La forge à froid est un procédé de façonnage des métaux réalisé à température ambiante, c’est-à-dire à une température inférieure de 30% à celle de la recristallisation du métal. La pièce de métal, généralement un lopin ou une billette, est insérée dans une matrice et est façonnée par pression ou estampage. Cette déformation du métal par une succession de mouvements rapides permet d’obtenir des formes très complexes. La forge à froid a un grand impact sur les propriétés mécaniques du métal comme par exemple son intégrité structurelle, sa ténacité et sa résistance à la fatigue.
En quoi le forgeage à froid est-il un processus de fabrication essentiel ?
Au cours du procédé de forge à froid, le métal circule et remplit la matrice, prenant la forme souhaitée. Cela nécessite des propriétés rhéologiques spécifiques, et dans le cas contraire, des fissures peuvent se former lors du procédé de façonnage. Certaines techniques de déformation peuvent tordre le métal, provoquant des plis. De tels problèmes peuvent être évités en ayant recours aux types de séquences d’opérations appropriés. Par exemple, l’opération de polissage peut être évitée si la pièce à usiner est refoulée avant d’être placée dans le moule.
La conception et la fabrication des outils sont également d'une grande importance. La surcharge, la fatigue oligocyclique et l'usure par abrasion peuvent endommager les matrices si celles-ci ne sont pas correctement entretenues.
Quels marchés tirent parti de la forge à froid?
Arbres forgé à froid
Toute industrie nécessitant des composants solides aux tolérances serrées et fabriqués en grandes séries peut tirer parti de la forge à froid. Parmi les pièces forgées à froid les plus courantes, on compte notamment :
- Les arbres
- Les arbres creux
- Les clous
- Les vis
- Les rivets
- Les fixations
Techniques de forge à froid
Le procédé complet de forge à froid réunit plusieurs techniques de mise en forme à froid pour obtenir la forme finale. Les trois techniques principales sont le filage direct, le filage indirect et le refoulement, également connu sous l’expression « frappe à froid ». En fonction de la complexité de la forme souhaitée, il peut être nécessaire d’utiliser un ou plusieurs des procédés suivants :
- flexion
- frappe
- étirage
- poinçonnage
- perçage
- quadrillage
- détourage
- filetage
- émondage
Chaque étape de fabrication du procédé de forgeage à froid peut être automatisée pour plus de rentabilité.
Matériel de forgeage à froid
Le procédé de forge à froid peut être réalisé sur des presses mécaniques ou hydrauliques verticales (avec une ou plusieurs postes), ou sur une machine de formage à froid. La pièce, une fois pré-chauffée, est transférée d'un poste à l'autre à une vitesse très élevée, chaque section effectuant une opération spécifique. Par exemple, une machine de formage à froid peut comporter une seule matrice avec un système de double poinçon ; elle également se composer de deux matrices avec trois poinçons, ou encore être formée de plusieurs matrices formant un ensemble.
Ce cycle de production convient très bien à de grands volumes. De plus, la géométrie des formes peut varier : du plus simple au plus complexe, avec des sections minces ou longues, comportant toutes sortes d'éléments de conception tels que des brides, des toiles ou des protubérances.
Les avantages de la forge à froid
Un meilleur état de surface
Les traitements de post-forgeage, comme le soudage ou l'usinage, sont rendus inutiles lorsque la séquence de forge à froid est de haute qualité. Elle permet de fabriquer des composants proches de leur forme finale.
Des propriétés mécaniques améliorées
Grâce à sa plus grande stabilité dimensionnelle, le métal forgé à froid ne subit pas de changements structurels et conserve toutes ses caractéristiques mécaniques et de traction. Elles peuvent même être améliorées pour une meilleure structure granulaire.
Des coûts de production réduits
Le procédé de forge à froid permet de réaliser des économies en rendant inutiles les équipements de chauffage et l’outillage, souvent coûteux. 70% de matériel est économisé par rapport à l’usinage. Enfin, c’est un procédé de fabrication à grande vitesse qui peut produire jusqu'à 450 pièces par minute.
La forge à froid est un procédé de fabrication très rentable qui permet de produire des composants dotés d’une meilleure résistance.
Farinia Group, à travers sa filiale Setforge, offre un excellent procédé de forge à froid qui nous permet de choisir la séquence de techniques la plus adaptée à la forme et la taille de chaque composant. Notre équipement comprend des presses et des lignes de haute qualité, exploitées par une main-d'œuvre et des ingénieurs expérimentés. Nous sommes l'un des principaux fournisseurs européens d'arbres forgés à froid pour l'industrie automobile.