Formage à froid

Le formage à froid est une technique de formage couramment utilisée dans l'ingénierie de machines et d'installations. Le processus est automatisé sur des presses de formage spéciales. Ces presses sont souvent associées à d'autres machines.

Le formage à froid conforme à la norme DIN 8580 solidifie les métaux à des températures bien inférieures à la température de recristallisation. L'application de forces de formage importantes (forces de compression, forces de traction) rend ces métaux bien plus résistants. La déformation involontaire de pièces métalliques est appelée déformation à froid. Elle se produit lors d'accidents d'impact sur des véhicules ou dans la production industrielle si les paramètres sont incorrects. L'industrie utilise le formage à froid pour augmenter la résistance des matériaux métalliques et pour obtenir de bonnes propriétés de surface et de faibles tolérances dimensionnelles. Le formage à froid permet de modifier les propriétés de la matière brute, mais pas sa forme. Les machines utilisées pour le formage à froid sont des presses à haut débit. Elles usinent 150 à 300 pièces par minute.

Comme la déformation ne peut souvent pas être obtenue par une seule procédure, plusieurs procédures sont appliquées à la suite l'une de l'autre. Le formage à froid du fil, par exemple, est réalisé sur des presses horizontales. Le fil de cuivre alimenté est d'abord coupé à la bonne longueur, puis formé par plusieurs poinçons et matrices de façonnage. En fonction de l'application, l'écrouissage est distingué entre le formage de tôlerie et le formage massif à froid. Les processus de mise en forme des tôles comprennent l'emboutissage profond, le laminage à froid, le pliage, le délignage et le repoussage. Le formage massif à froid comprend, entre autres, l'emboutissage à froid, le forgeage à froid, le rétreint à froid et l'extrusion à froid.

Le formage à froid convient à tous les domaines d'application où des métaux plus durs et des limites d'élasticité plus élevées sont nécessaires : ingénierie de machines, d'installations et d'appareils, ingénierie automobile et électrotechnique. Tous les métaux et alliages non fragiles qui ne conviennent pas au formage à chaud peuvent être utilisés pour le formage à froid. Le fait que le formage à froid soit effectué à température ambiante ou après un léger réchauffement dépend de la température de recristallisation du métal concerné. Le formage à chaud et le formage à très hautes températures diffèrent de l'écrouissage dans la mesure où ces techniques de formage utilisent des températures supérieures à la température de recristallisation. Le formage à froid peut être inversé par un recuit de recristallisation.

Lors du formage à froid, le réseau cristallin se modifie. La densité des dislocations augmente sous l'effet du mouvement. Les dislocations se frottent les unes aux autres et interfèrent entre elles. C'est pourquoi l'écrouissage est souvent suivi d'un traitement thermique. L'utilisateur industriel doit appliquer des contraintes de compression plus élevées pour augmenter la dureté et la limite d'élasticité. L'utilisation du formage à froid réduit la ductilité, la perméabilité initiale et la conductivité électrique de la pièce. Le formage à froid peut également augmenter la magnétisabilité. L'augmentation de la densité des dislocations a pour effet secondaire d'accroître l'énergie stockée dans le réseau cristallin. Si la déformation à froid dure plus longtemps que nécessaire pour la solidification, le métal se fissure. La caractéristique de la mise en forme des tôles est que l'épaisseur du matériau reste en grande partie la même. Le formage à froid massif, quant à lui, entraîne des modifications importantes de la section transversale.

Les principaux avantages sont les suivants :

• des tolérances dimensionnelles plus étroites et donc un usinage plus précis
  
• la course de la fibre n'est pas interrompue
  
• le durcissement permanent du matériau
  
• une meilleure utilisation des matériaux par rapport aux processus d'usinage
  
• convient aux lots de grande taille
  
• des délais d'usinage courts
  
• une bonne qualité de surface
  
• une production économe en énergie
  
• un traitement supplémentaire sous forme de durcissement n'est généralement pas nécessaire
  
• une capacité de charge des pièces plus élevée

L'inconvénient majeur est qu'un effort mécanique assez important est nécessaire. Un essai de traction montre à quel moment le composant se casse.

L'écrouissage peut entraîner des défauts tels que des plis, des dédoublements, une décimation du matériau et des fissures, lesquels ne sont souvent découverts qu'à l'étape de la finition. Des méthodes modernes, telles que la mesure d'impulsions à haute fréquence, permettent de contrôler les outils de formage et les pièces après la production. En outre, ces outils permettent de contrôler l'ensemble du processus de formage à froid. Les fissures dans les composants causées par des changements de paramètres entraînent une augmentation des amplitudes dans l'image. Les systèmes de mesure 3D sans contact automatisés garantissent une qualité élevée et constante, ce qui facilite également la détermination des propriétés de la tôle et le contrôle des échantillons initiaux.