Le forgeage permet de transformer des métaux comme l’acier, l’aluminium et le titane en pièces robustes et durables grâce à la compression. Cependant, des défauts liés à la température, à la pression, aux propriétés des matériaux ou à la conception du moule peuvent nuire à la qualité, augmenter les retouches et faire grimper les coûts. Améliorer les performances des produits, réduire les déchets et accroître l’efficacité reposent sur la correction de ces défauts.
Tableau des défauts de forgeage courants
| Défaut | Cause principale | Solution clé | Avantage |
| Fermeture à froid | Faible fluidité, mauvaise régulation | Température plus élevée, grille optimisée | Des pièces plus robustes, moins de retouches |
| Egypte | Solidification précoce | Améliorer le flux, préchauffer le moule | Réduction des déchets |
| cavités de retrait | Alimentation insuffisante | Optimiser les colonnes montantes, sections uniformes | force supérieure |
| Larmes chaudes / Fissures | contrainte thermique | Géométrie lisse, refroidissement contrôlé | Moins de défaillances |
| Inclusions | Contaminants, turbulence | Filtration par fusion, coulée propre | meilleure qualité |
| Warpage | Refroidissement inégal | Épaisseur uniforme, support adéquat | Précision dimensionnelle |
| Défauts de gaz | Gaz emprisonnés, humidité | Dégazage, ventilation améliorée | Finition de surface améliorée |
| Déplacement du moule/noyau | Désalignement | Moules sécurisés, alignement précis | Réduction des retouches |
1. Fermeture à froid
Lorsque deux jets de métal en fusion entrent en collision sans fusionner correctement, une soudure à froid se produit, laissant apparaître une zone de faiblesse ou une ligne de joint visible dans la partie forgée. Ce défaut peut compromettre l’intégrité structurelle du composant et créer des points faibles susceptibles de se rompre sous la pression.
Causes :
- Fluidité métallique insuffisante :Lorsque la température de coulée est trop basse, le métal en fusion risque de se solidifier avant de pouvoir fusionner correctement avec un autre flux de métal.
- Versement lent ou interrompu :Si le processus de coulée est interrompu ou trop lent, le métal en fusion peut se solidifier prématurément, créant des zones de soudure froide où deux flux de métal se rencontrent mais ne se lient pas correctement.
- Conception médiocre du système de contrôle d’accès :Un système d’alimentation inefficace peut entraîner des turbulences ou une formation excessive de film d’oxyde, ce qui empêche la fusion correcte du métal en fusion.
Solutions :
- Ajuster la température de versement :S’assurer que le métal en fusion est à la bonne température garantit une meilleure fluidité, permettant une fusion harmonieuse au point de rencontre des flux.
- Optimiser la conception du système de contrôle :Le système d’alimentation doit être conçu pour permettre un écoulement régulier et continu du métal en fusion, sans turbulence excessive. Ceci minimise également la formation d’un film d’oxyde et garantit une fusion optimale.
- Utilisation des techniques de fluxage et de dégazage :En minimisant la présence d’oxydes dans le métal en fusion, les fabricants peuvent éviter la formation de points faibles ou de joints.
Avantage commercial :
La correction des défauts de fermeture à froid permet d’obtenir des pièces plus robustes et d’une intégrité structurelle accrue. Cela réduit les retouches, augmente le rendement du premier passage et garantit la production de composants durables et de haute qualité. La réduction des défauts améliore également la satisfaction client et diminue les coûts de production.
2. Erreur de dosage (remplissage incomplet)
Un défaut de coulée se produit lorsque le métal en fusion ne remplit pas complètement le moule avant de se solidifier. Il en résulte des pièces incomplètes ou des zones où le métal ne s’est pas entièrement écoulé dans la cavité du moule, ce qui rend les composants fragiles ou inutilisables.
Causes :
- Température de coulée basse :Lorsque la température de coulée est trop basse, le métal en fusion durcit avant de remplir entièrement la cavité du moule.
- Conception inadéquate du système de contrôle d’accès :Une conception inadéquate du système d’alimentation peut entraver l’écoulement du métal en fusion, entraînant un remplissage partiel du moule.
- Moules ou noyaux à froid :Si le moule ou le noyau est trop froid, le métal en fusion risque de se solidifier prématurément avant d’atteindre les parties les plus éloignées du moule.
Solutions :
- Augmenter la température de coulée :L’augmentation de la température de coulée améliore la fluidité, permettant au métal en fusion de s’écouler en douceur dans toutes les zones du moule avant de se solidifier.
- Repenser le système de portail :Assurez-vous que le système d’alimentation est correctement dimensionné et positionné pour permettre un écoulement efficace du métal en fusion dans toutes les sections du moule.
- Préchauffer les moules et les noyaux :Le préchauffage des moules et des noyaux permet de maintenir la fluidité du métal en fusion et d’éviter une solidification prématurée.
Avantage commercial :
La correction des défauts de moulage garantit un remplissage complet du moule, ce qui permet d’obtenir des pièces conformes aux exigences dimensionnelles et de résistance. Cela réduit les rebuts, minimise les retouches et optimise l’efficacité de la production.
3. Cavités de retrait
Lors du refroidissement et du durcissement du métal, des cavités, appelées retraits, se forment à l’intérieur. Ces cavités peuvent créer des points faibles dans la pièce forgée et réduire sa résistance globale, ce qui peut entraîner une rupture sous contrainte ou fatigue.
Causes :
- Alimentation insuffisante en métal en fusion :Le métal se comprime en refroidissant. Des retassures se formeront si le système d’alimentation ou le moule ne fournit pas suffisamment de métal en fusion pour compenser cette contraction.
- Épaisseur de section non uniforme :Les pièces présentant des zones d’épaisseur variable refroidiront à des vitesses différentes, ce qui entraînera la formation de cavités de retrait dans les parties les plus épaisses.
- Température de coulée basse :Si la température de coulée est trop basse, cela peut provoquer une solidification prématurée de la peau, ce qui entraîne la formation de vides emprisonnés dans le métal.
Solutions :
- Optimiser la conception des colonnes montantes et des portiques :Assurez-vous que le système de coulée et d’alimentation puisse fournir suffisamment de métal en fusion aux dernières zones de solidification du moule.
- Utiliser des refroidisseurs ou de l’isolation :L’ajout de refroidisseurs ou d’isolants aux zones sujettes au retrait permet de contrôler les vitesses de refroidissement et favorise une solidification directionnelle vers l’alimentateur.
- Assurez-vous d’une épaisseur de section uniforme :Concevoir des pièces d’épaisseur uniforme afin de garantir que toutes les zones se solidifient à un rythme similaire, réduisant ainsi le risque de retrait.
Avantage commercial :
En éliminant les cavités de retrait, les fabricants peuvent produire des pièces plus résistantes et plus fiables. Cela minimise les risques de défaillance en service et réduit les besoins de réparation ou de demandes de garantie, ce qui se traduit en fin de compte par une rentabilité accrue.
4. Larmes brûlantes / Fissures brûlantes
Les fissures à chaud se produisent lorsque les contraintes internes générées lors de la solidification dépassent la résistance à la traction du matériau, provoquant des fractures dans la pièce forgée. Ces fissures se forment généralement dans les zones présentant une géométrie vive, des sections minces ou des concentrations de contraintes élevées.
Causes :
- Concentrations de stress :Des changements brusques d’épaisseur de section ou des angles vifs peuvent créer des zones de fortes contraintes internes lors de la solidification, ce qui entraîne des fissures.
- Restrictions relatives aux matériaux de moulage :Les matériaux de moule qui ne permettent pas une liberté de mouvement suffisante lors de la solidification peuvent créer une contrainte inutile, augmentant ainsi le risque de déchirures à chaud.
- Gradient thermique :Un refroidissement rapide ou d’importantes différences de température entre le moule et le métal peuvent entraîner une contraction irrégulière, générant des contraintes et provoquant des fissures.
Solutions :
- Transitions progressives entre les sections :Utilisez des congés plutôt que des angles vifs et assurez-vous de transitions progressives dans l’épaisseur des sections afin de réduire les concentrations de contraintes.
- Matériaux de moule flexibles :Utilisez des matériaux de moule qui permettent une certaine mobilité lors de la solidification, ce qui réduit les contraintes mécaniques et diminue le risque de fissuration.
- Vitesses de refroidissement contrôlées :Utilisez des refroidisseurs, de l’isolation ou des systèmes de refroidissement pour modérer la vitesse de refroidissement et réduire les gradients thermiques, ce qui peut aider à contrôler les contraintes de retrait.
Avantage commercial :
En minimisant les déchirures ou fissures à chaud, les fabricants peuvent produire des pièces structurellement robustes et moins sujettes aux défaillances. De ce fait, la qualité globale du produit est améliorée et le nombre de défauts et de rebuts diminue.
5. Inclusions (non métalliques)
Les inclusions sont des matières étrangères, telles que des films d’oxyde, du laitier ou du sable, emprisonnées dans la pièce forgée. Ces contaminants peuvent réduire considérablement les propriétés mécaniques de la pièce, notamment sa résistance à la fatigue et son état de surface.
Causes :
- Mauvaise filtration du métal en fusion :Si le métal en fusion n’est pas correctement filtré avant d’entrer dans le moule, il peut contenir des contaminants tels que des scories ou des particules d’oxyde.
- Turbulences lors du versement :Des vitesses de coulée élevées ou un écoulement turbulent du métal peuvent entraîner l’entraînement de films d’oxyde ou de scories dans le métal en fusion, ce qui conduit à des défauts d’inclusion.
- Revêtements de four ou de poche dégradés :Les revêtements contaminés des fours ou des poches de coulée peuvent introduire des particules étrangères dans le métal en fusion, ce qui entraîne la formation d’inclusions.
Solutions :
- Systèmes de filtration appropriés :Utilisez des filtres en mousse céramique ou des filtres à mailles pour éliminer les impuretés du métal en fusion avant de le couler.
- Contrôler la vitesse de versement :Réduire les turbulences lors de la coulée afin de minimiser le risque d’entraînement d’oxydes ou de scories dans le métal en fusion.
- Maintenir la qualité du four et de la poche de coulée :Inspectez et nettoyez régulièrement les revêtements du four et de la poche de coulée afin d’éviter toute contamination du métal en fusion.
Avantage commercial :
La réduction des inclusions améliore les propriétés mécaniques et l’état de surface des pièces forgées, ce qui entraîne moins de problèmes d’usinage, une meilleure satisfaction client et une réduction des coûts de retouche.
6. Déformation et distorsion
Le terme « gauchissement » désigne la déformation (flexion, torsion ou autre) d’une pièce forgée pendant ou après sa solidification. Ce défaut peut entraîner des pièces non conformes aux spécifications dimensionnelles, nécessitant des retouches ou des ajustements.
Causes :
- Refroidissement inégal :Des différences d’épaisseur de section peuvent entraîner des vitesses de refroidissement inégales, ce qui peut provoquer une déformation des pièces.
- Support insuffisant pendant le refroidissement :Si la pièce n’est pas correctement soutenue pendant le refroidissement, elle peut se déformer sous son propre poids ou sous l’effet des contraintes thermiques.
- Restrictions relatives à la conception du moule :Les moules rigides qui ne permettent pas une contraction contrôlée peuvent entraîner des déformations lors du processus de solidification.
Solutions :
- Épaisseur de section uniforme :Concevoir des pièces d’épaisseur uniforme afin de garantir que toutes les zones refroidissent et se solidifient à un rythme similaire, réduisant ainsi le risque de déformation.
- Fixations et supports adéquats :Prévoir un support adéquat pendant la solidification et le refroidissement afin d’éviter toute déformation ou affaissement.
- Utilisation de refroidisseurs et de systèmes de refroidissement contrôlés :Ces éléments peuvent contribuer à réguler le processus de refroidissement et à réduire les gradients thermiques, minimisant ainsi les déformations.
Avantage commercial :
En minimisant les déformations, les fabricants peuvent produire des pièces conformes aux tolérances dimensionnelles, réduisant ainsi le besoin de réusinage et améliorant l’efficacité de la production. Cela permet, en fin de compte, de réduire les coûts de retouche et d’améliorer la satisfaction client.
7. Défauts gazeux (soufflures, piqûres)
Les défauts gazeux, tels que les soufflures et les piqûres, se produisent lorsque des gaz se retrouvent piégés dans le métal en fusion lors de sa solidification. Ces défauts peuvent compromettre l’intégrité structurelle et l’état de surface de la pièce.
Causes :
- Humidité ou composés volatils dans le moule :Lorsque l’humidité ou des matières volatiles présentes dans le moule entrent en contact avec le métal en fusion, elles génèrent du gaz qui peut rester piégé dans la pièce moulée.
- Mauvaise ventilation :Une ventilation insuffisante pendant le processus de coulée peut entraîner l’emprisonnement de gaz, provoquant des cavités telles que des soufflures ou des piqûres.
- Teneur élevée en gaz dissous dans le métal en fusion :Des niveaux élevés de gaz dissous dans le métal en fusion, comme l’hydrogène dans l’aluminium, peuvent se libérer lors du refroidissement et former des cavités.
Solutions :
- Moules et noyaux secs :Veillez à ce que les moules et les noyaux soient parfaitement secs avant utilisation afin d’éviter la formation de gaz lors du coulage.
- Améliorer la ventilation :Prévoir des canaux d’aération dédiés, des trous de purge ou utiliser des matériaux à haute perméabilité pour permettre aux gaz de s’échapper avant que le métal ne se solidifie.
- Dégazez le métal en fusion :Utiliser des techniques de dégazage pour réduire la teneur en gaz dissous dans le métal en fusion, réduisant ainsi la probabilité de défauts gazeux.
Avantage commercial :
En corrigeant les défauts liés aux gaz, les fabricants peuvent améliorer la finition de surface et la fonctionnalité de leurs pièces, ce qui réduit les pannes en service et améliore la satisfaction client.
8. Fermeture à froid (Fusion incorrecte des façades métalliques)
Lorsque deux fronts de métal en fusion entrent en collision sans fusionner correctement, il subsiste une zone de faiblesse susceptible d’entraîner une rupture structurelle sous contrainte. Ce phénomène est appelé « fusion à froid ».
Causes :
- Température et fluidité de coulée inadéquates :Si le métal en fusion n’est pas suffisamment chaud, il risque de se solidifier trop rapidement avant que la fusion complète ne se produise.
- Versement lent ou interrompu :Si le versement est lent ou interrompu, le métal risque de se solidifier avant que le second flux de métal en fusion ne l’atteigne.
- Conception médiocre des barrières et des rails :Un système de contrôle d’alimentation inefficace peut entraîner une perte d’élan du métal ou sa contamination par des oxydes.
Solutions :
- Augmenter la température de coulée :Une température de coulée plus élevée assure une meilleure fluidité du métal et favorise une meilleure fusion au point de rencontre des flux de métal.
- Optimiser la conception du système de contrôle :Améliorer le système de contrôle d’écoulement pour assurer un flux de métal régulier et continu, sans turbulence excessive.
- Minimiser la formation d’oxydes :Utilisez des techniques de fluxage et de dégazage appropriées pour maintenir la propreté du métal en fusion et éviter la formation de joints fragiles.
Avantage commercial :
En évitant les arrêts à froid, les fabricants peuvent garantir la production de pièces structurellement saines avec moins de défauts, améliorant ainsi les rendements de première passe et réduisant les rebuts.
9. Décalage du moule/noyau
Le décalage du moule ou du noyau désigne un défaut d’alignement entre les deux moitiés du moule ou un mouvement des noyaux pendant la coulée, entraînant des imprécisions dimensionnelles et un mauvais ajustement des pièces.
Causes :
- Mauvais alignement ou fixation insuffisante des demi-moules :Un mauvais alignement lors du coulage peut entraîner des imprécisions dimensionnelles et une géométrie irrégulière des pièces.
- Vibrations ou pression hydraulique lors du coulage :Ces forces peuvent entraîner un déplacement du moule ou un déviation des noyaux.
- Support de base insuffisant :Si les noyaux ne sont pas correctement soutenus, ils peuvent se déplacer ou se déloger pendant le processus de coulée.
Solutions :
- Systèmes d’alignement précis :Utilisez des systèmes d’alignement robustes pour garantir que les deux moitiés du moule sont correctement alignées avant la coulée.
- Sécuriser les moules et les noyaux :Fixez correctement les moules et les noyaux afin de minimiser les mouvements pendant le processus de coulée.
- Prise en charge des cœurs :Utilisez des chapelets ou d’autres formes de support pour maintenir les noyaux en place pendant les processus de coulée et de solidification.
Avantage commercial :
La réduction du décalage du moule/noyau améliore la précision dimensionnelle et garantit la production de pièces de haute qualité et de forme précise. Cela minimise les retouches et réduit les coûts de production.