Acier moulé par rapport à l’acier forgé: Différences clés

Les produits en acier peuvent être fabriqués soit par coulée, soit par forgeage. La coulée d’acier est le processus par lequel un métal est chauffé jusqu’à ce qu’il atteigne un état liquide, puis versé dans un moule qui façonne le produit souhaité. Le forgeage de l’acier implique l’application de forces mécaniques sur des blocs d’acier pleins chauffés (tels que des lingots et / ou des billettes) qui sont façonnés en produits souhaités en permanence.

FORGEAGE DE L’ACIER VS. COULÉE
COULÉE D’ACIER
COULÉE AU SABLE
MOULAGE DE PRÉCISION
FORGEAGE DE L’ACIER
PROCESSUS DE FORGEAGE
TYPES DE FORGEAGE DE L’ACIER
FORGEAGE À MATRICE FERMÉE
FORGEAGE À matrice OUVERTE
MATRICE OUVERTE VS MATRICE FERMÉE
DOMAINES D’APPLICATION DE LA COULÉE ET DU FORGEAGE D’ACIER

FORGEAGE DE L’ACIER VS. COULÉE

Les deux procédés de fabrication nécessitent l’application de températures élevées aux matières premières en acier (pour les liquéfier ou les rendre malléables) et l’exécution de travaux d’usinage CNC en fin de processus pour obtenir le produit final.

Les produits finis peuvent également subir un traitement de finition de surface, tel que la peinture, le revêtement en poudre, le polissage, divers types de revêtement (par exemple le zingage) et la protection / durcissement à l’usure (application d’une couche de carbure de tungstène).

Enfin et surtout, les pièces moulées et forgées peuvent être assemblées, soudées, brasées, revêtues avant d’être expédiées en tant que produits finis.

Les produits issus des procédés de coulée et de forgeage ont des propriétés différentes en termes de porosité de surface (généralement meilleure pour les produits forgés par rapport aux produits coulés), de structure des grains (plus fine pour les produits forgés), de résistance à la traction (généralement supérieure pour les produits forgés) et de résistance à la fatigue.

Ces procédés de fabrication alternatifs sont donc utilisés (et adaptés à) différentes circonstances et applications.

Matériaux de vannes moulées

Le procédé de coulée est préféré pour:

pièces et composants qui seraient trop complexes ou coûteux à fabriquer par forgeage de l’acier (exemple: corps de vannes de grande taille);
pièces dotées de cavités internes;
pièces de grande taille (il n’y a pratiquement aucune limite de taille en termes de poids des pièces pouvant être produites avec le processus de coulée);
pièces en alliages spéciaux (certains alliages spécifiques sont plus difficiles à forger que coulés, par exemple ceux à forte teneur en nickel et en moly, qui ont une résistance considérable aux forces mécaniques);
pièces nécessitant une production en série et de petits lots.

Le procédé de forgeage est préféré pour:

pièces nécessitant une résistance, une ténacité et une résistance extrêmement élevées (en effet, lors du processus de forgeage, la structure des grains d’acier se modifie pour épouser la forme du produit final – avec une grande uniformité de composition et une recristallisation métallurgique);
pièces devant résister à des chocs et à des forces mécaniques plus fortes;
pièces où la porosité, le risque de vide gazeux, les poches et la formation éventuelle de cavités (même micro-granulaires ) ne sont pas acceptables;
production de pièces mécaniquement résistantes sans utiliser d’alliages coûteux;
pièces nécessitant une résistance élevée à l’usure;
pièces soumises à des charges et à des contraintes élevées;
applications haut de gamme lorsque l’intégrité et la qualité de la pièce sont l’objectif principal du processus de production, plutôt que le temps et le coût.

Matériaux de vannes forgés

L’évolution des technologies de coulée a réduit l’écart entre les propriétés physiques des produits moulés et les produits forgés, ce qui rend les produits moulés modernes très compétitifs en termes de qualité, de résistance et de résistance à l’usure: cependant, dans de nombreux domaines, le forgeage de l’acier reste l’option de fabrication préférée (exemple: vannes de petite taille, c’est-à-dire vannes forgées ou vannes à haute pression).

Lisez à propos de l’acier forgé sur Wikipedia.

COULÉE D’ACIER

Les principaux types de processus de coulée sont les suivants:

COULÉE AU SABLE

La coulée au sable est la méthode de coulée la plus traditionnelle et consiste à verser du métal liquide dans des liants qui résistent au métal en fusion (tels que le sable collé à l’argile / vert / la résine, le sable de résine thermodurcissable et la coquille).

Moulage au sable

MOULAGE DE PRÉCISION

Ce terme désigne un moulage de précision exécuté par injection du métal liquide dans une matrice métallique et un revêtement céramique. Le matériau du moule peut être de la cire dure, de la cire perdue, de la mousse perdue et similaire.

Procédé de moulage de précision

Ces procédés sont utilisés pour différentes applications en termes de dimension des pièces (le moulage au sable est utilisé pour les grandes pièces, le moulage de précision pour les petites pièces jusqu’à 100 kilogrammes et 1,5 mètre de max. longueur), les tolérances autorisées (le moulage de précision crée des pièces plus précises) et les objectifs de coût (les moulages de précision ont tendance à être plus économiques que le moulage au sable).

FORGEAGE DE L’ACIER

Le forgeage de l’acier est apparu en Chine dans l’Antiquité pour produire divers types de produits métalliques.

Alors que les procédures et les outils utilisés pour produire des pièces forgées ont changé au cours des siècles (de l’utilisation d’enclumes, de marteaux et de main-d’œuvre aux machines automatisées comme presses hydrauliques), le processus de forgeage de l’acier de base est toujours basé sur l’application d’énergie thermique à des blocs d’acier solides et leur transformation ultérieure en produits finis par l’application de forces mécaniques (martelage).

PROCESSUS DE FORGEAGE

Le processus de base du forgeage consiste en quelques étapes traditionnelles:

la matière première (blocs d’acier, lingots, billettes) est découpée en parties plus petites si nécessaire
la matière première est chauffée pour atteindre la température de forgeage requise (l’application de chaleur est nécessaire pour rendre le matériau ductile et malléable); la température de forgeage dépend du type de métal et est obtenue en positionnant le matériau dans un four / four;
le métal chauffé est façonné dans la forme requise par application mécanique forces (pression).
La pièce semi-finie subit un usinage, une finition et un traitement thermique

À la fin du processus, le produit résultant présente une résistance extrême, une ténacité aux chocs et une résistance à l’usure grâce à la recristallisation métallurgique et au raffinement des grains résultant du traitement thermique et mécanique appliqué.

Selon la température appliquée à la matière première pendant le processus de forgeage, le forgeage est classé en:

Acier forgé à froid : lorsqu’aucun chauffage n’est appliqué, c’est-à-dire le processus de forgeage se déroule à température ambiante (des forces mécaniques plus élevées sont nécessaires dans ce cas et le métal a une formabilité inférieure par rapport aux méthodes de forgeage à chaud ou à chaud)
Acier à forger à chaud: la matière première est chauffée à des températures comprises entre 800 et 950/1000 C °
Acier à forger à chaud: lorsque la température de chauffage est supérieure à 950/1000 C ° (et généralement inférieure à 1300 C °) pour donner au métal une ductilité élevée et rendre le forgeage possible même avec l’application de pressions mécaniques modestes.

TYPES DE FORGEAGE DE L’ACIER

FORGEAGE À MATRICE FERMÉE

L' »Acier de forgeage à matrice fermée » est un processus de forgeage dans lequel les matrices se rapprochent les unes des autres et recouvrent la pièce en tout ou en partie. La matière première chauffée, qui a approximativement la forme ou la taille de la pièce forgée finale, est placée dans la matrice inférieure.

FORGEAGE À matrice OUVERTE

L' »acier de forgeage à matrice ouverte » est le processus de déformation d’un morceau de métal entre plusieurs matrices qui n’encapsulent pas complètement le matériau. Le métal est façonné par l’action des matrices qui « martèlent » ou « tamponnent » le matériau par une série de mouvements jusqu’à obtenir la forme requise.