PREMIERE APPROCHE DE LA TECHNIQUE DE MISE EN FORME DES MATERIAUX PAR FORGEAGE

1. PREMIERE APPROCHE DE LA TECHNIQUEDE MISE EN FORME DES MATERIAUXPAR FORGEAGE Initiation à partir d’un exemple

2. PREAMBULE Forge par estampage Ce procédé de forgeage à chaud utilise des outillages spécifiques pour fabriquer des pièces, ce qui sous entend que l’on y a recours dés qu’il y a une certaine quantité de pièces à faire : les petites séries, à partir d’une vingtaine de pièces environ, les moyennes séries d’environ 500 à 1000 pièces et les grandes séries au-delà. La forge par estampage met en forme uniquement des métaux ferreux, à hautes températures avec des pilons ou des presses.

3. PREAMBULE Forge par estampage

4. PLAN DE LA PIECE USINEE Matière : 30Mn5

5. ADAPTATION A L’ESTAMPAGE Arrondis d’arêtes Dépouilles Plan de joint Congés de raccordement Surépaisseurs d’usinage Cordon de bavure

6. PLAN DE LA PIECE ESTAMPEE Plan de joint : Plan, passant par la plus grande section Surépaisseurs : De 1 à 1,5 mm Dépouilles 1° Arrondis d’arêtes 1 mm Congés de raccordement 5 mm Cordon de bavure Ep : 1,5 mm ; larg. = 6 mm

7. GAMME DE FABRICATION De l’utilité ou non d’une opération intermédiaire • Obligatoire • Défaut systématique

8. GAMME DE FABRICATION De l’utilité ou non d’une opération intermédiaire • Obligatoire • Défaut systématique Finition directe

9. GAMME DE FABRICATION De l’utilité ou non d’une opération intermédiaire • Obligatoire Ebauche intermédiaire

10. GAMME DE FABRICATION De l’utilité ou non d’une opération intermédiaire • Obligatoire Finition après ébauche

11. GAMME DE FABRICATION De l’utilité ou non d’une opération intermédiaire • Obligatoire • Défaut systématique • Capacité machine • Facultatif • Pas de défaut • Facultatif mais utile • Meilleur positionnement • Amélioration de la qualité de surface • Augmentation de la durée de vie des outillages

12. GAMME DE FABRICATION Positionnement du lopin sans opération intermédiaire • Le lopin est correctement centré dans la gravure de finition • La longueur du lopin est inférieure à 2,5 D

13. GAMME DE FABRICATION Tracé d’une opération intermédiaire (écrasement) • Le lopin est correctement centré dans l’opération d’écrasement

14. GAMME DE FABRICATION Tracé d’une opération intermédiaire (écrasement) • L’opération d’écrasement est elle-même correctement centrée dans l’opération de finition

15. POSTE DE TRAVAIL Cisaille à lopins Robot Chauffeuse par induction Presse d’estampage Presse d’ebavurage Ref. contrôlé Convoyeur Convoyeur

16. DEBIT Lopins cisaillés La machine

17. DEBIT • 1 : Barre • 2 : Lopin • 3 : Lame fixe • 4 : Lame mobile • 5 : Serre barre • 6 : Support lopin Principe du cisaillage

18. CHAUFFAGE PAR INDUCTION La machine

19. CHAUFFAGE PAR INDUCTION • Application de la loi de l’induction et de l’effet Joule • Création d’un champ magnétique par un enroulement bobiné • L’extérieur du lopin est le siège de courants induits • Ces courants induits se transforment en chaleur • La chaleur est transmise au cœur du lopin par conduction Principe du chauffage par induction

20. CHAUFFAGE PAR INDUCTION 2C35 : 1200 – 900°C 40CrMoV12 : 1150 – 1000°C Diagramme Fer - carbone

21. CHAUFFAGE PAR INDUCTION vitesse2 peau - La peau s’échauffe plus vite que le coeur - La vitesse de chauffage est plus lente après la perte du magnétisme (Point de Curie) coeur vitesse1 - La température est uniforme en fin de chauffage - La durée de chauffage est faible Echauffement d’un lopin

22. PRESSE D’ESTAMPAGE La machine Principe de fonctionnement

23. PRESSE D’ESTAMPAGE 5 3 3 6 7 4 4 9 2 2 9 1 8 8 1- bâti 4- bielle 7- frein 2- coulisseau 5- volant d’inertie 8- éjecteurs 3- excentrique 6- embrayage 9- réglage de la longueur bielle

24. OUTILLAGE D’ESTAMPAGE Vue d’ensemble de l’outillage

25. OUTILLAGE D’ESTAMPAGE 2 1- Porte insert 2- Insert 1 3- Clavette 4- Ejecteur 3 4 Vue de l’outillage de finition

26. OUTILLAGE D’ESTAMAPGE Matériau d’outillage : X38CrMoV5-3

27. OUTILLAGE D’ESTAMPAGE Matériau d’outillage : X38CrMoV5-3 Perlite Ausénite + carbures Bainite Martensite

28. OUTILLAGE D’ESTAMPAGE Traitement superficiel de nitruration

29. MISE EN FORME PAR ESTAMPAGE Modélisation du comportement du matériau forgé 800°C La contrainte d’écoulement diminue lorsque la température augmente 1000°C 1200°C

30. MISE EN FORME PAR ESTAMPAGE Modélisation du comportement du matériau forgé 10mm/s/mm La contrainte d’écoulement augmente lorsque la vitesse de déformation augmente 1mm/s/mm 0,1mm/s/mm

31. MISE EN FORME PAR ESTAMPAGE Résultats de la simulation numérique Opération préliminaire 1 2 3 4

32. MISE EN FORME PAR ESTAMPAGE Résultats de la simulation numérique Opération préliminaire

33. MISE EN FORME PAR ESTAMPAGE Résultats de la simulation numérique Opération préliminaire : Courbe d’effort 4 3 2 1

34. MISE EN FORME PAR ESTAMPAGE Résultats de la simulation numérique Finition 1 2 3 4

35. MISE EN FORME PAR ESTAMPAGE Résultats de la simulation numérique Finition

36. MISE EN FORME PAR ESTAMPAGE Résultats de la simulation numérique Finition: Courbe d’effort 4 3 2 1

37. EBAVURAGE - DEBOUCHAGE Vue d’ensemble de l’outillage

38. EBAVURAGE - DEBOUCHAGE 4 2 1- Support de pièce 3 2- Poinçon 3- Découpe 5 4- Extracteur de pièce 1 5- Extracteur de bavure Vue des outils spécifiques

39. EBAVURAGE - DEBOUCHAGE 1 2 Principe

40. EBAVURAGE - DEBOUCHAGE 3 4 Principe

41. EBAVURAGE - DEBOUCHAGE 5 6 Principe

42. ASPECTS METALLURGIQUES DU FORGEAGE Evolution historique

43. ASPECTS METALLURGIQUES DU FORGEAGE Evolution de la taille de grain au cours du forgeage 0,2 mm

44. ASPECTS METALLURGIQUES DU FORGEAGE Refroidissement contrôlé après estampage Obtention d’une structure bainitique sur un acier 35MnV7

45. ASPECTS METALLURGIQUES DU FORGEAGE Différents aciers et traitements possibles