Procédé de forgeage : types, opérations, applications, avantages et inconvénients

Le forgeage est un procédé de formage des métaux dans lequel le métal est chauffé et une force est appliquée de manière à obtenir la forme désirée. C'est essentiellement un procédé de travail à chaud où la pièce est chauffée jusqu'à l'état plastique et la force est appliquée manuellement ou par presse selon les besoins. Cette force est de nature compressive, ce qui est la exigence fondamentale du forgeage. Parfois, l'opération de forgeage est réalisée sans application de chaleur, on parle alors de forgeage à froid. De nos jours, le forgeage est utilisé dans toutes les industries de fabrication.

Qu'est-ce que le procédé de forgeage ?

Opérations principales

Le forgeage comprend principalement deux opérations selon la force appliquée :

1. Étirage (Drawing Down)

L'étirage est un processus d'allongement de la longueur et de réduction de la section transversale de la pièce. En termes simples, la longueur de la pièce augmente tandis que sa section transversale diminue. Dans ce processus, une force compressive est appliquée dans une direction perpendiculaire à l'axe de longueur. Si une force de traction est appliquée pour modifier la longueur parallèlement à son axe, ce processus est appelé filage.

2. Emboutissage (Upsetting)

L'emboutissage est l'opération inverse de l'étirage. La longueur de la pièce diminue et sa section transversale augmente. Une force compressive est appliquée dans une direction parallèle à l'axe de longueur.

Types de forgeage

Le forgeage peut être classé de la manière suivante :

1. Selon la température

a. Forgeage à chaud : La pièce est chauffée au-dessus de sa température de recristallisation avant l'application de la force. La température de recristallisation de la plupart des métaux est environ la moitié de leur température de fusion.

b. Forgeage tiède : Réalisé à une température d'environ 40 % du point de fusion.

c. Forgeage à froid : Effectué à température ambiante. Ce procédé confère les meilleures propriétés mécaniques parmi tous les procédés de forgeage.

2. Selon l'arrangement des moules

a. Forgeage à moule ouvert : Utilise des moules plats ou sans moule. C'est principalement un procédé de forgeage à chaud où la pièce chauffée est martelée pour obtenir la forme désirée. Ce procédé produit des pièces brutes.

b. Forgeage à moule fermé : Utilise un ensemble de moules à empreinte pour produire la forme désirée sur la pièce. La plupart de ces pièces ne nécessitent aucune finition. Ce procédé requiert une force plus élevée.

3. Selon l'équipement de forgeage

a. Forgeage au marteau (Smith forging) : Méthode traditionnelle de formage des métaux. C'est un forgeage à moule ouvert où la pièce est placée sur une enclume fixe et un marteau frappe et déforme la pièce. La force est appliquée manuellement ou par marteaux mécaniques.

b. Forgeage par chute (Drop Forging) : Réalisé dans des moules à empreinte fermés. Un marteau automatique applique la force par une série de chocs. Une force soudaine est utilisée.

c. Forgeage par presse (Press Forging) : Similaire au forgeage par chute, mais utilise une force de compression continue appliquée par une presse hydraulique. Ce procédé augmente la longueur et diminue la section transversale de la pièce.

d. Forgeage mécanique (Machine Forging) : Procédé d'emboutissage où la section transversale de la pièce augmente et sa longueur diminue.

Avantages et inconvénients

Avantages :

• Le forgeage donne des produits plus résistants que le moulage.
• La résistance à la fatigue et au fluage des pièces forgées est supérieure.
• Les pièces forgées ont de meilleures propriétés mécaniques.
• Coût d'exploitation faible.
• Ce procédé ne nécessite pas d'opérateur hautement qualifié.
• Une grande variété de formes peut être réalisée.

Inconvénients :

• Coût initial élevé pour les grosses presses de forgeage.
• Opérations de finition secondaires requises pour le forgeage à chaud.
• Impossible de produire des formes complexes.
• Taille limitée par la capacité de la presse.
• Les métaux fragiles ne peuvent pas être forgés.

Applications du forgeage :

• Les produits forgés sont utilisés dans pratiquement toutes les industries mécaniques.
• Rotors de turbines, rotors de générateurs, etc. sont des pièces forgées.
• Grâce à leur haute résistance à la fatigue, la plupart des pièces mobiles comme vilebrequins, arbres à cames, engrenages sont réalisés par forgeage.
• Le forgeage à froid produit ciseaux, boulons, etc.
• Largement utilisés dans la fabrication d'outils à main et de quincaillerie.
• Utilisé dans la construction navale pour diverses structures.

Voici tout ce qu'il faut savoir sur le procédé de forgeage, ses opérations, types, applications, avantages et inconvénients. Pour toute question, commentez ci-dessous. Partagez cet article si vous l'avez apprécié. Abonnez-vous pour plus de contenu technique. Merci de votre lecture.