Lignes directrices pour la conception et la fabrication de pièces forgées

Le forgeage est une méthode de travail des métaux qui consiste à appliquer une pression sur des billettes métalliques à l'aide de machines de forgeage, provoquant une déformation plastique pour obtenir des pièces forgées présentant certaines propriétés mécaniques, formes et tailles spécifiques.Dans cet article, ZONZE vous guidera à travers les détails de conception et de fabrication des processus de forgeage.

Le forgeage, un procédé de travail des métaux, implique les étapes et points techniques clés suivants :

• Sélection des matériaux : Choisissez des métaux adaptés au forgeage, tels que l'acier au carbone, l'acier allié et les alliages d'aluminium.

• Coupe: Coupez la matière première en billettes de taille appropriée en fonction des exigences de conception du forgeage.

• Chauffage: Chauffer les billettes à une température appropriée pour augmenter leur plasticité.Différents matériaux ont des exigences strictes en matière de température de chauffage.

• Forge : Placez la billette chauffée dans une matrice de forgeage et appliquez une pression à travers les machines de forgeage pour provoquer une déformation plastique. Le forgeage peut être divisé en types de forgeage libre, de forgeage, de laminage d'anneaux et de forgeage spécial.

• Refroidissement: Les pièces forgées nécessitent un refroidissement adéquat après le formage pour réduire les contraintes internes et améliorer les propriétés mécaniques.

• Nettoyage: Éliminez les calamines d'oxyde et les bavures de la surface des pièces forgées et autres défauts pouvant survenir pendant le processus de forgeage.

• Traitement thermique: Effectuez des processus tels que le recuit, la normalisation, la trempe et le revenu sur les pièces forgées, si nécessaire, pour améliorer encore leurs propriétés mécaniques.

• Inspection: Vérifiez les dimensions, la forme et les performances des pièces forgées pour vous assurer qu'elles répondent aux exigences de conception.

• Traitement ultérieur: Si nécessaire, effectuez des usinages sur les pièces forgées, tels que le fraisage CNC, le tournage CNC, la rectification CNC, etc., pour atteindre les dimensions finales et les exigences de rugosité de surface.

Caractéristiques du processus de forgeage :

• Améliore la structure métallique interne : Le forgeage peut éliminer les défauts tels que la porosité de la fonte qui se produisent lors de la fusion du métal et optimiser la microstructure.

• Améliore les propriétés mécaniques : Comme les lignes d'écoulement complètes du métal sont préservées, les propriétés mécaniques des pièces forgées dépassent généralement celles des pièces moulées du même matériau.

• Grande adaptabilité : La qualité des pièces forgées peut varier de moins de 1 kg à plusieurs centaines de tonnes, adaptées aussi bien à la production en un seul lot qu'en petits lots ainsi qu'à la production de masse.

• Économise du matériel et du temps de traitement : Le forgeage de précision rapproche les dimensions et les formes de forgeage des pièces finales, économisant ainsi la matière métallique et réduisant les heures d'usinage.

• Productivité élevée du travail : La productivité du travail pendant le processus de forgeage est relativement élevée.

• Faible coût et faisabilité économique : Les équipements et outils de forgeage sont polyvalents, avec un cycle de préparation de production court, ce qui facilite le changement de produit.

• Répartition rationnelle des lignes de flux de fibres métalliques : Sur la section transversale du forgeage, les lignes d'écoulement des fibres du métal sont réparties de manière rationnelle, améliorant ainsi les propriétés mécaniques du métal.

Matériaux à forger :

Aciers au carbone et aciers alliés : Ce sont les matériaux de forge les plus couramment utilisés en raison de leur bonne plasticité et de leurs propriétés mécaniques.

Alliages d'aluminium : Largement utilisé dans les industries aérospatiale et automobile en raison de leur légèreté et de leur bonne résistance à la corrosion.

Alliages de magnésium : Favorisés pour leur faible densité et leur haute résistance, couramment utilisés dans les applications où la réduction du poids structurel est importante.

Alliages de cuivre : Tels que le laiton et le bronze, largement utilisés dans les systèmes électriques et de plomberie pour leur bonne conductivité électrique et leur résistance à l'usure.

Alliages de titane : Crucial dans les domaines aérospatial et biomédical pour leur haute résistance, leur faible densité et leur excellente résistance à la corrosion.

De plus, des alliages spéciaux à haute température, comme ceux à base de fer, de nickel et de cobalt, sont souvent utilisés dans des applications nécessitant une résistance extrême à la chaleur, comme dans les moteurs d'avion.Ces matériaux à l’état brut peuvent se présenter sous forme de barres, de lingots, de poudres métalliques ou de métal liquide.Le choix du bon matériau de forgeage a un impact considérable sur la qualité du produit et la réduction des coûts.

Avantages et inconvénients du forgeage :

Avantages :

• Performances mécaniques améliorées : Le forgeage élimine les défauts tels que la porosité de la fonte survenant lors de la fusion du métal et optimise la microstructure, améliorant ainsi les propriétés mécaniques.

• Force directionnelle : La taille des grains métalliques et les caractéristiques d'écoulement lors du forgeage sont prévisibles et uniformes, offrant une ténacité directionnelle plus élevée.

• Intégrité structurelle: Le forgeage élimine les vides internes et les poches de gaz, offrant une excellente uniformité chimique, réduisant les exigences d'inspection des pièces et simplifiant le traitement thermique et l'usinage.

• La résistance aux chocs: Les pièces forgées peuvent répondre à des exigences élevées de contraintes, de charges ou d'impacts, possédant des caractéristiques de haute résistance, permettant une épaisseur de section et un poids total réduits.

• Lignes de flux de texture : Ductilité, ténacité et résistance accrue à la fatigue améliorées.

• La flexibilité: Le poids et la forme des pièces forgées sont polyvalents et s'adaptent à différentes exigences de taille et de forme.

Désavantages:

• Limites de taille : Le forgeage a certaines limites de taille et peut ne pas convenir aux très grandes pièces.

• Difficultés de formage : Par rapport au moulage, le forgeage maintient le métal solide, ce qui rend le formage du métal plus difficile.

• Risque de blessure accidentelle : Il existe un risque de blessure accidentelle lors du processus de production de forgeage.

Ces avantages rendent le forgeage très important dans les applications exigeant une résistance et une fiabilité élevées, comme dans les industries de l'automobile, de l'aérospatiale et de la machinerie lourde.Cependant, les inconvénients limitent également l'application du forgeage dans certains cas, notamment en termes d'encombrement et de complexité de formage.

Le forgeage est largement utilisé dans divers domaines, notamment :

• Industrie automobile: Fabriquer des composants clés comme des vilebrequins, des bielles, des engrenages, des roulements, etc.

• Machines générales : Produire des pièces importantes pour diverses machines, telles que des boîtes de vitesses, des composants de machines-outils, etc.

• Aérospatial: Fabriquer des composants structurels clés pour les avions et les engins spatiaux, comme des pièces de moteur, des trains d'atterrissage, etc.

• Équipement métallurgique et minier : Production de gros composants pour les équipements miniers et de traitement des métaux.

• Machines agricoles : Fabrication de composants clés pour tracteurs, moissonneuses et autres machines agricoles.

• Pétrole et produits chimiques : Production de composants d'équipement pour l'extraction pétrolière et la production chimique.

• Industrie de la Défense : Fabriquer des composants clés pour les équipements militaires et les systèmes d'armes, tels que des canons, des pièces de chars, etc.

résumer

Le forgeage améliore l'organisation interne des métaux et améliore leurs propriétés mécaniques, ce qui le rend crucial dans les applications nécessitant une résistance et une fiabilité élevées.Les produits forgés nécessitent généralement un traitement supplémentaire, comme l'usinage, pour obtenir des dimensions et une qualité de surface précises.

Le choix du processus de forgeage dépend de facteurs tels que la complexité, la taille, la quantité et le coût des pièces forgées requises.La tendance en matière de technologie de forgeage de précision consiste à améliorer l’utilisation des matériaux, à réduire les étapes et les coûts de traitement, tout en améliorant la qualité et les performances des produits.Si vous avez besoin de plus d'informations sur le forgeage, ZONZE est là pour vous aider.