Qu’est-ce qu’une machine à forger ?
Une machine à forger est une machine utilisée pour façonner ou forger des matériaux métalliques en leur appliquant une pression.
Les machines à forger peuvent être divisées en deux grandes catégories : les marteaux et les presses. Ces derniers comprennent les marteaux pneumatiques et les marteaux à vapeur utilisant de l’air ou de la vapeur comprimée, ainsi que les marteaux-pilons, qui laissent tomber de gros marteaux par gravité. Les presses, quant à elles, sont classées en presses hydrauliques et presses mécaniques, en fonction de la méthode de génération de la charge.
Les marteaux peuvent exercer une pression importante, mais il est difficile de contrôler la charge. Cela complique le forgeage de haute précision. Les presses mécaniques sont utilisées lorsqu’un forgeage particulièrement précis est nécessaire.
Utilisations des machines à forger
Les machines à forger sont utilisées dans la production et la transformation d’articles de quincaillerie tels que les couteaux et les pinces, ainsi que de pièces automobiles et aéronautiques nécessitant des matériaux métalliques à haute résistance.
Plus précisément, les machines à forger sont utilisées pour les pièces automobiles telles que les vilebrequins, les engrenages, les roues de pneus et les bagues de roulement. Elles sont également fréquemment utilisées dans les pièces d’avion, pour les composants de moteurs à réaction et les cadres de fuselage.
Parmi les autres composants industriels, citons les boulons, les raccords et les vannes. Les machines à forger sont utilisées lorsqu’une grande résistance est requise et que les pièces ne se déforment pas facilement lorsqu’elles sont chauffées.
Principe des machines à forger
Le forgeage est depuis longtemps utilisé comme méthode de traitement pour frapper et façonner les matériaux métalliques. Le processus par lequel le forgeage augmente la résistance du métal est assez bien compris.
Lorsque le métal est comprimé et suffisamment étiré par le forgeage, une structure cristalline appelée ligne d’écoulement du métal (ligne d’écoulement du forgeage) se forme. Ce flux de métal joue un rôle important. Les pièces moulées qui ne sont pas forgées n’ont pas de flux de métal et ne sont pas assez solides pour résister aux contraintes de flexion.
Dans le cas du métal forgé, la coulée du métal suit la forme du matériau, ce qui rend le métal plus solide et plus durable. Les machines à forger produisent un flux de métal en frappant le métal avec un marteau ou une presse.
Dans le cas du forgeage au marteau, le poids du bélier ou de l’air comprimé est utilisé pour frapper fortement le métal. Les presses, quant à elles, utilisent la pression hydraulique pour pressuriser avec force des cylindres ou convertir le mouvement de rotation d’un moteur en mouvement linéaire à l’aide d’une manivelle.
Types de machines à forger
1. Machines à forger à marteau
Les marteaux de forge sont des machines de forgeage principalement utilisées pour le forgeage à chaud. Il existe des marteaux pneumatiques, des marteaux pneumatiques à contre-souffle et des marteaux à ressort.
Marteaux pneumatiques
Ces machines utilisent la pression de l’air pour accélérer et faire tomber une unité d’entraînement appelée vérin, qui frappe et façonne la pièce à usiner. Ils se caractérisent par une énergie d’impact élevée.
Marteaux pneumatiques à contre-coup
La pièce est tirée vers le haut par le gabarit et frappée en même temps que le bélier descend. Il se caractérise par une pression accrue et de faibles vibrations.
Marteaux à ressort
Petits marteaux à usage général qui utilisent la force d’un ressort. Par rapport au forgeage manuel, la productivité est plus élevée et la variation de la marque de martelage est plus faible, mais elle nécessite un opérateur qualifié.
2. Machines à forger à la presse
Les machines à forger sont classées en fonction de leur puissance : presses mécaniques, presses hydrauliques et servopresses.
Presses mécaniques
Un type de presse mécanique est une presse dans laquelle le mouvement rotatif d’un volant d’inertie est converti en mouvement de glissement d’un coulisseau pour actionner la presse, qui applique une pression sur la pièce à usiner. Le coulisseau ne peut pas être arrêté à une position donnée, mais la vitesse d’usinage est élevée et la productivité est excellente. Des lignes automatisées sont possibles. Souvent utilisé pour le forgeage à froid en série.
Outre les presses à volant d’inertie, il existe d’autres types de presses mécaniques, comme les presses à manivelle, les presses à articulation et les presses à vis.
Presses hydrauliques
Les presses hydrauliques sont des machines qui pressent des pièces à l’aide d’une pression hydraulique ou d’eau. Elles sont largement utilisées pour les petits lots de produits de grande taille ainsi que pour les petits produits fabriqués en série.
Comme le coulisseau peut être arrêté à n’importe quelle position, il est possible de réaliser des prototypes et des essais de déformation des matériaux. La vitesse de pressurisation lente les rend inadaptées au forgeage à chaud de petites pièces sujettes à la dissipation de chaleur.
Les presses à forger hydrauliques sont les plus courantes, mais elles sont également utilisées pour le forgeage à chaud de produits de grande taille en raison de leur facilité d’entretien, de leur sécurité et de leur prix. Elles sont utilisées pour la machine à forger à chaud de produits de grande taille tels que les turbines pour la production d’énergie thermique et les rotors de générateurs.
Servopresses
Les presses de forgeage à servomoteur utilisent un servomoteur pour faire coulisser directement le coulisseau. Comme il est entraîné par un servomoteur, il est possible de contrôler avec précision la pressurisation et la quantité de pression.
Les servopresses peuvent améliorer la productivité en contrôlant la vitesse de pressurisation et réduire le rendement en contrôlant la quantité de pression. Le forgeage de matériaux difficiles à usiner, tels que le magnésium, et de formes complexes est également possible.