Forgeage

Le forgeage est un procédé de fabrication qui forme le métal à l’aide de forces de compression et d’un marteau, le plus souvent un marteau-pilon, ou d’une matrice. On utilise le marteau pour délivrer un « coup », et le processus de forgeage est classé en fonction de la température : forgeage à froid, à chaud ou mi-chaud. Lors du travail à des températures plus élevées, un métal est chauffé, généralement dans une forge.

À l’heure actuelle, on effectue le forgeage industriel avec des presses ou des marteaux à air comprimé, électrique, hydrauliques ou à vapeur. Il ne s’agit pas de marteaux ordinaires, ils sont équipés de poids alternatifs de milliers de livres. Dans les forges d’art, des marteaux-pilons plus petits présentent des poids alternatifs de 500 livres (230 kg) ou moins, tandis que les presses hydrauliques sont monnaie courante. Avec le développement d’outils plus pratiques et puissants, les marteaux à vapeur sont pratiquement obsolètes, bien que parfois encore utilisés.

Le forgeage est aujourd’hui une industrie majeure à travers le monde, et il s’agit de l’un des processus de métallurgie les plus anciens connus, effectué par des forgerons depuis des millénaires. Traditionnellement, on fabriquait des produits tels que les outils manuels, les bijoux, les ustensiles de cuisine, la quincaillerie et les armes tranchantes par forgeage. Depuis la révolution industrielle, on emploie le forgeage lorsqu’une pièce requiert une grande résistance, et généralement lorsqu’elle est usinée en pièce finie. Bien que les pièces forgées soient généralement plus résistantes que les pièces moulées ou usinées équivalentes, des dépenses en capital considérables sont nécessaires pour l’exploitation des fourneaux, de la machinerie, de l’outillage, des installations et pour le personnel.

La température joue un rôle essentiel dans le forgeage, même si les processus mentionnés ci-dessus peuvent être effectués à différentes températures. On les classe comme étant au-dessus ou au-dessous de la température de recristallisation, et dans l’une des trois catégories suivantes : forgeage à chaud, à froid ou mi-chaud. Le forgeage à chaud est plus rapide et précis, tandis que le forgeage à froid résulte généralement en l’écrouissage de la pièce.

 

Les trois classes principales du procédé de forgeage

Il existe trois classes principales de processus de forgeage :

• L’étirage signifie que la longueur augmente alors que la section transverse diminue.
• Le refoulement signifie que la longueur diminue alors que la section transverse augmente.
• L’accostage en matrice de compression fermée signifie qu’un flux multidirectionnel est créé.

 

Découvrez tous les sous-procédés de forgeage

Forgeage à chaud automatique, blooming, forgeage par matrice d’impression, forgeage à matrice ouverte, forgeage par compression, forgeage par roulage, martelage et refoulement sont les processus de forgeage les plus courants.
 

• Le forgeage à chaud automatique implique d’insérer des barres en acier de la longueur du laminoir (généralement de 7 m [23 pieds] de long) dans une extrémité de la machine à température ambiante, et les produits forgés à chaud sortent de l’autre côté.
• Le blooming est la déformation successive d’une barre sur sa longueur à l’aide d’une forge d’estampage à matrice ouverte. Ce processus s’emploie pour travailler une pièce de matière première à une épaisseur souhaitée.
• Le forgeage à matrice ouverte et par matrice d’impression (également appelé à matrice fermée) sont également considérés comme des processus d’estampage, ce qui signifie qu’un marteau est soulevé, puis « lâché » sur la pièce à usiner pour la déformer selon la forme de la matrice. Comme leurs noms l’indiquent, la différence entre ces deux méthodes dépend de la forme de la matrice : la matrice ouverte n’enveloppe pas totalement la pièce à usiner, contrairement à la matrice fermée.
• Contrairement à l’impact quasi immédiat du forgeage à l’aide d’un marteau-pilon, le forgeage par compression implique une application lente de pression ou de force continue. Le forgeage par compression peut s’employer à chaud ou à froid, et la durée pendant laquelle les matrices sont en contact avec la pièce à usiner est mesurée en secondes, contrairement aux millisecondes du forgeage à l’aide d’un marteau-pilon.
• Le forgeage par roulage est un processus de forgeage où des pièces arrondies ou plates voient leur épaisseur réduite et leur longueur augmentée.
• Le martelage est un processus de forgeage dans lequel les dimensions d’une pièce à usiner sont modifiées à l’aide de matrices dans lesquelles la pièce à usiner est forcée. Généralement considéré comme un processus à froid, le martelage peut toutefois également être effectué à chaud.
• Le refoulement, également appelé forgeage par refoulement, augmente le diamètre de la pièce à usiner en compressant sa longueur. Il s’agit du processus de forgeage le plus largement utilisé si l’on se réfère au nombre de pièces produites. Soupapes de moteur, raccords, boulons, vis et autres fixations sont quelques exemples des pièces courantes produites à l’aide du processus de refoulement.