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Procédés de forgeage : forgeage libre, matrice fermée, anneau laminé, à froid et refoulement
Le poids de la pièce, sa forme et la quantité annuelle déterminent le procédé, et le procédé détermine quels fournisseurs peuvent chiffrer. Servez-vous de cette page pour affiner votre choix, puis envoyez le plan et nous recherchons des fournisseurs.
Comparaison des procédés
Les plages sont typiques, pas des limites. Chaque fournisseur ne couvre qu'une partie de chaque plage.
| Procédé | Ce qu'il produit | Taille type | Tolérance type | Coût d'outillage | Quantité adaptée |
|---|---|---|---|---|---|
| Forgeage libre | Arbres, blocs, disques, manchons et barres à gradins formés entre des matrices plates ou simples. | D'environ 5 kg à plus de 50 t | Surépaisseur d'usinage de quelques mm par côté | Faible. Matrices plates et en V standard | 1 à quelques centaines |
| Matrice fermée | Formes proches de la cote finale comme bielles, brides, ébauches d'engrenages, chapes et leviers. Le métal remplit une empreinte taillée dans les matrices. | D'environ 0.1 à 250 kg | Environ ±0.5 à ±1.5 mm, plus 3 à 7° de dépouille | Élevé. Un jeu de matrices par référence | De quelques centaines à des centaines de milliers |
| Anneau laminé sans soudure | Anneaux, bagues de roulement, couronnes d'orientation et ébauches de brides. Une ébauche percée est laminée à la cote. | Diamètre extérieur d'environ 100 mm à plusieurs mètres | Surépaisseur d'usinage de quelques mm | Faible. Principalement des galets standard | 1 à des milliers |
| Forgeage à froid et à tiède | Petites pièces rondes comme arbres, éléments de fixation, pièces cannelées et ébauches d'engrenages, formées à température ambiante ou proche. | De quelques grammes à quelques kg | Environ ±0.05 à ±0.25 mm | Élevé. Outillage multipostes | Dizaines de milliers et plus |
Forgeage libre
Le métal est pressé ou martelé entre des matrices plates ou de forme simple et tourné entre les coups. L'opérateur façonne la pièce pas à pas, si bien qu'aucune matrice n'est taillée pour la référence.
- Idéal pourArbres, blocs, disques, manchons et barres à gradins. Pièces uniques et petites séries, et pièces trop grandes pour une matrice fermée.
- Taille typeD'environ 5 kg à plus de 50 t.
- ToléranceSurépaisseur d'usinage de quelques mm par côté sur les petites pièces, davantage sur les grandes.
- OutillageMatrices plates et en V standard. Le délai dépend de la matière et du temps de four, pas de l'outillage.
- À surveillerLa forme forgée est brute, prévoyez donc plus d'usinage qu'en matrice fermée. Pour les grands arbres et les pièces sous pression, demandez le taux de corroyage.
- À indiquer dans la demandeCotes finies ou ébauchées, alliage, traitement thermique, poids brut de forge, quantité et essais exigés.
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- Forgeage libre ou matrice fermée : lequel choisir
Forgeage en matrice fermée
Un lopin chauffé est pressé ou martelé dans une empreinte taillée dans deux matrices. Le métal remplit l'empreinte et l'excédent s'échappe sous forme de bavure, qui est ensuite ébarbée.
- Idéal pourBielles, brides, ébauches d'engrenages, chapes, leviers et corps de vannes, de quelques centaines à des centaines de milliers par an.
- Taille typeD'environ 0.1 à 250 kg.
- ToléranceEnviron ±0.5 à ±1.5 mm, plus 3 à 7° de dépouille.
- OutillageUn jeu de matrices par référence. Il se paie une fois et son coût dépend de la taille et de la complexité de la pièce.
- À surveillerCoût et délai des matrices. Sous quelques centaines de pièces par an, le forgeage libre ou l'usinage dans la barre peuvent coûter moins. La bavure et les chutes ajoutent souvent 20 à 40% au poids de départ.
- À indiquer dans la demandePlan de la forme forgée ou de la pièce finie, poids, quantité annuelle, alliage, et qui paie les matrices et en est propriétaire.
Forgeage d'anneaux laminés sans soudure
Un disque percé est chauffé puis comprimé entre un mandrin rotatif et un galet d'entraînement. La paroi s'amincit et le diamètre augmente. Des galets profilés donnent des anneaux à profil.
- Idéal pourBagues de roulement, couronnes d'orientation, ébauches de brides et couronnes dentées, ainsi que les anneaux de turbines et d'appareils à pression.
- Taille typeDiamètre extérieur d'environ 100 mm à plusieurs mètres.
- ToléranceSurépaisseur d'usinage de quelques mm.
- OutillagePrincipalement des galets standard. Les anneaux à profil peuvent exiger des galets spéciaux.
- À surveillerSans soudure signifie aucune soudure, et les fibres suivent la circonférence de l'anneau. Chaque laminoir a ses limites de diamètre, de hauteur et de paroi : comparez DE, DI et hauteur à la plage du fournisseur.
- À indiquer dans la demandeDE, DI et hauteur bruts de forge ou finis, profil le cas échéant, alliage, traitement thermique et essais.
Forgeage à froid et à tiède
Le forgeage à froid forme le métal à température ambiante. Le forgeage à tiède le chauffe à quelques centaines de degrés, encore en dessous de la plage du forgeage à chaud. Les deux utilisent un outillage multipostes et tournent en grande série.
- Idéal pourÉléments de fixation, petits arbres, pièces cannelées, douilles et ébauches d'engrenages. Formes simples, le plus souvent rondes.
- Taille typeDe quelques grammes à quelques kg.
- ToléranceEnviron ±0.05 à ±0.25 mm, avec une surface propre.
- OutillageCoût élevé. Matrices multipostes pour chaque référence.
- À surveillerLes efforts de formage élevés limitent le procédé aux alliages déformables comme l'acier faiblement ou moyennement allié au carbone, l'aluminium et certains inox. Sous quelques dizaines de milliers par an, l'outillage est rarement amorti.
- À indiquer dans la demandePlan, alliage, quantité annuelle, tolérance sur les diamètres critiques et traitement thermique éventuel.
Refoulement
L'extrémité d'une barre chauffée est serrée puis poussée dans l'axe, de sorte qu'elle devient plus courte et plus épaisse. Le procédé forme des têtes et des brides sur des pièces longues et fines.
- Idéal pourTêtes de boulons, arbres à bride ou à collerette, tiges de soupapes et bouts d'essieux.
- Taille typeDépend de la refouleuse. Demandez à chaque fournisseur sa plage de diamètres de barre.
- ToléranceProche de la matrice fermée sur la partie refoulée. La partie en barre garde la tolérance du produit de départ.
- OutillageMatrices de serrage et outils de refoulement pour chaque pièce.
- À surveillerLa longueur de barre non guidée par rapport à son diamètre limite ce qui peut être refoulé en une course, si bien qu'une tête longue peut exiger plusieurs étapes.
- À indiquer dans la demandeDiamètre de barre, taille de la tête ou de la bride, longueur totale, alliage et quantité.
Choisir un procédé
Partez de la forme et de la quantité annuelle. Ce sont des règles pratiques. Les cas limites sont fréquents, c'est pourquoi les fournisseurs lisent le plan avant de chiffrer.
- Forme d'anneau, toute tailleAnneau laminé sans soudure. Un anneau découpé dans une tôle ou une barre gaspille de la matière et coupe les fibres.
- Petite pièce ronde, dizaines de milliers par anForgeage à froid ou à tiède. La tolérance serrée et le peu d'usinage amortissent l'outillage.
- Pièce longue et fine avec une tête ou une brideRefoulement, qui forme la tête à partir de l'extrémité de la barre.
- Jusqu'à environ 250 kg, quelques centaines de pièces par an ou plusMatrice fermée. Forme proche de la cote finale et jeu de matrices réparti sur la série.
- Pièce unique, très grande ou sous quelques centaines par anForgeage libre. Pas de matrice propre à la pièce et surépaisseur d'usinage plus importante.
Questions sur les procédés de forgeage
Comment savoir de quel procédé de forgeage ma pièce a besoin ?
Le poids, la forme et la quantité annuelle en décident. Les anneaux relèvent du laminage d'anneaux, et les petites pièces rondes par dizaines de milliers du forgeage à froid ou à tiède. Les pièces de taille moyenne, à partir de quelques centaines, relèvent de la matrice fermée, et les pièces uniques ou très grandes du forgeage libre. En cas de doute, choisissez « Not sure » dans le formulaire et envoyez un plan.
Un même fournisseur peut-il maîtriser plusieurs procédés ?
Certaines forges en exploitent deux ou plus, par exemple la matrice fermée avec le forgeage libre, ou le forgeage libre avec le laminage d'anneaux. Peu les exploitent tous. Nous sélectionnons selon le procédé dont votre pièce a besoin, vous n'avez donc pas à savoir qui fait quoi.
Le forgeage est-il toujours préférable à l'usinage dans la barre ?
Non. Le forgeage est rentable lorsque la pièce subit des charges de fatigue ou de choc, lorsque la plus grande partie de la barre finirait en copeaux ou lorsque le volume amortit l'outillage. Pour quelques pièces de forme simple, tailler dans la barre est souvent moins cher.
Quelle est la différence entre forgeage à chaud, à tiède et à froid ?
Le forgeage à chaud porte l'acier à environ 1100 à 1250 °C. Le forgeage à tiède travaille à quelques centaines de degrés et le forgeage à froid à température ambiante. Plus c'est chaud, plus les pièces peuvent être grandes et plus la surépaisseur d'usinage augmente. Plus c'est froid, plus la tolérance est serrée et l'état de surface meilleur, mais les pièces sont plus petites et l'outillage plus coûteux.
Vous ne savez pas de quel procédé votre pièce a besoin ?
Choisissez « Not sure » dans le formulaire et envoyez le plan, le poids et la quantité annuelle. Nous retenons 3 fournisseurs au maximum et répondons dans un délai de 24 heures ouvrées.