Martins-pilons expliqués : types, conception et fonctionnement pour la forge moderne

Qu'est-ce qu'un martin-pilon ?

Les martins-pilons sont des marteaux de forge mécaniques qui utilisent une source d'énergie électrique ou de la vapeur pour lever le marteau en préparation du frapement et l'accélérer sur le travail en cours de martelage. Aussi appelés « Marteaux de forge à matrice ouverte ». Utilisés par forgerons, couteliers, métallurgistes, fabricants depuis la fin des années 1880, ayant remplacé les martins à trébuchet.

Conception et fonctionnement

Un martin-pilon typique se compose d'un chassis, d'une enclume, et d'un bélier alternatif tenant une tête de marteau ou une matrice. La pièce est placée sur l'enclume ou matrice inférieure et la tête ou matrice supérieure frappe la pièce.

Le martin-pilon descend directement du marteau à trébuchet, différant en ce qu'il stocke l'énergie potentielle dans un arrangement de liaisons mécaniques et ressorts, dans l'air comprimé, ou la vapeur, et par le fait qu'il accélère le bélier sur la course descendante.

Cela fournit plus de force que de simplement laisser le poids tomber. Prédécesseurs comme marteaux à trébuchet, marteaux à chute vapeur, marteaux à planche ou sangle, utilisaient la source d'énergie pour lever le bélier ou la tête, mais la laissaient tomber uniquement sous la gravité.

Les martins-pilons sont classés par le poids des parties mobiles agissant directement sur la pièce. Cela inclut le poids des parties pouvant consister en matrice supérieure, bélier, bras de liaison mécaniques et ressort(s) ou bélier, piston, bielles associées. Les éléments de conception spécifiques sont dictés par la source d'énergie. Le plus grand martin-pilon était à vapeur et classé à 125 tonnes courtes (113 t).

Types de martins-pilons

Il existe divers types de martins-pilons de forge largement utilisés sur le marché.

• Marteaux pneumatiques
• Marteaux à vapeur ou air
• Marteaux helve (à bras)
• Marteaux hydrauliques
• Marteaux à levier-ressort

1. Martin-pilon pneumatique

Les martins-pilons pneumatiques sont une forme typique de dispositif mécanique qui porte le cylindre dans lequel le piston travaille. Ce piston est connecté à l'arbre principal du moteur via un manivelle et bielle. Un levier manuel actionne la vanne d'air.

La vanne d'air est fournie par les différents cylindres. Un autre piston travaille dans le cylindre qui porte le masselot (tup) à son bas et coulisse dans guides fixes. Pour faire bouger le masselot, le piston dans le cylindre descend pour créer le vide au-dessus du piston dans l'autre cylindre. Cela crée un effet d'aspiration sur le piston faisant lever le masselot.

Vers la fin de la course montante du piston dans le cylindre, l'air est forcé d'un cylindre à l'autre où il est compressé par la course montante. Cela force le piston et fait descendre le masselot à haute vélocité. L'opération se répète régulièrement pour obtenir les coups requis.

2. Martin-pilon à vapeur ou air

Un marteau à vapeur est celui qui peut être actionné par effet de vapeur ou air comprimé. Inclut : bélier mobile, tige, piston, outil de levage, cylindre double-effet haute pression, chassis/enveloppe, enclume.

Ce sont marteaux de forge où la vapeur entre initialement puis au bas du cylindre ; le piston se lève avec les autres parties mobiles. Force ~3 m/s, masse parties mobiles ~5000 kg.

Quand coup requis, le levier s'énergise automatiquement où la vanne coulissante supérieure s'ouvre pour recevoir vapeur au-dessus du cylindre et vapeur d'échappement en bas. Ainsi coups obtenus.

3. Martin-pilon helve (à bras)

Un marteau helve aussi appelé marteau à trébuchet ou bascule, est un énorme marteau motorisé. Ce sont marteaux de forge où plus d'un marteau helve est installé dans une forge = moulin à marteaux.

Normalement levés par une came puis soudainement relâchés pour laisser tomber la force de gravité. Marteaux helve sont dispositifs mécaniques principalement actionnés hydrauliquement par roue à eau.

Utilisés pour transformer les loupes de fer en barres de fer plus travaillables dans les forges d'affinage.

4. Martin-pilon hydraulique

Les marteaux hydrauliques aussi appelés presses hydrauliques utilisent 200 à 300 fois la pression atmosphérique d'huile dans un cylindre hydraulique. Presses hydrauliques pour forgés lourds : une presse et un entraînement hydraulique. Taux production plus rapide vs autres forgeages marteau par action de pressage unique.

Le marteau hydraulique a faible bruit et vibration car vitesse, basse pression, course matrice, sont contrôlées automatiquement. Presses 75 000 tonnes courantes. Forges 1 000 à 10 000 tonnes. Majoritairement pour production écrous, boulons, vis, rivets.

5. Marteau à levier-ressort

Type assez léger de marteaux-pilons, mostly pour petits forgés. Chassis lourd avec projection verticale au sommet = logement pour roulement où ressort laminé oscille.

Deux extrémités du ressort : l'une porte bielle, l'autre masselot (tup) vertical. Masselot porte poids et bouge verticalement dans guides fixes.

Bielle attachée à une chape excentrique à son bas. Chape excentrique connectée à roue à manivelle qui actionne le marteau et presse la pédale vers le bas.

Cela fait tourner la chape via la roue à manivelle et le ressort laminé oscille dans le roulement. Cette oscillation continue fait bouger le masselot haut/bas. Donc coups fournis sur le travail. Levier manuel actionné pour régler course bielle et intensité des coups.