Forgeage et laminage : Les différences expliquées

Le forgeage et le laminage sont deux des techniques de transformation des métaux les plus courantes dans l'industrie manufacturière. Ces deux méthodes consistent à appliquer une pression sur le métal pour créer la forme souhaitée, mais chacune présente des avantages et des inconvénients qui lui sont propres.

Dans cet article, nous explorons les différences entre le forgeage et le laminage, y compris les types de chaque technique, leurs avantages et inconvénients respectifs, et l'impact sur les propriétés mécaniques du produit final.

Nous nous penchons également sur les différentes les types de forgeage et le laminage, tels que le laminage longitudinal, transversal et en biais, ainsi que le forgeage libre, le forgeage sous pression et le forgeage sous pression sans éclair.

Que vous soyez un professionnel chevronné de l'industrie ou simplement curieux de connaître le processus de fabrication, cet article présente une vue d'ensemble du forgeage et du laminage, y compris les facteurs qui déterminent la méthode la mieux adaptée à une application particulière.

Que vous cherchiez à améliorer la qualité de vos produits en acier, à optimiser votre processus de fabrication ou simplement à approfondir vos connaissances du secteur, lisez ce qui suit pour découvrir les différences entre le forgeage et le laminage et l'impact qu'elles peuvent avoir sur vos résultats.

Roulant

Qu'est-ce que le roulement ?

Méthode de traitement sous pression dans laquelle une pièce de métal est passée dans l'espace entre une paire de rouleaux rotatifs de différentes formes, ce qui entraîne une diminution de la section transversale du matériau et une augmentation de sa longueur sous l'effet de la compression exercée par les rouleaux. Cette méthode est la technique de production la plus couramment utilisée pour l'acier et sert principalement à produire des profilés, des plaques et des tubes.

Types de laminage

Selon le mouvement des pièces laminées, le laminage peut être divisé en trois catégories : le laminage longitudinal, le laminage transversal et le laminage en biais.

Lroulage longitudinal

Le procédé de laminage longitudinal est un procédé dans lequel le métal passe entre deux cylindres qui tournent dans des directions opposées et produit une déformation plastique entre eux.

Laminage croisé

La direction du mouvement de la pièce laminée après déformation correspond à la direction de l'axe du rouleau.

Roulage en biais

La pièce à rouler se déplace en spirale, la pièce à rouler et l'axe de roulage ne forment pas un angle particulier.

Avantages

Le processus de laminage peut améliorer la qualité de l'acier en détruisant la structure de coulée de l'acier. lingot d'acierL'acier est donc plus dense, le grain de l'acier est affiné et les défauts microstructuraux sont éliminés. Il en résulte une structure d'acier plus dense et des propriétés mécaniques améliorées, en particulier dans le sens du laminage.

En outre, la température et la pression élevées pendant le laminage permettent de souder les bulles, les fissures ou le relâchement qui ont pu se former pendant le moulage.

Inconvénients

1. Décollement après laminage : Les non métallique Les inclusions (principalement des sulfures, des oxydes et des silicates) à l'intérieur de l'acier sont comprimées en feuilles minces, ce qui entraîne un phénomène de délamination. Ce phénomène diminue considérablement les propriétés de traction de l'acier dans le sens de l'épaisseur et peut entraîner une déchirure entre les couches pendant le retrait de la soudure. La déformation induite par le retrait de la soudure peut souvent être plusieurs fois supérieure à la limite d'élasticité, bien plus élevée que la déformation causée par la charge.
2. Contraintes résiduelles dues à un refroidissement inégal : La contrainte résiduelle est stress interne qui est en auto-équilibre sans force extérieure. Les produits en acier laminés à chaud de différentes sections transversales présentent ce type de caractéristiques. contrainte résiduellequi tend à augmenter avec la taille de la section transversale de la poutre. Bien que la contrainte résiduelle soit en auto-équilibre, elle peut encore avoir un impact sur les performances du composant en acier lorsqu'il est soumis à des forces externes, en affectant sa déformation, sa stabilité et sa résistance à la fatigue.
3. Dimensions imprécises : Les produits en acier laminé à chaud sont difficiles à contrôler en termes d'épaisseur et de largeur des bords. La dilatation et la contraction thermiques au cours du processus de refroidissement peuvent entraîner une différence entre la longueur et l'épaisseur initiales et finales. Plus la différence est importante, plus l'acier est épais et plus l'écart est évident. Il n'est donc pas possible d'être trop précis en ce qui concerne la largeur, l'épaisseur, la longueur, les angles et les lignes de bord des grandes pièces d'acier.

Forgeage & Pressage

Le forgeage est une méthode de traitement qui utilise des machines de forgeage et de pressage pour appliquer une pression sur les billettes de métal, ce qui entraîne une déformation plastique et la création de pièces forgées ayant des propriétés mécaniques et des formes spécifiques.

Ce processus permet d'éliminer défauts de coulée et optimise la microstructure du métal pendant le processus de fusion. L'intégrité préservée des lignes d'écoulement du métal permet d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces forgées par rapport à celles des pièces moulées fabriquées dans le même matériau.

Les pièces forgées sont couramment utilisées pour des pièces importantes soumises à des charges élevées et à des conditions de fonctionnement difficiles, ainsi que pour des formes simples qui peuvent également être créées à partir de tôles laminées, de profilés ou de pièces soudées.

Types de forgeage

Le forgeage peut être divisé en trois catégories : le forgeage libre, le forgeage sous pression et le forgeage sous pression sans flamme.

1. Forgeage libre : Ce type de forgeage utilise l'impact ou la pression pour déformer le métal entre le fer supérieur et le fer inférieur, également appelé enclume, afin d'obtenir la forme souhaitée. Il peut être divisé en deux catégories : le forgeage manuel et le forgeage mécanique.
2. Forgeage sous pression : Ce type de forgeage se divise en deux catégories : le forgeage à matrice ouverte et le forgeage sans flamme. L'ébauche métallique est comprimée et déformée dans une matrice de forgeage de forme spécifique pour produire des pièces forgées. Ce type de forgeage comprend, entre autres, la frappe à froid, le forgeage par roulage, le forgeage radial et l'extrusion.
3. Forgeage sans flamme et forgeage à refoulement fermé : Dans ce type de forgeage, il n'y a pas de bavure, ce qui se traduit par un taux élevé d'utilisation des matériaux. Les pièces forgées complexes peuvent être réalisées en un ou plusieurs processus, et la surface d'appui de la pièce forgée est réduite, ce qui diminue la charge requise. Cependant, il est important de noter que les ébauches ne peuvent pas être complètement restreintes, et que le volume des ébauches doit donc être contrôlé avec précision, la position de l'élément de frappe doit être contrôlée avec précision. matrices de forgeage doit être surveillée et des efforts doivent être faits pour réduire l'usure des matrices.

Caractéristiques

Par rapport aux pièces moulées, le forgeage permet d'améliorer la structure et la qualité des produits. propriétés mécaniques des métaux. Au cours du processus de forgeage, le travail à chaud déforme et recristallise la structure de la coulée, ce qui entraîne la transformation des dendrites grossières et des grains colonnaires en une structure recristallisée équiaxe plus fine et plus uniforme.

Le processus de forgeage permet également de compacter et de souder les impuretés telles que la ségrégation, la porosité et les inclusions de laitier, ce qui permet d'obtenir une structure plus serrée et d'améliorer la plasticité et les propriétés mécaniques.

Les propriétés mécaniques des pièces moulées sont généralement inférieures à celles du même matériau dans les pièces forgées. En outre, le processus de forgeage assure la continuité du tissu fibreux du métal, ce qui préserve la cohérence de la forme des pièces forgées et l'intégrité de l'écoulement du métal.

Les procédés de forgeage de précision, d'extrusion à froid et d'extrusion à température permettent de produire des pièces forgées dotées d'excellentes propriétés mécaniques et d'une longue durée de vie, ce qui n'est pas le cas des pièces moulées.

Forging vs Rolling

(1) Les propriétés mécaniques des pièces forgées dans les directions axiale et radiale sont plus cohérentes que celles des produits laminés.

Cela signifie que les pièces forgées ont un degré d'isotropie beaucoup plus élevé, ce qui se traduit par une durée de vie plus longue que les produits laminés.

La figure ci-dessous illustre le diagramme métallographique des carbures eutectiques dans différentes directions d'une tôle laminée en Cr12MoV.

(2) En termes de degré de transformation, le degré de déformation du forgeage est beaucoup plus élevé que celui du laminage, ce qui signifie que le forgeage est plus efficace que le laminage pour briser le carbure eutectique.

(3) En termes de coût de transformation, le forgeage est beaucoup plus coûteux que le laminage.

Pour les pièces maîtresses, les pièces soumises à de fortes charges ou à des impacts, et les pièces avec des formes complexes ou des exigences strictes, il faut recourir au forgeage.

(4) Les pièces forgées ont des lignes d'écoulement métalliques complètes.

Le travail mécanique après le laminage détruit l'intégrité des lignes d'écoulement du métal, ce qui réduit considérablement la durée de vie de la pièce.

L'image ci-dessous montre les lignes de flux de métal des pièces coulées, usinées et forgées.