Avantages et inconvénients du forgeage à froid et du forgeage à chaud

Le forgeage à froid est un processus important utilisé pour façonner et renforcer les métaux. Afin de mieux comprendre son fonctionnement, il est important de comprendre d'abord ce qu'est le forgeage et ce que chaque type de forgeage offre.

Qu’est-ce que le forgeage ?

Le forgeage est un processus de fabrication par lequel une pièce métallique solide est déformée puis remodelée par compression. Contrairement aux autres méthodes de façonnage du métal, le forgeage donne au créateur plus de contrôle sur le résultat final car le grain du métal se déforme pour suivre la nouvelle forme. Cela signifie que le faussaire peut décider quelles parties du nouvel objet métallique seront les plus résistantes. En conséquence, une pièce forgée est plus résistante que la même pièce créée par moulage ou usinage.

Différents outils sont utilisés pour réaliser le forgeage, y compris le marteau et l'enclume plus traditionnels, ainsi que l'utilisation industrielle de marteaux alimentés par l'électricité, la vapeur ou l'hydraulique. Aujourd’hui, le forgeage est largement réalisé par des machines au niveau industriel et constitue une industrie mondiale.

Le forgeage se fait à chaud, à chaud ou à froid. Quelle que soit la température, la méthode et les machines utilisées peuvent être classées parmi les suivantes :

• Forgeage : Utilisation de marteaux de forge et de presses à vis

• Forgeage sous pression (mouvement de rotation) : Utilisation de machines hydrauliques et mécaniques

• Forgeage sous pression (mouvement de translation) : Utilisation de laminoirs

• Forgeage sous pression (une combinaison de mouvements de translation et de rotation) : Flospinning et forgeage orbital

Qu’est-ce que le forgeage à froid ?

Également appelé formage à froid, le forgeage à froid est un processus qui se déroule à température ambiante, plutôt qu'à des températures plus élevées comme le forgeage à chaud. Cela se fait en plaçant la pièce entre deux matrices et en martelant les matrices jusqu'à ce que le métal prenne sa forme. En raison de la friction créée par le processus, la température du métal forgé peut en réalité monter jusqu'à 250° C ou 482° F. Le forgeage à froid a ses avantages et ses inconvénients.

Avantages du forgeage à froid

Comme ce procédé s'effectue sans chauffage préalable du métal, il présente de nombreux avantages et est souvent utilisé dans l'industrie automobile. Par exemple, il est souvent plus économique que d'autres procédés, car le produit final ne nécessite pas beaucoup de finition, voire pas du tout. Il ne reste également que peu ou pas de matériau excédentaire par la suite, car le poids net du métal d'origine est à peu près le même que le poids du produit fini. En plus de ne présenter aucun excès de matière, les matrices utilisées en forgeage à froid durent plus longtemps que dans les procédés à chaud, ce qui signifie moins de remplacements.

Un autre avantage est que, même si la ductilité du métal diminue au cours du processus de forgeage à froid, le métal voit une forte augmentation à la fois en termes d'élasticité et de résistance à la traction. Parce qu'il n'est pas chauffé, le grain du métal conserve sa taille et change de direction pour s'adapter au changement de forme de la pièce elle-même, ce qui entraîne cette résistance accrue.

Inconvénients du forgeage à froid

Le principal inconvénient du forgeage à froid est qu’il ne peut pas être utilisé pour tous les métaux, car certains types sont beaucoup plus susceptibles de se fissurer ou de se briser au cours du processus. Par exemple, même si certains aciers peuvent être forgés à température ambiante, les types d'acier ayant une teneur en carbone de 0,5 % ou plus ne le peuvent pas.

Un autre inconvénient est que le forgeage à froid ne peut créer que certaines formes. Ces formes sont généralement plus basiques et produites en série. Si vous recherchez une pièce métallique personnalisée, un processus différent fonctionnera probablement mieux pour obtenir le résultat souhaité.

En quoi est-ce différent du forgeage à chaud ?

La différence la plus évidente entre le forgeage à froid et à chaud est la température. Contrairement au forgeage à froid qui commence à température ambiante ou presque, le forgeage à chaud se produit lorsque le métal est chauffé au-dessus de sa température de recristallisation. Il s'agit généralement d'une température extrêmement élevée, par exemple, l'acier est chauffé à 1 150 °C ou 2 202 °F et les alliages de cuivre à 700-800 °C ou 1 300-1 470 °F, ce qui équivaut à environ 75 % de la température de fusion. Ces températures élevées sont nécessaires pour empêcher le métal de durcir sous contrainte pendant le processus de forgeage. À ces températures, le métal est dans un état semblable à celui du plastique, toujours techniquement solide, mais beaucoup plus malléable.

Le forgeage à chaud est généralement effectué par un processus appelé estampage, ce qui signifie que le métal chauffé est placé dans une presse, puis pressé entre une matrice et un outil.

Avantages du forgeage à chaud

Étant donné que le processus de forgeage se déroule à des températures élevées, le métal plastique est ductile et facile à mouler. Des formes et des designs complexes peuvent être créés lors du forgeage à chaud, contrairement au forgeage à froid où cela peut être extrêmement difficile. Si vous souhaitez fabriquer des pièces métalliques sur mesure, le forgeage à chaud est la meilleure option en raison de son état malléable avant durcissement. Cette méthode est idéale pour créer des formes 3D et complexes.

Contrairement au forgeage à froid, qui nécessite parfois une étape supplémentaire consistant à chauffer ensuite l'extérieur du métal pour lui donner les bonnes propriétés, la surface du métal forgé à haute température est idéale pour la plupart des types de travaux de finition.

Le forgeage à chaud est également idéal pour les métaux ayant un taux de formabilité élevé, car l'intégrité du métal n'est pas compromise par la chaleur élevée. Ces métaux peuvent être facilement façonnés sans voir aucun défaut dans le métal, ce qui les rend à la fois solides et ductiles.

Inconvénients du forgeage à chaud

Un inconvénient du forgeage à chaud, par rapport au forgeage à froid, est que certains métaux peuvent se déformer s'ils ne sont pas soigneusement surveillés lorsqu'ils sont chauffés, forgés puis refroidis. Cela signifie des tolérances moins précises que le métal forgé par formage à froid.

Le forgeage à chaud est également souvent plus coûteux que le forgeage à froid en raison du traitement thermique nécessaire au démarrage du processus de forgeage, ainsi que du processus de refroidissement qui empêche la déformation. Ce traitement thermique est mieux réalisé lorsqu'il est automatisé, en particulier à l'échelle industrielle, ce qui peut entraîner des coûts initiaux supplémentaires pour l'achat d'outils.

En fin de compte, le processus que vous choisissez dépend du produit dont vous avez besoin et du type de métal que vous utiliserez. Les deux méthodes de forgeage peuvent être des moyens efficaces pour renforcer et transformer vos pièces métalliques en produit final dont vous avez besoin.