Formage à chaud

Technologie, variantes et utilisation industrielle

Mise en forme des tôles sous forme de formage à chaud

Le formage à chaud de la tôle est particulièrement important pour les constructeurs et les équipementiers automobiles. Il convient à tous les niveaux de qualité de l'acier. Les composants produits avec cette méthode sont plus légers et atteignent de meilleures valeurs aux essais de crash test.

Le formage à chaud est un procédé de mise en forme des tôles qui est également connu sous le nom d'estampage à chaud ou de trempe sous presse. Tous les processus de formage se déroulent au-dessus de la température de recristallisation du métal utilisé. Lors du formage à chaud de la tôle, le matériau se rétablit et se ramollit, permettant d'obtenir une déformation équivalente élevée malgré des forces de formage faibles. Le formage à chaud comprend plusieurs procédés tels que le forgeage, le laminage à chaud et l'extrusion. La technologie de formage est réglementée par la norme DIN 8582 et permet de traiter des matériaux à haute résistance en fonction des besoins. Le processus est particulièrement adapté aux composants qui doivent supporter des charges élevées (cylindres, vilebrequins, bielles, engrenages).

Différences entre le formage à chaud et le formage à chaud et à froid

Dans le cas du formage à chaud, les températures utilisées se situent entre celles du formage à froid et celles du formage à chaud des tôles. Les utilisateurs industriels combinent les avantages des deux méthodes et tentent d'éviter les inconvénients des deux technologies en optant pour une température de formage spécifique. Le formage à chaud nécessite des forces de formage plus faibles que le formage à froid. Les composants refroidis présentent des tolérances dimensionnelles plus faibles que les composants formés à chaud. Dans le cas du formage à froid, le formage a lieu en dessous de la température de recristallisation. Pour obtenir une déformation équivalente comparable, des forces de formage plus élevées sont nécessaires. Il en résulte des pièces de précision avec des tolérances dimensionnelles plus faibles et une bonne structure de surface. Afin d'obtenir une solidification de la pièce formée, celle-ci est traitée par recuit de recristallisation.

Comment fonctionne la mise en forme des tôles par formage à chaud ?

La mise en forme des tôles par formage à chaud s'effectue au-dessus de la température de recristallisation. C'est la température à laquelle le métal recristallise à 100 % lors du formage. La température de recristallisation s'élève à 40 ou 50 % de la température de fusion absolue. À ces températures, les dislocations au sein de la microstructure sont éliminées. De nouveaux grains sont ainsi produits et la dureté du matériau diminue. L'expansion du matériau pendant le formage à chaud peut être visualisée par une courbe d'écoulement. Elle représente la relation entre la contrainte d'élasticité pendant le formage à chaud et la déformation équivalente correspondante. La contrainte d'élasticité elle-même est influencée par la température de travail et la vitesse de formage.

Par exemple, le formage à chaud pendant l'emboutissage profond est réalisé par formage à chaud direct ou indirect de la tôle. Lors du formage à chaud direct, le matériau est chauffé dans le four à une température supérieure à la température de recristallisation avant que le premier processus de formage ne soit effectué. Le matériau est ensuite placé dans la presse et dans l'outil d'emboutissage profond. Une fois le matériau formé plastiquement, il est refroidi dans une filière fermée. Le formage à chaud indirect se caractérise par le fait que le chauffage suit la première étape de formage, elle-même directement suivie de l'emboutissage final et d'un refroidissement rapide pendant le pressage. L'acier allié au bore 22MnB5 est généralement utilisé pour la mise en forme des tôles par formage à chaud. La conversion de l'austénite en martensite permet d'obtenir le meilleur comportement possible du matériau.

Les constructeurs automobiles ont récemment privilégié cette technique de formage. La raison en est que les composants fabriqués selon cette technique atteignent un niveau plus élevé de sécurité en cas de collision. En outre, les aciers spéciaux formés à chaud et refroidis permettent d'alléger le véhicule. Cette technique permet aux constructeurs automobiles de produire des longerons, des renforts de portières, des seuils, des cadres de toit, des barres de toit, des supports de pare-chocs ainsi que des pieds milieu et des bas de caisse. Pour éviter que les aciers de formage à chaud ne s'entartrent dans le four, ils sont recouverts d'une couche spéciale d'aluminium et de silicium. Afin de maintenir une qualité de production élevée et constante, les pièces sont soumises à un processus de contrôle qualité. Cette opération est réalisée automatiquement à l'aide d'une métrologie sans contact.

Quels sont les avantages et les inconvénients du formage à chaud ?

Les avantages du formage à chaud sont les suivants :

pas de solidification et grande formabilité du matériau
faible retour élastique
possibilité de produire des formes plus complexes
bonne stabilité dimensionnelle grâce à une faible contrainte résiduelle
des composants plus légers grâce à des épaisseurs de paroi plus faibles
faibles forces de formage nécessaires
convient à toutes les qualités d'acier

Les principaux inconvénients sont les suivants :

la surface est légèrement écaillée en raison de la température de travail élevée (post-traitement !)
le composant peut se déformer dans le pire des cas
de plus grandes tolérances dimensionnelles
le four entraîne des coûts énergétiques élevés
la formation de bavures

Mesure facile des pièces formées à chaud

Jusqu'à présent, la mesure de pièces de tôle à haute résistance, par exemple dans la fabrication de carrosseries, nécessitait des dispositifs physiques. Ces derniers entraînent des coûts élevés en raison de leur production individuelle. La technologie de bridage virtuel et une configuration universelle dans la machine à mesurer tridimensionnelle ScanBox remplacent les dispositifs physiques, permettant de faire des économies et d'accélérer considérablement les processus de production.

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