Qu'est-ce que le processus de formage de l'acier

En bref, le processus de formage de l'acier couvre un groupe de processus de fabrication qui remodèlent les pièces métalliques grâce à une combinaison de forces mécaniques appliquées. Ces processus préservent normalement la masse et l’intégrité du matériau à mesure qu’il modifie sa configuration ; ainsi, le formage des métaux est un processus critique pour la production de composants industriels.

Ces pièces comprennent celles utilisées dans les applications automobiles, les matériaux de construction, les composants aérospatiaux et de nombreux biens de consommation.

Différence entre le moulage par travail à chaud et par travail à froid

Qu’est-ce que le travail à chaud ?

Le travail à chaud est un processus de travail des métaux dans lequel le métal est déformé plastiquement à une température supérieure au point auquel il commence à se reformer en de nouveaux grains. À la température correspondante, le métal à travailler est travaillé plastiquement, ce qui minimise la formation de fissures lors du travail à chaud lors du travail du métal.

Avantages:

• Une bonne ductilité permet des déformations importantes.
• Réduction des contraintes résiduelles.
• La recristallisation dynamique confère des propriétés matérielles uniformes.

Inconvénients :

• Son chauffage nécessite de grandes quantités d’énergie.
• Il existe un risque d'oxydation de la surface et des dépôts de tartre peuvent également se produire.
• Donne un contrôle dimensionnel moins précis.

Qu’est-ce que le travail à froid ?

L'écrouissage ou mise en forme du métal est en dessous de sa température de recristallisation, généralement à température ambiante.

Avantages :

• Finition de surface et précision dimensionnelle améliorées :
• Augmentation de la résistance grâce à l'écrouissage.
• Économise sur les coûts de chauffage.

Inconvénients :

• Déformation limitée due à une diminution de la ductilité.
• Usure plus importante des outillages, ainsi que risque de fissuration.
• Nécessite des forces beaucoup plus importantes que le travail à chaud.

Types de processus de formage de l'acier

En fonction du type de contrainte appliquée, le processus de tôlerie peut être largement divisé en : formage sous contrainte de compression, formage sous contrainte de traction et autres processus de formage de l'acier.

Formation de contraintes de compression :

La formation de contraintes de compression est le processus d'application de charges de compression pour modifier la forme du métal. Il convient aux matériaux pouvant supporter des déformations élevées sans se casser. Voici les principaux processus présents dans la formation de contraintes de compression :

Roulement: 

L'épaisseur du métal est réduite ou sa section transversale est modifiée en le faisant passer à travers une ou plusieurs paires de rouleaux rotatifs.

Types : ·

• Laminage à chaud : ce laminage est effectué au-dessus de la température de recristallisation. Il est particulièrement adapté à l'acier de construction et à la production de masse.
• Laminage à froid : la pièce est soumise à un laminage à froid à température ambiante, ce qui entraîne une finition de surface améliorée et une tolérance dimensionnelle plus stricte.

Application:

• Outil pour la production de tôles, plaques, barres, etc.
• Utilisé pour fabriquer des panneaux de carrosserie automobile et des pipelines.

Avantages :

• Efficace pour une production à grande échelle.
• Propriétés mécaniques uniformes dans tout le matériau.

Extrusion

L'extrusion est le processus par lequel le métal est appliqué à travers une matrice pour produire des objets de section fixe.

Types d'extrusion :

• Extrusion directe : le métal est forcé à travers la matrice dans le même mouvement que la pression appliquée.
• Extrusion indirecte : La filière se dirige vers le métal stationnaire.
• Extrusion à froid : réalisée à température ambiante pour une plus grande résistance du matériau.
• Extrusion à chaud : réalisée à haute température pour les matériaux à faible ductilité.

Applications :

• Profilés en aluminium extrudé pour utilisation dans les cadres de fenêtres et de portes.
• Tubes en cuivre pour usages électriques et plomberie.

Avantages :

• Cette fabrication de formes extrêmement compliquées avec une grande précision.
• Peu de déchets sont générés lors de la production.

Formage de matrices

Le formage est le processus de remodelage des métaux en les pressant dans un moule ou une matrice, sous la forme de la matrice.

Processus:

• Un flan métallique est placé sur le dé.
• La force est appliquée par la presse pour façonner le flan.

Applications

• Fabrication de pièces de carrosserie automobile.
• Production d'appareils électroménagers et de conteneurs.

Avantages

• Idéal pour la production en grand volume.
• Permet d'obtenir des formes cohérentes et reproductibles.

Forgeage

Le forgeage est le processus de modification de la forme et de la structure interne du métal en appliquant une force de compression locale (martelage, compression, etc.). C’est l’une des techniques de formage des métaux les plus anciennes.

Types de forge :

• Formage à ciel ouvert : En travail à jour, le métal est travaillé sans être entièrement enfermé dans la matrice.
• Formage en matrice fermée : En travail fermé, le métal est entièrement enfermé dans une matrice, donnant des formes nettes et précises à la pièce formée.
• Roulement sans soudure : utilisé pour fabriquer des bagues et des cylindres sans coutures.

Application:

• Composants aérospatiaux tels que les pales de turbine.
• Vilebrequins et engrenages automobiles.

Avantage:

• Composants solides.
• Porosité réduite du matériau.

Indentation

L'indentation fait référence au fait d'appuyer sur la surface d'un métal afin de créer des motifs, des textures ou des marques sans couper ni enlever de matière.

Processus:

• L'outil ou le rouleau serait pressé contre la surface métallique avec une force élevée.
• Au fur et à mesure que l'outil passe, des motifs ou des textures sont créés sur la surface.

Applications :

• Une finition décorative pour les éléments architecturaux.
• Texturation de surface pour améliorer l'adhérence des outils.

Avantages:

• Ajoute une utilité fonctionnelle ou esthétique sans enlèvement de matière.
• Simple et économique sur certains modèles.

Formation de contraintes de traction

Les matériaux métalliques subiront une déformation plastique sous contrainte de traction, et la section transversale du matériau diminuera progressivement tandis que la longueur augmentera. La formation de contraintes de traction profite de cette propriété et façonne le métal en contrôlant avec précision la contrainte de traction.

Étirage

Matériau tiré sur la longueur d’une pièce métallique pour la rendre plus grande, plus fine et plus allongée.

Processus:

• Pièce supportée sur le chant.
• Tiré jusqu'à ce que l'allongement souhaité soit atteint. Applications :
• Utilisé dans la fabrication de panneaux de fuselage d’avions.
• Formage de pièces de carrosserie automobile telles que des surfaces lisses.

Avantages :

• Composants produits avec une très bonne finition de surface.
• Il est possible de contrôler avec précision l’épaisseur et la forme.

Expansion

L'expansion consiste à agrandir le diamètre d'une pièce creuse telle qu'un tube ou une coque par application d'une contrainte de traction.

Processus:

• En expansion de l'intérieur, la pièce creuse est dilatée soit par une pression interne, soit par des moyens mécaniques.
• La pression appliquée provoque une expansion radiale du matériau.

Applications :

• Production par collecteur ou pipeline
• Récipients sous pression Production de composants pour systèmes CVC

Avantages:

• Excellent pour la production continue de composants de cylindres
• Expansion uniforme de l’épaisseur de paroi

Encastrement

Il fait référence à un évier ou à un renfoncement dans une surface métallique en introduisant des contraintes de traction sur une zone spécifique.

Processus:

• Une partie de la surface métallique est abaissée, créant ainsi une zone en retrait.
• Les outils de façonnage ou les matrices contrôlent le processus.

Applications :

• La production de composants avec des poches ou des rainures.
• La production de coffrets et boîtiers électriques.

Avantages :

• Façonnage localisé sans incidence sur le reste de l'œuvre.
• Très efficace dans la fabrication de profils de surfaces complexes.

Formation de contraintes combinées

Dans la méthode de formation de contraintes combinées, les contraintes de traction et de compression sont appliquées simultanément pour les formes complexes et les propriétés idéales des matériaux.

Procédure:

• Les forces de traction et de pression sont appliquées simultanément dans la pièce.
• Cette combinaison d’intégration peut créer une mise en forme multidimensionnelle.

Application:

• production de composants façonnés pour les unités automobiles et aérospatiales.
• fabrication de récipients sous pression et de réservoirs de stockage.

Avantages:

• Atteint le bon équilibre entre résistance et ductilité.
• facilite la fabrication de conceptions complexes.

Autres procédés de formage de l'acier

Méthodes de formage des métaux : Le formage de l’acier comprend une variété de processus autres que la compression et la tension. Ces « autres » processus peuvent tous être exécutés dans diverses configurations et ont certaines applications présentant des avantages distincts. Contient les catégories suivantes.

Tonte

Le cisaillement est un processus de découpe qui sépare les tôles sans former de copeaux ni utiliser de techniques de fusion.

Processus:

• Une pièce est placée entre une lame fixe et une lame mobile.
• Une force élevée est appliquée pour couper le matériau le long d’une ligne droite.

Applications :

• Couper les feuilles en petits morceaux pour une manipulation facile.
• Préparation du flan pour les processus de formage ultérieurs.

Avantages:

• Rapide et adapté à la production de masse.
• Très peu de gaspillage de matériaux.

Pliage

Le pliage est le processus de remodelage du métal pour l'adapter à des angles ou des courbes spécifiques en exerçant une force le long d'un axe droit.

Opération:

• La pièce est placée sur une matrice ou un outil de pliage, un poinçon appuie avec force sur l'outil de pliage, créant l'angle souhaité.

Applications :

• Fabrication de supports, de cadres et d'enceintes, et usines de tuyaux et de structures.

Avantages :

• Le processus conserve l’intégrité du matériau sans couper.
• Grands angles jusqu'à 360 degrés et toutes les courbes seront prises en charge.

Perforation

Le poinçonnage supprime des sections spécifiques d'une tôle en appliquant une force de cisaillement.

Processus:

• Un système de poinçonnage et de matrice introduisent des formes ou des trous dans le matériau.
• La pièce découpée est soit renvoyée comme ferraille, soit comme pièce utilisable.

Applications :

• Trous percés pour les fixations ou la ventilation.
• Production d'écrans métalliques ou de tôles perforées.

Avantages :

• Précision et répétabilité.
• Idéal pour la production de masse.

Découpe Laser

Dans cette technique, les faisceaux laser à haute énergie sont capables d'effectuer la découpe ou la gravure du métal selon une spécification particulière.

Processus:

• Le faisceau laser focalisé peut faire fondre ou vaporiser le matériau, qui est éliminé par un jet de gaz, ce qui permet d'obtenir une coupe très nette.

Application:

• Découpe de précision de composants électroniques et aérospatiaux ;
• Gravure de motifs complexes sur des pièces décoratives et industrielles.

Avantages :

• Très précis avec des bords nets ;
• Capable de découper des formes complexes.

Fonderie

Le processus de moulage consiste à verser du métal en fusion dans une cavité de moule et à le laisser refroidir afin d'acquérir la forme souhaitée.

Processus:

• Tout d’abord, le métal est fondu et coulé dans une cavité de moule. Une fois refroidie, la pièce solidifiée est retirée pour finition.

Applications :

• La technique de moulage peut être appliquée à la production en série de pièces automobiles et de machines.
• Ils peuvent également réaliser des formes complexes, et donc tout, des sculptures aux outils.

Avantages :

• Le moulage est idéal pour les composants volumineux et complexes.
• Compatible avec une grande variété de métaux et d'alliages.

Soudage

Le soudage fait fondre les bords de deux ou plusieurs métaux au niveau du joint. Un matériau de remplissage peut être utilisé si nécessaire.

Processus :

• De la chaleur ou une pression est appliquée sur les bords des métaux.
• Faire fondre les métaux et les solidifier ensemble pour former une structure solide

Applications :

• Fabrication de charpentes et canalisations
• Réparations de pièces métalliques endommagées.

Avantages :

• Chauffer des joints permanents et solides.
• Peut être utilisé sur plusieurs matériaux et formes.

Repassage

Le repassage est un processus permettant d’amincir l’épaisseur de paroi sur des composants cylindriques ou plats.

Processus:

• Une pièce de travail, généralement une tasse ou un cylindre en métal, est forcée à travers une matrice.
• Ce processus diminue l’épaisseur de la paroi du matériau tout en effilant simultanément la forme.

Applications :

• Fabrique des canettes de boissons et des étuis à cartouches.
• Produisez des conteneurs sans soudure et à parois uniformes.

Conclusion

Le formage des métaux est le processus le plus largement utilisé dans le domaine manufacturier. Il implique le façonnage et le forgeage des métaux afin qu'ils puissent être transformés en produits utiles. Il faut avoir une idée claire des processus de travail à chaud et à froid et des différents types de processus de travail des métaux ainsi qu'une connaissance des précautions de sécurité dans le processus de production pour éviter les accidents ou tout danger. De cette façon, sa production sera facile et sûre.

Que vous travailliez dans les secteurs de la construction, de l'automobile ou de l'aérospatiale, il est essentiel d'utiliser le bon processus de formage des métaux pour obtenir les résultats souhaités.

FAQ

Des formes personnalisées peuvent-elles être obtenues grâce au formage du métal ?

• Oui, des processus tels que le formage, l'extrusion et la découpe laser sont spécialement conçus pour créer des formes personnalisées adaptées aux besoins de l'industrie.

Quels matériaux conviennent au formage des métaux ?

• La plupart des métaux, notamment l’acier, l’aluminium, le cuivre, le laiton et le titane, peuvent être formés. Le choix dépend de l'application et du processus de formage spécifique.

Quelles industries bénéficient le plus du formage des métaux ?

• Des secteurs tels que l’automobile, l’aérospatiale, la construction, l’électronique et les biens de consommation dépendent fortement du formage des métaux pour fabriquer des composants durables et de haute précision.