Principes de base du forgeage de l'aluminium - Forgeage à chaud et forgeage à froid

L'aluminium et ses alliages font partie des métaux non ferreux les plus populaires et occupent la deuxième place dans la production après l'acier. L'aluminium est le huitième élément le plus abondant en poids dans la croûte terrestre et il est plus abondant que tous les autres métaux non ferreux réunis. Sa densité ne représente qu'un tiers de celle de l'acier (2,7 g/cm³ pour les alliages d'aluminium et environ 7,85 g/cm³ pour l'acier). Cette faible densité rend les alliages d'aluminium idéaux pour les applications légères, avec une bonne résistance, une bonne rigidité et une grande résistance à la fatigue, ce qui les rend idéaux pour les éléments porteurs.

Les alliages d'aluminium sont très ductiles et conviennent donc aux conceptions complexes et aux pièces forgées à tolérance étroite. Les pièces forgées en aluminium présentent de meilleures caractéristiques que les pièces forgées en acier en termes de résistance à la corrosion, de conductivité thermique et de propriétés non magnétiques. À bien des égards, elles sont supérieures aux pièces forgées en acier.

Les pièces forgées en aluminium ont de nombreuses applications en raison de leurs caractéristiques ; elles sont utilisées dans les machines, l'aviation, l'automobile, les chemins de fer, les navires, la construction, les ponts, les produits chimiques et les centrales électriques. L'aluminium peut remplacer les pièces forgées en acier, ce qui permet de réduire le poids des produits mécaniques de 60% tout en augmentant leur résistance. L'aluminium est donc largement utilisé dans les secteurs de l'aviation, de l'aérospatiale et de la défense en raison de sa légèreté et de sa grande résistance. Par exemple, les structures des avions contiennent de l'aluminium forgé de 15% à 50%. Cet article traite du processus de forgeage de l'aluminium et des techniques de forgeage les plus courantes pour l'aluminium, telles que le forgeage à chaud, le forgeage à froid et le forgeage par chute.

Caractéristiques de forgeabilité du métal aluminium

Du point de vue de la forgeabilité, les alliages d'aluminium sont presque identiques à l'acier au carbone et à l'acier de construction faiblement allié.

Variation de la résistance à la déformation à haute température

Les alliages d'aluminium présentent une large gamme de résistance à la déformation (ou contrainte d'écoulement) en fonction du type d'alliage. Les alliages d'aluminium de résistance faible à moyenne de la série 6000 sont plus susceptibles de se déformer à des températures élevées. En revanche, les alliages d'aluminium à haute résistance, en particulier ceux de la série 6000, sont plus sensibles à la déformation à des températures élevées. Aluminium série 7000 tels que les alliages Al-Zn-Mg-Cu ont été signalés comme offrant une plus grande résistance à la déformation à haute température.

Par exemple, un alliage d'aluminium dur a une limite de résistance au forgeage de 40 MPa à 500°C alors que l'alliage d'aluminium 6061 a une limite de résistance au forgeage de 20 MPa. Cela signifie que la charge de déformation pour le forgeage de ce dernier est approximativement la moitié de celle du premier.

Résistance à la déformation à des températures élevées et ambiantes

À température ambiante, la plupart des alliages d'aluminium résistants à la déformation offrent une résistance à la déformation inférieure à celle de l'acier au carbone. Mais à haute température, leur capacité à résister à la déformation peut être inférieure, similaire ou même supérieure à celle de l'acier au carbone.

Sensibilité à la température

Les alliages d'aluminium sont très sensibles aux changements de température. En effet, lorsque la température diminue, leur capacité à résister à la déformation augmente très rapidement. Cette augmentation de la dureté est supérieure à celle de l'acier au carbone. Pour l'acier au carbone et l'acier de construction faiblement allié, la limite de résistance est 1,5 fois plus élevée si la température est réduite de 100°C. En revanche, une baisse de température de 50°C peut entraîner une augmentation de 50% à 300% de la résistance des alliages d'aluminium.

Méthodes de forgeage des pièces en aluminium

L'aluminium est un alliage souple de faible densité qui est souvent utilisé en combinaison avec d'autres métaux.  Les alliages d'aluminium peuvent être enrichis d'autres éléments tels que le cuivre, le magnésium, l'étain ou le zinc afin d'améliorer leur formabilité, leur dureté et leur capacité de renforcement. Les alliages d'aluminium sont faciles à forger et 85% des pièces en aluminium sont donc forgées.

Les produits forgés sont relativement plus résistants que les produits en aluminium moulé car ils possèdent les caractéristiques de deux métaux. L'aluminium ayant une température de fusion basse, il est moins cher que les produits forgés. Les alliages d'aluminium les plus couramment utilisés pour les applications de forgeage sont les suivants : Al 6061, 6063, 6082 et 7075. Ces alliages sont utilisés dans les pièces et systèmes techniques où la protection contre la corrosion et la faible densité sont importantes. Les pièces en aluminium forgé sont largement utilisées dans diverses industries telles que la construction navale, les pièces intérieures et extérieures des automobiles, les moteurs, l'aérospatiale et d'autres produits industriels manufacturés où la capacité à résister à des conditions difficiles, comme dans les navires, joue un rôle indispensable. .

Forgeage à chaud de l'aluminium

Le forgeage à chaud de l'aluminium consiste à scier et à chauffer des barres d'aluminium à des températures élevées. Ce processus, appelé recristallisation, affine la structure du grain de l'aluminium et améliore la ténacité, la ductilité et la limite d'élasticité des pièces forgées. Le forgeage à chaud est également très efficace dans l'utilisation des matériaux puisqu'il génère peu de déchets. Le forgeage à chaud de pièces en aluminium peut être réalisé dans notre usine afin de répondre aux besoins de nos clients en termes de conception et de taille.

Aluminium Cancienne forge

Le forgeage à froid de l'aluminium est particulièrement adapté aux composants en aluminium, car l'aluminium est très ductile et facile à manipuler. Cette technique permet d'obtenir des pièces très précises qui ne nécessitent que peu ou pas d'usinage supplémentaire et qui conviennent le mieux à la fabrication de produits symétriques. Dans la plupart des cas, le forgeage à froid est plus économique que le forgeage à chaud. Le processus de forgeage à froid consiste à plier la barre dans la forme requise, puis à la comprimer entre une matrice pour obtenir la forme finale. Toutefois, en raison de la nature relativement tendre de l'aluminium, un traitement thermique est conseillé pour augmenter la dureté des pièces forgées. Ces caractéristiques rendent les pièces forgées en aluminium essentielles dans de nombreuses industries et applications.

Dans ce processus, la partie supérieure de la matrice est fixée au marteau et la partie inférieure à l'enclume. La pièce d'aluminium chauffée est placée sur l'enclume dans la moitié inférieure de la matrice. Ensuite, la pièce est poussée dans la cavité de la filière avec une force uniforme jusqu'à ce qu'elle occupe complètement la cavité de la filière. À ce stade, l'excès d'aluminium est éjecté par les ouvertures entre les deux moitiés de la matrice. Ce matériau excédentaire, appelé "flash", est recueilli et réutilisé dans le processus de production.

Forgeage par électroérosion de l'aluminium

Le matriçage est une méthode de forgeage qui consiste à placer une pièce d'aluminium entre les deux moitiés d'une matrice et à utiliser un marteau pour façonner le matériau, ce qui en fait une méthode idéale pour la production à grande échelle de pièces en aluminium. Les alliages d'aluminium sont préférés pour le matriçage en raison de leur légèreté, et les alliages des séries 6000 et 7000 sont les plus appropriés. Une fois la pièce forgée, l'excès de matière, appelé "flash", est éliminé et les pièces peuvent être traitées ultérieurement.

L'aluminium est connu pour être renforcé, durci et avoir des caractéristiques de fatigue améliorées par le processus de matriçage. Ce procédé de déformation contrôlée permet d'obtenir une grande précision et une grande uniformité, ce qui en fait un procédé bon marché et sans déchets qui peut être utilisé pour fabriquer des formes complexes.

Les caractéristiques de l'alliage d'aluminium sont les suivantes :

Les métaux tels que l'aluminium ont une caractéristique connue sous le nom de plasticité, qui est la capacité du matériau à se déformer sous l'effet de forces externes importantes. L'aluminium possède cette capacité et conserve sa stabilité structurelle. La ductilité des alliages d'aluminium définit leur aptitude à être transformés et les circonstances dans lesquelles le forgeage sous pression peut être effectué.

Alors que les alliages d'aluminium présentent un taux d'écoulement de 50% par rapport à l'acier, leur coefficient de frottement sur les surfaces des moules est trois fois plus élevé. Cela se traduit par une forte adhérence, une faible usinabilité et une faible ductilité pendant les opérations de forgeage.

Comment forger l'aluminium : Un guide complet

Le forgeage de l'aluminium est un processus qui consiste à presser l'aluminium dans diverses configurations à l'aide d'une presse à forger ou d'un marteau. Ce processus permet de reproduire divers modèles de prototypes pour des utilisations industrielles telles que la défense, l'automobile et l'aérospatiale.

Étape 1 : Préparation

Tout d'abord, la billette d'aluminium doit provenir d'une source appropriée, c'est-à-dire qu'elle doit être pure, exempte d'impuretés et avoir les dimensions adéquates pour l'utilisation prévue.

Étape 2 : Chauffage

Chauffer la billette à la bonne température avant le processus de forgeage. Cette étape rend l'aluminium plus souple que l'acier et donc plus facile à travailler. La température dépend du type d'alliage et de la forme du produit final à fabriquer. En règle générale, les alliages d'aluminium sont forgés à des températures comprises entre 700 et 950 degrés F, mais certains alliages peuvent nécessiter jusqu'à 1100 degrés F.

Étape 3 : Forgeage de l'aluminium

Lorsque la billette atteint la température requise, elle est prête à être forgée. Dans un atelier de forgeage, une force importante est utilisée pour façonner l'aluminium à l'aide d'une presse ou d'un marteau de forgeage. Le processus de forgeage comprend trois étapes principales:Le processus de forgeage comprend trois étapes principales :

• Remontage : Exercer une pression sur l'une des extrémités de la billette pour l'allonger et la rendre plus mince.
• Étirage : La billette est ensuite étirée à la longueur et à la forme requises pour la barre.
• Finition : elle permet de reproduire la forme finale et d'éliminer les matériaux inutiles de la surface des pièces.

Étape 4 : Refroidissement

L'aluminium forgé est ensuite progressivement refroidi à température ambiante. Une trempe trop rapide peut entraîner la formation de fissures ou de déformations, en particulier dans les grandes pièces forgées.

Étape 5 : Usinage et finition des surfaces

Ce processus implique l'utilisation d'outils tels que des perceuses ou des outils de coupe pour donner aux pièces forgées la forme et la taille finales souhaitées. La dernière étape du processus consiste à polir ou à revêtir le matériau afin d'améliorer son état de surface et de garantir qu'il ne se corrodera pas facilement à l'avenir.

Le forgeage de l'aluminium est un processus courant qui consiste à façonner les métaux par l'application d'une force. Il est utilisé pour produire une large gamme de produits, des petites pièces aux grandes structures.

Conseils utiles pour le forgeage de l'aluminium

Tenez compte des conseils suivants pour réussir le forgeage de l'aluminium :

1. Sélectionnez le bon alliage d'aluminium : Sélectionnez l'alliage approprié pour votre produit, car les températures et les propriétés de forgeage varient d'un alliage à l'autre.
2. Gérer la température : Veillez à ce que la billette d'aluminium soit à la température appropriée pour l'alliage en question en l'observant fréquemment.
3. Utiliser le bon équipement : Utilisez une presse à forger ou un marteau dont le tonnage et la course sont adaptés au travail à effectuer.
4. Collaborer avec des entreprises de forgeage d'aluminium qualifiées : Pour les novices en matière de forgeage de l'aluminium, il est conseillé de s'adresser à une entreprise qui travaille dans ce domaine depuis un certain temps, comme Sincere Tech. Elle peut vous aider à choisir l'alliage, la température et l'équipement adéquats et vous accompagner tout au long du processus de forgeage.

Avantages des pièces en aluminium forgé

Les pièces en aluminium forgé présentent de nombreux avantages, notamment:Les pièces en aluminium forgé présentent de nombreux avantages, notamment :

La force

Le forgeage de l'aluminium permet de créer des pièces plus robustes que celles issues du moulage et de l'usinage. Le flux de grains dans le matériau se conforme à la forme du composant pendant le forgeage, ce qui augmente la résistance du matériau et donc la durée de vie du composant. L'aluminium forgé est également préféré dans les applications où les composants sont soumis à des charges d'impact répétées, à des charges cycliques et à d'autres conditions stressantes.

Coût

Le forgeage de l'aluminium est généralement plus économique en termes de délai, de coût des matériaux et d'autres considérations de fabrication. Par rapport au moulage sous pression de l'aluminium, le forgeage est relativement moins coûteux en termes d'outillage et a un taux de production plus élevé.

Caractéristiques mécaniques

Le formage des métaux modifie la microstructure des alliages d'aluminium de manière positive, améliorant ainsi leurs caractéristiques mécaniques. Ce processus améliore la résistance à la traction, la limite d'élasticité, la ténacité et les propriétés de fatigue.

Durabilité et fiabilité

Les autres techniques de formage de l'aluminium peuvent produire des pièces présentant des porosités et des vides, ce qui peut compromettre les performances. Le forgeage résout ces problèmes car il implique l'application de forces de compression qui améliorent les performances, la résistance et la fiabilité des produits forgés.

Précision dimensionnelle

L'aluminium est un alliage sans retrait dans le forgeage puisqu'il est chauffé à sa température de recristallisation, qu'elle soit légèrement inférieure ou supérieure. Les billettes d'aluminium sont traitées sous forme solide, ce qui permet aux produits finaux de présenter une grande précision en termes de dimensions.

Conservation des biens

Le processus de forgeage n'altère en rien les excellentes caractéristiques de l'aluminium. Le métal est plié, tordu et déformé sans qu'aucun de ses attributs positifs ne soit affecté.

Réduction des déchets matériels

Le secteur manufacturier d'aujourd'hui se concentre principalement sur la minimisation des déchets afin de réduire les coûts, et des innovations sont réalisées pour mettre en œuvre des techniques qui n'ont pas d'impact négatif sur l'environnement. Lors du forgeage de l'aluminium, le flash se produit pendant le forgeage à matrice ouverte et fermée, et il peut être facilement utilisé et recyclé après la fin du cycle. La production de déchets est donc très faible, voire négligeable. L'aluminium est l'un des métaux les plus recyclés au monde et cette propriété le rend idéal pour les applications nécessitant des pièces ou des produits durables pouvant résister à des environnements difficiles. .

Production en grande quantité

Le forgeage de l'aluminium est une approche fastidieuse du travail des métaux qui permet de créer des milliers de composants complexes et détaillés en un minimum de temps. Le processus prend généralement moins de temps, de la transformation de la conception à l'achèvement du produit, et peut durer jusqu'à deux mois. Le forgeage de l'aluminium est un processus qui produit une grande quantité de produits en aluminium, mais avec une production minimale de déchets.

Principaux enseignements

Aluminium forgeage est devenue une méthode de fabrication adaptable, parmi les plus efficaces et les plus largement utilisées dans différentes industries. Le respect des étapes et des conseils fournis dans ce guide permettra de forger l'aluminium avec succès et de produire des produits de qualité qui répondent aux exigences des clients. Il est recommandé de choisir le bon alliage d'aluminium, de contrôler la température, d'utiliser les outils appropriés et de travailler avec une entreprise de forgeage expérimentée. Il est donc possible de fabriquer des produits en aluminium qui répondent aux normes de qualité et de performance les plus élevées en utilisant les bonnes méthodes de préchauffage, de forgeage, de refroidissement et de finition.

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