26 procédés courants de formage des métaux expliqués

La métallurgie est l'un des secteurs les plus importants de la production moderne. Que vous soyez usinage sur mesure de prototypes métalliquesQu’il s’agisse de pièces d’avion ou d’outils du quotidien, comprendre les différentes méthodes de travail des métaux peut vous aider à choisir la technologie adaptée à votre projet.

Chaque procédé de fabrication offre des avantages uniques et convient parfaitement à des applications spécifiques. Certaines méthodes excellent dans la création de formes complexes, tandis que d'autres offrent une meilleure résistance ou des coûts réduits. Explorons ces techniques essentielles de travail des métaux qui alimentent la production industrielle mondiale.

Cet article vous guidera à travers les principaux procédés utilisés pour la mise en forme et l'usinage des produits métalliques, des méthodes de fonderie traditionnelles à la technologie laser moderne.

Procédés de moulage

Moulage sous pression

Le moulage sous pression consiste à injecter du métal en fusion dans des cavités de moule sous haute pression. Les fabricants créent des moules à partir d'alliages à haute résistance, selon un principe similaire à celui du moulage par injection de plastique. Ce procédé produit pièces métalliques sur mesure Grâce à son excellent état de surface et à ses tolérances serrées, il est très apprécié pour les produits automobiles et de consommation.

Moulage au sable

Le moulage au sable utilise des moules en sable pour façonner des pièces.pièces métalliques usinées sur mesureLes ouvriers placent un modèle (pièce finie ou maquette en bois) dans du sable, puis le recouvrent de sable. Après avoir retiré le modèle, le sable forme une cavité pour le moule. Le procédé nécessite la création de canaux pour la coulée du métal et l'évacuation des gaz. Le moule en sable se brisant lors du démoulage, chaque pièce coulée requiert un nouveau moule.

moulage de précision

Également appelée fonte à cire perdue, cette méthode comprend plusieurs étapes : pressage de la cire, réparation de la cire, assemblage des grappes, enduction de barbotine, fusion de la cire, coulée du métal et finition. Les artisans créent d’abord un modèle en cire de la pièce souhaitée, puis l’enduisent d’une barbotine céramique pour former une coquille. Après séchage de la coquille, la chaleur fait fondre la cire, ne laissant que le moule en céramique. La coulée du métal en fusion par des canaux préformés remplit la cavité, et le refroidissement donne la pièce finale.

Coulée sous pression

Cette technique consiste à remplir des moules avec du métal liquide ou semi-liquide à grande vitesse et sous pression. Le métal se façonne et se solidifie sous une pression continue, créant ainsi des pièces moulées denses et résistantes présentant un minimum de défauts.

Coulée à basse pression

Un gaz à basse pression force le métal liquide dans des moules, où il se solidifie pour former les pièces finies. Initialement développée pour les produits en alliage d'aluminium, cette méthode s'étend désormais aux pièces moulées en cuivre, en fer et en acier nécessitant des points de fusion plus élevés.

Coulée centrifuge

Le moulage par coulée de métal liquide dans des moules en rotation rapide utilise la force centrifuge pour remplir la cavité et former les pièces. Selon la forme, la taille et le volume de production de la pièce, les fabricants choisissent différents types de moules : moules en sable, moules en coquille, moules à cire perdue, moules métalliques ou moules métalliques avec revêtement.

Moulage de modèles par évaporation

Ce procédé consiste à assembler des modèles en paraffine ou en mousse, aux dimensions de la pièce, en les recouvrant d'un matériau réfractaire et en les enfouissant dans du sable de quartz sec. La coulée de métal sous vide vaporise le modèle, permettant au métal liquide de prendre sa place. Après refroidissement, on obtient une pièce moulée quasi-définitive. Cette méthode élimine les angles de dépouille, les lignes de joint et les noyaux, réduisant ainsi les défauts et les erreurs dimensionnelles.

Moulage par compression

Parfois appelée forgeage liquide, la coulée sous pression consiste à verser du métal en fusion ou semi-solide directement dans des moules ouverts, puis à fermer ces derniers pour créer un écoulement et remplir la forme de la pièce. La haute pression appliquée sur la coquille solidifiée provoque une déformation plastique, tandis que le métal non solidifié subit une pression isostatique et une solidification sous haute pression. La coulée sous pression indirecte, quant à elle, injecte le métal dans des moules fermés à travers un poinçon sous haute pression pour la cristallisation et la solidification.

Coulée continue

Ce procédé consiste à verser en continu du métal liquide dans une extrémité d'un moule traversant tout en extrayant le matériau formé par l'autre extrémité, créant ainsi un flux constant de produits coulés.

Procédés de forgeage et de formage

Forgeage

Le forgeage consiste à appliquer une pression sur des ébauches métalliques à l'aide de machines à forger, provoquant une déformation plastique pour obtenir des formes, des dimensions et des propriétés mécaniques spécifiques. Ce procédé élimine les défauts de fonderie tels que la porosité, optimise la microstructure et préserve l'intégrité des lignes de flux du métal. Les pièces forgées présentent généralement de meilleures propriétés mécaniques que les pièces moulées du même matériau, ce qui les rend idéales pour les applications exigeantes soumises à des charges élevées.

La forge

Les équipements de forgeage à matrices spécialisées utilisent des matrices pour transformer des ébauches en pièces forgées. Parmi les procédés utilisés, on trouve le forgeage au marteau, le forgeage à la presse à manivelle, le forgeage à plat et le forgeage par friction. Le laminage consiste à faire tourner des matrices opposées pour déformer plastiquement le matériau et obtenir les pièces forgées ou les ébauches souhaitées ; il s’agit d’un type particulier de laminage longitudinal.

Roulement

Le laminage (ou fraisage) consiste à faire passer des lingots de métal entre des rouleaux jumelés pour leur donner leur forme. Lorsque la température du métal dépasse sa température de recristallisation pendant le laminage, on parle de « laminage à chaud » ; sinon, il s'agit de « laminage à froid ». Le laminage demeure la méthode de travail des métaux la plus courante.

Dessin

L'étirage consiste à tirer le métal à travers des filières de section plus petite que la section d'origine grâce à une force appliquée à l'extrémité avant, ce qui permet d'obtenir les formes et les dimensions souhaitées. Comme l'étirage se fait généralement à froid, on l'appelle aussi étirage à froid.

Estampillage

Les presses et les matrices appliquent une force sur des feuilles, des bandes, des tubes et des profilés, provoquant une déformation ou une séparation plastique pour obtenir des pièces aux formes et dimensions requises.

Typiquement, boîtiers métalliques sur mesure et pièces en tôle sont produites par un procédé d'estampage, plus rapide et permettant d'obtenir une précision dimensionnelle supérieure.

Moulage par injection de métal

Dérivée du moulage par injection plastique, cette technique de métallurgie des poudres permet de produire des formes complexes à moindre coût. L'ajout de poudres métalliques ou céramiques au plastique améliore sa résistance et sa tenue à l'usure. Le procédé maximise la teneur en particules solides, puis élimine les liants lors du frittage et densifie l'ébauche formée.

Profilage à rouleaux

Les cages à rouleaux continus façonnent progressivement l'acier inoxydable en formes complexes. Le profil des rouleaux de chaque cage continue de déformer le métal jusqu'à l'obtention de la forme finale. Les pièces complexes peuvent nécessiter jusqu'à trente-six cages, tandis que les pièces simples n'en requièrent que trois ou quatre.

Découpe à l'emporte-pièce

Ce procédé de découpe positionne le film formé sur des matrices de poinçonnage, puis ferme la matrice pour éliminer l'excédent de matière tout en préservant la forme 3D du produit, en l'adaptant à la cavité.

Découpe à la lame

Cette méthode positionne les panneaux de film ou les circuits sur des plaques de base tout en fixant les matrices de découpe sur les gabarits de la machine. La pression de la machine contrôle la découpe du matériau par la lame. Contrairement à la découpe par poinçonnage, la découpe par lame produit des bords plus lisses et permet de créer des plis ou des découpes partielles en ajustant la pression et la profondeur. Les matrices coûtent moins cher et offrent un fonctionnement plus pratique, plus sûr et plus rapide.

Procédés d'usinage

Tournant

Le tournage utilise des tours où des outils de coupe façonnent des pièces en rotation. Les tours servent principalement à usiner des arbres, des disques, des manchons et autres pièces comportant des surfaces rotatives.

Le tournage représente l'opération la plus basique et la plus courante. technologie CNC de haute précision, idéal pour le traitement des surfaces rotatives, notamment les cylindres, les cônes, les faces d'extrémité, les rainures, les filetages et les surfaces formées.

Fraisage

Le fraisage est l'un des procédés les plus couramment utilisés dans Prototype de fabrication métallique sur mesureLe fraisage permet de fixer les ébauches grâce à des fraises rotatives à grande vitesse qui enlèvent de la matière pour créer les formes et les caractéristiques souhaitées. Le fraisage traditionnel permet de réaliser des contours et des rainures simples, tandis que les fraiseuses à commande numérique (CNC) usinent des formes complexes. Les centres d'usinage effectuent des opérations à trois axes ou multiaxes pour la fabrication de moules, de montages, de surfaces courbes à parois minces, de prothèses et de lames.

Planification

Le rabotage utilise des raboteuses effectuant un mouvement de va-et-vient horizontal par rapport aux pièces à usiner, principalement pour le traitement des profils. La précision de rabotage atteint IT9-IT7 avec une rugosité de surface Ra de 6,3 à 1,6 µm.

Affûtage

Le meulage enlève l'excédent de matière à l'aide d'abrasifs et d'outils de meulage, ce qui représente l'une des méthodes de coupe les plus répandues.

Impression 3D métal

Fusion laser sélective

CO haute puissance contrôlé par ordinateur₂ Des lasers balayent sélectivement la surface de poudres métalliques dans des chambres remplies de poudre. Aux endroits touchés par le laser, la poudre de surface fond et se solidifie complètement, tandis que les zones non affectées restent pulvérulentes. L'ensemble du processus se déroule dans des chambres étanches remplies de gaz inerte.

Frittage laser sélectif

Le frittage sélectif par laser (SLS) utilise des lasers infrarouges et des matériaux en poudre. Après un préchauffage de la poudre légèrement en dessous de son point de fusion, des rouleaux de nivellement l'étalent uniformément. Des lasers pilotés par ordinateur réalisent un frittage sélectif en fonction de la section transversale des couches. Une fois toutes les couches formées et l'excédent de poudre éliminé, les pièces frittées sont obtenues. Les poudres de cire et de plastique sont des matériaux éprouvés, tandis que les procédés utilisant des poudres métalliques et céramiques sont encore en développement.

Dépôt métallique

Similaire au dépôt par fusion par pression de tube de dentifrice, ce procédé projette de la poudre métallique. Des buses fournissent simultanément des lasers de haute puissance et une protection par gaz inerte lors du dépôt de la poudre. Cette méthode n'est pas limitée par la taille du caisson à poudre, ce qui permet la fabrication de composants plus grands et la réparation précise de pièces de précision endommagées.

Conclusion

La fabrication des métaux englobe divers procédés, chacun adapté à des applications, des matériaux et des exigences de production spécifiques. Les méthodes de fonderie comme la fonderie sous pression et la fonderie à cire perdue excellent dans la réalisation de formes complexes, tandis que le forgeage offre une résistance supérieure. L'usinage moderne assure une finition de précision, et des technologies de pointe comme la fusion sélective par laser permettent des conceptions innovantes.

En tant que Fournisseur de services en ligne de fabrication métallique sur mesureLVMA sélectionne toujours les procédés de fabrication les plus adaptés à ses clients. La maîtrise de ces procédés fondamentaux permet aux ingénieurs et aux fabricants de prendre des décisions éclairées, d'optimiser l'efficacité de la production et de fabriquer des produits métalliques de haute qualité répondant à des spécifications précises.