Le formage : Avantages et inconvénients

Le terme "formage" désigne un large éventail de procédés de fabrication consistant à modifier la forme d'une matière première pour en faire un produit. Ce processus est également appelé "déformation plastique", la distorsion permanente qui se produit lorsqu'un matériau est soumis à diverses méthodes, notamment des contraintes de flexion, de compression, de torsion ou de traction. Ces contraintes provoquent le pliage, la torsion, le gauchissement, le cisaillement, l'allongement ou la compression du matériau. Un autre terme courant dans le domaine de la fabrication est celui de "formage des métaux". Ces opérations sont couramment utilisées pour les produits des secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile, de la construction et d'autres secteurs manufacturiers.

L'adoption croissante de machines automatisées, y compris les changeurs d'outils, la robotique et les systèmes de manutention automatisés, a permis d'améliorer la qualité et l'efficacité dans le secteur du formage des métaux. Cette augmentation de l'utilisation de la technologie a permis d'accroître la flexibilité et la réactivité du marché. En conséquence, l'industrie du formage des métaux devrait croître dans un avenir prévisible.

Trois types d'opérations caractérisent généralement les processus de formage de la fabrication des métaux. Il s'agit du formage de la tôle, du formage en vrac et du formage de la poudre.

Le formage de la tôle utilise souvent des presses hydrauliques pour former des pièces à l'aide d'une force de cisaillement ou de traction. Pour déformer plastiquement le métal, il faut utiliser des forces nettement supérieures à la limite d'élasticité des matériaux métalliques. D'autres processus tels que le pliage, l'écrasement et le cisaillement sont inclus dans les opérations.

Le formage de la tôle comprend les opérations suivantes :

• Pliage - Cette opération utilise une matrice pour presser le matériau afin de créer un angle particulier.
• L'enroulement - Ce procédé de tôlerie permet d'adoucir les arêtes vives et rugueuses du matériau.
• Emboutissage - Cette opération, également appelée "emboutissage en coupe", consiste à placer le matériau au-dessus d'une matrice creuse en forme de coupe, et un poinçon force le matériau dans la cavité de la matrice jusqu'à ce que le matériau prenne la forme de la cavité de l'outillage.
• Hydroformage - Ce procédé utilise un fluide hydraulique sous haute pression pour donner aux matériaux la forme souhaitée dans une matrice. Les matériaux courants sont l'aluminium, le laiton, le cuivre, l'acier et l'acier inoxydable.
• Cisaillement - Ce procédé utilise une presse avec un outillage pour couper le métal sous l'effet de la force exercée.
• Étirage - Le formage par étirement est un procédé qui permet de plier et d'étirer simultanément un matériau sur une matrice. Il en résulte des contours lisses et sans plis.

Les opérations de formage en vrac sont utilisées lorsque le rapport entre le volume du métal et sa surface est plus élevé. Les matériaux ont un faible rapport surface/volume. Le processus de formage en vrac fonctionne également sous l'effet de différentes forces, notamment la force de cisaillement et la combinaison des forces de traction et de compression. 

Le formage en vrac comprend les processus suivants :

• Processus d'extrusion - Le métal est chauffé à haute température pour devenir un fluide qui est ensuite comprimé dans une matrice pour former des pièces.
• Processus de forgeage - Le métal est chauffé à des températures plus élevées, placé dans une matrice et soumis à une force de compression pour former la pièce. À l'origine, ce procédé utilisait un marteau pour comprimer le métal afin de le mettre en forme.
• Processus de laminage - Ce processus utilise deux rouleaux ou plus qui alimentent la plaque de métal en matériau afin de réduire l'épaisseur de la plaque de métal et de créer une finition de surface lisse. Le métal n'est pas enlevé mais déplacé ; la largeur du matériau augmente à mesure que l'épaisseur diminue.
• Pressage - Une matrice chauffée forme une pièce à partir de métal en fusion placé d'un côté de la matrice. Lorsqu'elle approche de la solidité, l'autre côté de la matrice est placé sur la première partie de la matrice et une force de compression est exercée. Une fois solidifiée, la pièce finie est retirée des matrices.
• Tréfilage - Ce procédé est similaire à l'extrusion, à ceci près que le matériau est tiré à travers une filière pour prendre la section transversale de l'ouverture de la filière. Cette opération est utilisée pour les fils et les barres.

Le formage des poudres métalliques est un processus populaire qui utilise des poudres métalliques fondues pour créer des produits plus complexes. Cette opération est généralement réalisée à l'aide d'un équipement commandé par ordinateur et d'un outillage complexe. Ces méthodes permettent souvent d'éviter des opérations supplémentaires telles que l'usinage, le polissage, le meulage, etc.

Les opérations suivantes en sont des exemples :

• Moulage par extrusion de poudre - La poudre est comprimée à travers une ouverture de matrice plus petite après avoir pris la forme de la matrice.
• Forgeage de poudre - Il s'agit d'un processus au cours duquel une petite quantité de métal est chauffée et forcée à travers l'ouverture d'une matrice pour créer une petite pièce de métal ressemblant à une poudre.
• Moulage par injection de poudre - Un mélange de poudres métalliques et d'un liant tel que la cire est compacté à l'aide d'une vis pour créer une pression. Le matériau fini sort par l'ouverture de la matrice après avoir pris sa forme.

Les matériaux les plus couramment utilisés dans les procédés de formage des métaux sont les matériaux ferreux tels que les aciers à faible teneur en carbone et les matériaux non ferreux tels que l'aluminium, le cuivre et les alliages similaires.

Le formage des métaux est extrêmement populaire dans l'industrie manufacturière depuis la révolution industrielle. Voici quelques-uns des nombreux avantages du formage des métaux :

• Formes des matériaux - Il s'adapte à une grande variété de formes de matériaux, de la tôle au tube.
• Rebuts - Les rebuts sont souvent minimes, voire inexistants, et les matières premières sont peu ou pas dissipées.
• Simplicité et efficacité - Des méthodes éprouvées ont affiné les processus depuis de nombreuses générations. La robotique et l'automatisation améliorent encore les taux de production, l'efficacité et la qualité.
• Solidité - Le processus de formage renforce les produits et améliore les propriétés mécaniques globales des articles.
• Outillage - L'outillage est généralement peu coûteux, simple et polyvalent.
• Variété - Ces procédés sont utilisés pour fabriquer une grande variété de formes.

Remarque : l'automatisation permet d'atteindre des niveaux élevés de qualité et de productivité en éliminant l'erreur humaine.

Les inconvénients du formage des métaux peuvent inclure les éléments suivants :

• Tolérances - Les tolérances peuvent varier de manière significative, en particulier en ce qui concerne les épaisseurs.
• Limites d'épaisseur - Ces procédés sont soumis à des limites d'épaisseur.
• Coût de fabrication - le temps de cycle peut être plus lent, l'équipement a besoin de beaucoup d'énergie et les coûts d'équipement et d'outillage sont élevés.