de tir sont appliqués pour la résistance et l'apparence de la corrosion.
Types clés de processus de forge
Le forgeage est classé en fonction de la température du métal et du type d'équipement utilisé.
1. Par température
Forge à chaud: le type le plus courant. Le métal est chauffé au-dessus de sa température de recristallisation. Cela empêche le durcissement de la contrainte, permet un changement de forme significatif et nécessite moins de force. Il produit des pièces avec une résistance supérieure et est idéale pour la production à haut volume.
Forge à froid: le métal est façonné à température ambiante ou proche. Ce processus augmente la résistance du métal par le durcissement des contraintes (également appelé durcissement du travail) et offre une excellente finition de surface et une précision dimensionnelle. Cependant, il nécessite un équipement plus puissant et est limité dans la quantité de métal qui peut être déformé. Les exemples incluent les ongles, les boulons et les rivets.
Forge chaud: conduit en dessous de la température de recristallisation mais au-dessus de la température ambiante. Il offre un équilibre entre les avantages du forgeage chaud et froid, offrant une meilleure précision que la forge à chaud et nécessitant moins de force que le forge à froid.
2. Par équipement / technique
Forge en die (forgeage gratuit): La pièce est comprimée entre deux matrices plates ou simples qui ne joignent pas le métal. L'opérateur doit repositionner la pièce pour atteindre la forme souhaitée. Il est utilisé pour de grandes formes simples comme les arbres, les anneaux et les cylindres.
Forge en die fermée (forge de die): La billette chauffée est placée dans une paire de matrices qui contiennent une impression précoce de la forme de la pièce souhaitée. Les matrices sont réunies, forçant le métal à remplir les cavités. C'est ainsi que des pièces complexes et de haute précision comme les bielles et les clés sont fabriquées. L'excès de métal forme "flash" qui est plus tard coupé.
Forgeage des rouleaux: une barre ronde ou plate est passée à travers deux rouleaux de forme spéciale qui réduisent progressivement sa coupe transversale et augmentent sa longueur pour former une partie comme un ressort à feuilles ou une poignée de hache.
Applications communes des pièces forgées
Les composants forgés sont essentiels dans les industries où l'échec n'est pas une option:
Automobile: vilebrequin, bielles, engrenages, essieux
Aérospatial: turbines en moteur à réaction, composants du train d'atterrissage, pièces structurelles
Industriel: arbres géants pour turbines, engrenages, vannes et raccords à haute pression
Outils: clés, marteaux, pinces et instruments chirurgicaux
Militaire et défense: composants des armes à feu, des réservoirs et des missiles
En résumé, le forgeage est un processus fondamental de travail des métaux qui transforme un simple morceau de métal en une composante à haute intégrité à haute résistance en appliquant stratégiquement la force pour améliorer sa structure très interne. C'est le processus de choix pour fabriquer les pièces métalliques les plus critiques et les plus chargées au monde.
