Techniques de conception
Mise en forme de l’acier par estampage

1 - Aspects mécaniques et économiques

• 1.1 - Définition
  Figure 1 - Évolution de la ductilité, de la contrainte d’écoulement et de l’oxydation d’un acier en fonction de la température
• 1.2 - Autres activités
• 1.3 - Industrie française de l’estampage
  Figure 2 - Localisation des entreprises de forge en France (d’après le CETIM) Tableau 2

2 - Aspects métallurgiques

3 - Techniques de fabrication

• 3.1 - Débitage
  Figure 6 - Opération de cisaillage
• 3.2 - Chauffage
  Figure 7 - Évolution de la contrainte d’écoulement d’un acier en fonction de la température (d’après Forging Handbook) Figure 8 - Coupe schématique de la calamine sur du fer doux et sur un acier XC 45 (d’après CEMEF) Figure 9 - Principe du chauffage par induction (d’après EDF) Figure 10 - Principe de fonctionnement d’une chauffeuse à induction (d’après EDF) Figure 11 - Principe du chauffage par conduction (d’après EDF) Figure 12 - Principe de fonctionnement d’une chauffeuse à conduction (d’après EDF)
• 3.3 - Mise en forme
  Figure 13 - Température de surface de l’outillage en deux points relativement proches (d’après le CETIM) Figure 14 - Presse à vis (d’après Vaccari) Figure 15 - Schéma de principe et cinématique de fonctionnement d’une machine à forger horizontale Figure 16 - Pièce à réaliser Figure 17 - Début et fin du refoulement Figure 18 - Abaque de calculs du refoulement Figure 19 - Exemple de bielle fabriquée sur machine-outil de choc et outillage correspondant Figure 20 - Exemple de bielle d’automobile fabriquée sur machine-outil de pression
• 3.4 - Outillages
  Figure 21 - Exemple d’arbre à plateau fabriqué sur machine horizontale et outillage correspondant Figure 22 - Cycle thermique en surface d’un outillage (d’après le CETIM) Figure 23 - Contraintes tangentielle et normale sur la surface d’un outillage (d’après le CETIM) Figure 24 - Choix des traitements ou revêtements superficiels en fonction des sollicitations thermiques (d’après le CETIM) Figure 25 - Bloc matrice pour machine-outil de choc Figure 26 - Clavettes et grain de centrage Figure 27 - Laminoir ébaucheur à retour Figure 28 - Taux de réduction maximale de la section obtenue sur laminoir ébaucheur à retour Tableau 3
• 3.5 - Traitement thermique
  Figure 29 - Exemples de traitements thermiques directs
• 3.6 - Parachèvement
  Figure 30 - Calibrage d’une partie de pièce estampée (d’après le CETIM) Figure 31 - Mise en épaisseur par calibrage Tableau 4
• 3.7 - Usinage
  Tableau 5

4 - Techniques de conception

• 4.1 - Règles de tracé
  Figure 32 - Deux formes de l’avant-produit issues de l’application de la règle 1 Figure 33 - Influence de la valeur du rayon sur la force nécessaire à la mise en forme (d’après le SNEF) Figure 34 - Application progressive des règles de tracé Figure 35 - Résultat final du tracé et des tolérances dimensionnelles de l’avant-produit (norme EN 10243-1 et EN 10243-2)
• 4.2 - Techniques de simulation
  Figure 36 - Structure du logiciel COPEST (d’après Laboratoire 3 S) Figure 37 - Enchaînement des différents logiciels de CAO (d’après Laboratoire 3 S) Figure 38 - Exemple de lecture d’écran du logiciel COPEST (d’après Laboratoire 3 S) Figure 39 - Exemple de lecture d’écran du logiciel FORGEROND (Source : Labo 3 S)

5 - Techniques en voie de développement

• 5.1 - Mi-chaud
  Figure 40 - Évolution de la résistance à la rupture, Rm et de la limite d’élasticité Re, d’un acier à dispersoïdes en fonction de la température (d’après le CETIM) Figure 41 - Exemples de pièces mises en forme à mi-chaud (d’après Ascométal)
• 5.2 - Matrices fermées ou sans bavure
  Figure 42 - Comparaison de différentes techniques de mise en forme (d’après le CETIM)
• 5.3 - Électroforgeage
  Figure 43 - Principe de l’électroforgeage Figure 44 - Exemples de pièces électrorefoulées
• 5.4 - Estampage orbital
  Figure 45 - Forgeage orbital Figure 46 - Comparaison de la force et de l’énergie utilisées en mise en forme classique (a) et en forgeage orbital (b)
• 5.5 - Soudage par friction
  Figure 47 - Exemples de fabrication de pièces obtenues par soudure par friction (d’après Manoir Industrie)

6 - Sécurité et environnement

• 6.1 - Sécurité
• 6.2 - Protection de l’environnement