Le forgeage de pièces de qualité supérieure en matrice fermée est rendu possible grâce aux pilons, aux presses mécaniques, aux presses hydrauliques et aux presses à vis
Il existe une large gamme de presses à forger verticales, principalement dédiées à la production de pièces forgées à chaud et à froid en matrice fermée extrêmement rigides. Le choix de la presse dépend du produit final (morphologie et matériau) et à la production escomptée. Comparé aux presses à forger horizontales ultra-rapides, le poinçon des presses verticales se déplace dans un mouvement vertical, et n’est pas relié au coulisseau auquel la pièce de travail est fixée.
La presses mécaniques 630T
Le procédé de forgeage à matrice fermée : description et considérations majeures
Comme dit précédemment, les presse à forger verticales sont principalement utilisées pour produire des pièces en matrice fermée : les matrices bougent l’une vers l’autre, et couvrent totalement ou partiellement la pièce. La matière première est placée au niveau de la matrice inférieure. La forme est de la pièce est insérée au niveau de la matrice supérieure, suivant le procédé d’image négative. La matrice supérieure frappe ou presse le matériau contre la matrice inférieure, et l’impact produit permet au matériau brut de s’écouler dans les cavités de la forme désirée. Cependant, l’empreinte de la pièce peut être placée au niveau d’une seule matrice ou être divisée entre une matrice supérieure et une matrice inférieure. Le forgeage en matrice fermée permet d’obtenir des pièces en 3D, dotées d’importantes variation de rigidité et forme, et dotées d’excellentes propriétés mécaniques (bielles, moyeux, etc.).
Les avantages du forgeage en matrice fermée :
- déformation rapide du matériau pour adopter la forme souhaitée
- production de pièces finies
- tolérance plus serrée
- convient à la plupart des matériaux métalliques
- bonne finition de surface
- moins, ou plus aucun usinage
- réduction des déchets
- meilleures propriétés mécaniques
- haut rendement
- convient à la production de grandes séries.
Vue d’ensemble des 4 principaux types de presses à forger en matrice fermée
Les pièces forgées en matrice fermée sont systématiquement produites par les machines à forger verticales suivantes : presses hydrauliques, presses mécaniques, presses à vis et pilons. Bien que le fonctionnement des pilons et des presses soit différent, le poinçon de déplace systématiquement de façon verticale. Les presses pressent le métal entre deux matrices, et les pilons le déforment grâce à des coups répétitifs.
| Presses hydrauliques | Pilons | Presses mécaniques | Presses à vis | |
| Gamme de puissance | Environ 1000 T, et jusqu’à 100000 T | De 1000 à 140000 kgm | De 300 T à 16000 T | De 500 T à 18000 T |
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| Nombre de postes de travail | 1 à 3 | 1 à 3 | Jusqu’à 5 | 1 ou 2 |
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| Taux de forgeage | Lent | Moyen | Haut | Moyen/Haut |
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| Taille des séries produites | Convient aux petites séries ; grandes séries possibles pour les petites pièces | Convient au petites et moyennes séries ; grandes séries possibles grâce aux robots | Convient aux grandes séries ; séries moyennes possible grâce à la méthode SMED | Grandes et moyennes séries (Robots et SMED) |
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| Vitesse de forgeage | Moyen, mais ajustable et programmable | Très rapide (impacts) | Rapide, mais sans impact | Très rapide, impact moyen |
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| Adaptabilité aux formes et aux tailles de séries | Bonne | Excellente | Bonne | Moyenne |
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| Adaptabilité aux matériaux | Très bonne (tous les matériaux) | Bonne, mais plus difficile pour l'aluminium ; le nickel et certains alliages à base de titane sont proscrits | Fonte (convient aux petites pièces en aluminium) | Bonne (excellente pour les alliages à base de titane et les petites pièces) |
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| Contraintes de production | Il est souvent nécessaire d’utiliser une presse spéciale pour produire une pièce brut, ou un processus de conception incluant plusieurs étapes de réchauffage | Les compétences du forgeron sont essentielles ; cette formation peut durer plusieurs années | Assemblage et outillage complexes (SMED, robotique, automa- tisation) | Assemblage et outillage complexes. Il est souvent nécessaire de créer une pièce brute avant de procéder au forgeage sur presse à vis |
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| Investissement | Important (les pompes ultra-rapides sont coûteuses) | Modéré | Très important | Important |
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Analyse plus poussée des paramètres de comparaison pour les presses à forger verticales en matrice fermée
Gamme de puissance
La gamme de force/puissance sert à indiquer la taille maximum d’une machine à forger. Généralement, plus elle est imposante, moins elle est rapide. De plus, la taille et le poids de la pièce forgée dépendent de la taille de la machine.
Nombre de postes de travail
Le nombre de postes de travail indique le nombre de matrices qui peuvent être montées sur la machine. Un grand nombre de postes de travail permet de façonner le lopin plus progressivement, ce qui permet d’obtenir une plus grande complexité et de réduire l’usure de la matrice lors de la même phase de chauffage.
Taux de forgeage
Le taux de forgeage permet d’indiquer le nombre de pièces produites par heure. Toutes les presses à forger verticales sont relativement rapides, hormis la presse hydraulique, lourde et lente.
Volume de production et vitesse de forgeage
La méthode SMED (Single-Minute Exchange of Die, changement rapide de série) permet d’accélérer significativement le processus de forgeage. La méthode permet de faciliter le mise en place de matrices, et permet de mettre en place les équipement et d’effectuer les opérations changements en moins de 10 minutes. Setforge est doté de tous les équipements nécessaires pour pour mettre en place une méthode SMED avec succès, et pouvoir ainsi en tirer des bénéfices escomptés.
Adaptabilité à la forme et aux matériaux
L’adaptabilité à différentes formes et matériaux implique la capacité pour la machine à forger à remplir toutes les exigences métallurgiques, telles que le contrôle thermique, la vitesse de déformation, etc.
Considérations financières essentielles
La décision d’investir dépend du profile de l’usine, et se base sur les paramètres suivants : prix, polyvalence et efficacité.
Conclusion
Il existe 4 principaux types de presses à forger verticales : la presse hydraulique, la presse mécanique, la presse à vis et le pilon.
La machine à forger la plus puissante pour les grandes séries est la presse mécanique. Il s’agit également de la plus rapide, et elle peut facilement être automatisée. Il est difficile d’adapter la vitesse, c’est la raison pour laquelle les presses mécaniques conviennent davantage à l’acier qu’à d’autres matériaux plus « sensibles », comme le titane ou l’aluminium.
La presse à vis est plus productive que la presse mécanique. Elle n’est pas aussi rapide, mais elle est bien mieux adaptée à la production de pièces en titane du fait de sa rapidité et sa résistance.
La presse hydraulique est la plus lente et la moins productive des presse verticales citées plus haut ; elle est cependant plus versatile. Sa vitesse de forgeage est ajustable, elle possède une très bonne adaptabilité à différentes formes et s’applique à tous les matériaux. Les presse hydrauliques sont largement utilisées dans la fabrication de pièces pour le secteur aérospatial.
Le pilon est la machine la plus adaptée aux petites séries. Elle présente également le meilleur ratio volume de production/investissement. Le pilon est beaucoup plus flexible qu’une presse mécanique ou à vis, car il permet de produire des pièces d’une taille supérieure à la sienne.
À propos de Farinia Group
Setforge, la filiale spécialisée dans la forge de Farinia Group, dispose de 9 sites de production équipés de machines de pointe. Innovante et diversifiée, notre offre de service est en constante évolution afin de satisfaire les exigences de nos clients et de leur fournir les meilleurs composants forgés à partir des matières premières de haute qualité.