Vous êtes-vous déjà demandé comment l'équipement de forgeage est sélectionné pour différentes applications ? Dans cet article de blog, nous allons explorer les facteurs clés qui influencent le choix des marteaux de forgeage, des presses à vis et des presses de forgeage à chaud. Notre ingénieur mécanicien expert vous donnera un aperçu des calculs de tonnage et des caractéristiques de performance, vous aidant ainsi à comprendre comment optimiser votre processus de forgeage. Préparez-vous à plonger dans le monde fascinant de la technologie du forgeage !
Le marteau de forgeage, la presse à vis et la presse de forgeage à chaud sont les trois principaux équipements de forgeage dans l'industrie du forgeage.
Bien que les technologies respectives aient été développées au cours de nombreuses années, elles ont des capacités différentes en raison de leurs caractéristiques de performance uniques.
Le tonnage de forgeage fait référence à la force maximale (généralement mesurée en tonnes) qu'une machine de forgeage peut supporter. Cette force est suffisante pour déformer plastiquement les métaux et produire ainsi les pièces forgées requises.
Selon la définition de la China Forging Association, les grandes pièces forgées sont des produits librement forgés produits par des machines hydrauliques de plus de 1000 tonnes et des marteaux de forge libre de plus de 5 tonnes, ainsi que des pièces forgées produites par des équipements de forgeage à chaud de plus de 6000 tonnes et des marteaux de forgeage à chaud de plus de 10 tonnes.
Dans les applications pratiques, le choix du tonnage de forgeage approprié implique la prise en compte de divers facteurs, notamment la taille, la forme et le degré de déformation requis des pièces forgées.
Par exemple, le tonnage d'une presse à vis peut être calculé à l'aide de la formule P= p/q= (64~73)F/q, où P est le tonnage de la presse à vis (KN), p est la force de déformation requise pour le matriçage (KN), et F est la surface de projection du matriçage avec le flash (cm).2).
En outre, des méthodes de calcul théoriques et des formules empiriques sont également utilisées pour déterminer le tonnage de l'équipement.
1.1 Caractéristiques de performance
Le marteau de forgeage est un équipement de forgeage utilisé pour produire diverses pièces forgées sous pression dans des conditions de production en moyenne ou grande série.
Il est polyvalent et peut être utilisé pour de multiples les types de filières forgeage.
En raison de sa structure simple, de sa productivité élevée, de son faible coût et de son adaptabilité au processus de forgeage, il est largement utilisé comme équipement de forgeage.
Le rôle du marteau de forge dans l'industrie moderne du forgeage dépend des facteurs suivants :
Le principal avantage du marteau de forgeage est sa vitesse de frappe rapide, qui se traduit par un temps de contact court avec le moule et le rend idéal pour les situations qui nécessitent une déformation à grande vitesse pour remplir le moule.
Cela inclut les pièces forgées avec des plaques nervurées minces, formes complexeset des exigences strictes en matière de tolérance de poids.
Grâce à ses caractéristiques de fonctionnement rapides et flexibles, il possède une forte capacité d'adaptation et est parfois qualifié d'équipement "universel".
Il est donc particulièrement adapté à la production de plusieurs types de produits et de lots de petite taille.
En termes de rentabilité, le marteau de forge est le plus avantageux équipement de formage.
1.2 Comment choisir un marteau de forge ?
L'énergie d'impact maximale du marteau de forge est le paramètre le plus important pour déterminer sa capacité de travail.
La formule suivante peut servir de référence pour déterminer l'énergie d'impact nécessaire au martelage :
E=25（3.5～6.3）KFtotal
Dans la formule :
Lorsqu'il s'agit d'une production par lots et qu'une productivité élevée est nécessaire, la formule utilise la valeur limite supérieure de 6,3. Dans les cas où l'étape finale de forgeage peut être réalisée et où la productivité n'est pas une préoccupation, la limite inférieure de 3,5 est utilisée.
2.1 Caractéristiques de performance
La presse à vis est adaptée au forgeage, au refoulement, au pressage de précision, à la correction, à l'ébarbage et au pliage.
Toutefois, sa capacité de charge excentrique moyenne est nettement inférieure à celle du forgeage à chaud et le marteau de forge.
Par conséquent, il ne convient pas aux opérations de chauffage multi-processus (telles que le décalaminage, le pré-forgeage et l'ébarbage).
Par conséquent, lorsqu'une presse à vis est utilisée pour le forgeage final, un équipement supplémentaire est nécessaire pour réaliser des processus auxiliaires.
Les caractéristiques de forgeage de la presse à vis sont déterminées par les performances de l'équipement.
Comme la presse à vis possède les deux caractéristiques de travail du marteau de forgeage et de la presse de forgeage à chaud, elle présente les caractéristiques suivantes :
Par conséquent, le matriçage de la presse à vis présente les caractéristiques suivantes :
L'utilisation d'une presse à vis pour le matriçage est limitée par des facteurs défavorables, notamment le tonnage de l'équipement, la faible vitesse de fonctionnement et la nécessité d'un équipement auxiliaire pour le découpage. Elle est généralement utilisée pour la production en petites et moyennes séries de pièces forgées de petite et moyenne taille.
2.2 Adaptabilité à d'autres formes de forgeage press
La presse à vis fonctionne grâce à l'énergie de frappe et présente des caractéristiques de travail similaires à celles d'un marteau de forgeage. La course du coulisseau de la presse est réglable et peut être ramenée à n'importe quelle position avant d'atteindre son point le plus bas. La quantité d'énergie de frappe et le nombre de frappes peuvent être contrôlés en fonction du travail de déformation requis pour le forgeage.
Toutefois, pendant le forgeage, la résistance à la déformation de la pièce forgée est compensée par la déformation élastique du système de fermeture du lit. La presse à vis a une structure similaire à celle d'une presse de forgeage à chaud, ce qui en fait un dispositif de forgeage sous pression doté d'une certaine capacité de surcharge.
La capacité de charge excentrique moyenne de la presse à vis est inférieure à celle de la presse de forgeage à chaud et du marteau de forgeage CNC, ce qui fait qu'elle ne convient qu'au forgeage de matrices à fente unique. Un équipement supplémentaire peut être nécessaire pour compléter le processus auxiliaire lors de l'utilisation d'une presse à vis pour le forgeage final.
Le coulisseau de la presse à vis a une vitesse de course plus lente et une fréquence de fonctionnement plus faible, et ne peut effectuer qu'une seule déformation dans une seule rainure. Au cours de la déformation en une seule passe, la partie centrale de l'ébauche subit une déformation importante, ce qui provoque un écoulement horizontal et la formation d'un grand bord d'évasement, rendant difficile le remplissage du métal dans les rainures profondes et augmentant la probabilité de pliage par rapport au forgeage au marteau. Ce phénomène est particulièrement marqué pour les pièces forgées dont la section transversale est complexe.
En outre, la presse à vis est peu flexible et sa durée de vie est plus courte que celle des autres presses. a CNC marteau de forgeage. Il convient au forgeage de pièces de forme relativement simple, aux exigences de précision faibles et à l'énergie de déformation élevée. L'énergie et la fréquence de frappe sont généralement déterminées par l'opérateur en fonction du travail de déformation requis pour le forgeage.
Cependant, la presse à vis a des performances de contrôle médiocres par rapport à un marteau de forgeage CNC, ce qui entraîne une qualité de forgeage instable et des difficultés d'automatisation. Elle est généralement utilisée pour la production en petites ou moyennes séries de pièces forgées de petite ou moyenne taille.
2.3 Comment sélectionner presse à vis
La formule de calcul pour sélectionner le tonnage de la presse à vis est la suivante :
1）P= p/q=（64～73）F/q
Dans la formule :
① Pour les pièces forgées qui nécessitent une course de déformation importante, une déformation et un travail de déformation pour le matriçage, la valeur de q doit être comprise entre 0,9 et 1,1.
② Pour les pièces forgées qui nécessitent une course de déformation et un travail de déformation plus faibles pour le matriçage, la valeur de q est de 1,3.
③ Pour les pièces forgées qui ne nécessitent qu'une faible course de déformation mais qui ont besoin d'une grande force de déformation pour un pressage de précision, la valeur de q est de 1,6.
2） P=（17.5～28）K-Ftotal(KN)
Dans la formule :
La formule ci-dessus s'applique au calcul du tonnage de l'équipement nécessaire pour les courses de forgeage doubles ou triples. Si une seule course de forgeage est nécessaire, le calcul doit être multiplié par deux.
3.1 Caractéristiques de performance
Les caractéristiques du matriçage sur presse à chaud sont déterminées par la conception structurelle de la presse. Elle présente les caractéristiques notables suivantes :
La rigidité du cadre de la presse de forgeage à chaud et du mécanisme de liaison de la manivelle est élevée, ce qui se traduit par une déformation élastique minimale pendant le fonctionnement, et donc par une plus grande précision des pièces forgées produites.
Le coulisseau est doté d'une structure supplémentaire en forme de nez, qui augmente la longueur de guidage et améliore la précision du guidage. Grâce à un guidage précis et à l'utilisation d'une matrice combinée avec un dispositif de guidage, les presses de forgeage à chaud sont capables de produire des pièces forgées avec une plus grande précision. Les rainures de chaque étape sont réalisées sur un insert pratique et fixées au coffrage universel à l'aide de vis de fixation, ce qui élimine les contre-attaques pendant le fonctionnement.
La course de travail de la presse est fixe, avec une étape accomplie en une seule fois et un dispositif d'éjection automatique inclus.
3.2 Adaptabilité à d'autres équipements de matriçage :
La presse à forger à chaud a une certaine course et fonctionne à une vitesse lente, ce qui permet à l'ébauche de subir la déformation prédéterminée en une seule fois. Cependant, il en résulte une déformation importante au milieu de la billette, qui s'écoule facilement dans la direction horizontale et forme une grande bavure, ce qui empêche de remplir efficacement le métal dans les rainures profondes.
En outre, le pliage des pièces forgées est plus probable que le martelage, en particulier pour les pièces dont la section transversale est complexe.
Pour surmonter ces difficultés, il est nécessaire d'utiliser une étape de découpage pour rapprocher l'ébauche de la forme de forgeage souhaitée, ce qui exige une conception minutieuse de l'étape de matriçage. D'autre part, les marteaux-pilons ont un nombre élevé de coups par minute et peuvent contrôler le poids du marteau pour répondre aux exigences de déformation de l'ébauche. Cela facilite l'utilisation et le forgeage des pièces forgées, telles que l'allongement et le laminage.
Cependant, les processus de laminage long et de laminage sont difficiles à réaliser sur une presse de forgeage à chaud. Pour les flans longs de type tige présentant de grandes différences de section, d'autres équipements tels que des marteaux pneumatiques sont nécessaires, forgeage de rouleaux ou des machines de forgeage à plat doivent être utilisées pour le découpage et l'étirage/le laminage.
La presse à forger à chaud éprouve également des difficultés à éliminer la couche d'oxyde à la surface de l'ébauche, en particulier à ses extrémités, qui est facilement pressée à la surface de la pièce forgée.
Pour éviter cela, il faut utiliser le chauffage électrique et d'autres méthodes de chauffage sans oxydation. La presse de forgeage à chaud adopte une matrice combinée avec un dispositif de guidage, et les rainures de chaque étape sont réalisées sur des inserts pratiques.
Grâce à cette conception, la taille des matrices d'insertion est beaucoup plus petite que celle des marteaux, ce qui permet d'économiser le matériau du moule et rend la fabrication, l'utilisation et la réparation des moules d'insertion beaucoup plus aisées.
3.3 Comment choisir une presse de forgeage à chaud
Le tonnage de la presse à forger à chaud est déterminé en fonction de la résistance maximale à la déformation à la fin du processus de forgeage. La pression de forgeage (P) peut être calculée à l'aide de la formule empirique suivante :
P=（64～73）KF
Dans la formule :
Pour les pièces forgées ayant une forme simple, une grande surface ronde, des nervures basses et épaisses, et une paroi épaisse, le coefficient de complexité a une faible valeur, et l'inverse est vrai.
|
Objet | Marteau à vapeur | Presse à vis | Presse à manivelle |
Marteau de forgeage |
| Vitesse de frappe（m/s） | 4～7 | 0.6～0.8 | 0.3～0.7 | 4～6 |
| Temps de frappe à froid (ms) | 2～3 | 30～60 | 30～60 | 2～3 |
| Temps de formation (ms) | 5～15 | 30～150 | 80～120 | 5～15 |
| Fréquence des grèves | 80～100 | 6～15 | 40～80 | 80～110 |
| Flexibilité | Bon | Mauvais | Mauvais | Bon |
| Taux d'investissement | 1 | 1～2 | 4 | 2 |
| Adaptabilité | Petit lot multi-variétés | Pièce unique en grande quantité | Pièce unique en grande quantité | Petit lot multi-variétés |
| Complexité de la structure | Le plus simple | Moyenne | Le plus compliqué | Simple |
| Diplôme d'automaticien | Mauvais | Mauvais | Bon | Bon |
| Principe de forgeage | Formage par marteaux multiples | Une formation d'impact | Formation de la pression statique | Formage par marteaux multiples |
| Précision de travail | Mauvais | Mauvais | Haut | Haut |
| Comparaison de la consommation d'énergie | 15 | 2～3 | 3 | 1 |
Lors de la sélection d'équipements de forgeage ayant des capacités similaires, la relation de conversion entre les capacités des équipements de forgeage est la suivante : un marteau de forgeage de 25KJ (marteau à double effet de 1 tonne) équivaut à une presse de forgeage à chaud de 10 000 KN, qui est elle-même équivalente à une presse à vis de 3 500 à 4 000 KN.
Le choix du tonnage de forgeage approprié nécessite une étude préalable de la taille et de la déformation des pièces forgées. Pour différents types de pièces forgées, l'équipement de forgeage requis, la consommation de carburant, la consommation de moule, etc. varient, ce qui signifie que le choix du tonnage doit être basé sur les circonstances spécifiques des pièces forgées.
Par exemple, les alliages de titane ont une grande résistance à la déformation pendant le processus de forgeage, de sorte que lors du choix de l'équipement de forgeage, une attention particulière doit être accordée à la taille et à la déformation des pièces.
En outre, la qualité de la forge est un élément important.
D'une manière générale, les pièces forgées ayant une résistance et une dureté plus élevées peuvent supporter des charges et des pressions plus importantes, ce qui signifie que la nuance de la pièce forgée doit également être prise en compte lors de la sélection du tonnage de forgeage. Par exemple, l'acier de grade 3 a une résistance et une dureté plus élevées que l'acier de grade 2, et le choix du tonnage de forgeage peut donc nécessiter un équipement plus important pour répondre à ses besoins de traitement.
Pour choisir le bon tonnage de forgeage, il faut tenir compte de la taille et de la déformation des pièces forgées, de la qualité des matériaux et des coûts de production.
Dans la pratique, on peut y parvenir en calculant le tonnage de la pression de forgeage et en organisant la position de la cavité du moule en fonction de l'espace de travail et de la structure de l'équipement, ce qui permet une conception globale des composants du moule de forgeage. Cela permet non seulement de garantir la qualité des pièces forgées, mais aussi de contrôler efficacement les coûts de production.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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