Mise en forme de l'acier inoxydable: le formage à froid et à chaud sans enlèvement de copeaux vu de plus près
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Dans le paysage de la fabrication moderne, l'acier inoxydable joue un rôle indispensable. Sa résistance exceptionnelle à la corrosion, sa résistance mécanique et son aptitude au formage en ont fait un matériau de choix dans de nombreux secteurs. Les étapes du processus de façonnage de l'acier inoxydable jouent un rôle décisif. De l'industrie automobile à l'industrie alimentaire, différents secteurs industriels misent sur les propriétés uniques de l'acier inoxydable pour fabriquer des produits innovants et optimiser les solutions existantes. Dans notre prochain article de blog, nous allons présenter un examen complet du formage sans copeaux. Nous y expliquerons les avantages et les différences entre le formage à froid et le formage à chaud. Nous vous donnerons également de précieux conseils sur la mise en forme de différentes nuances d'acier inoxydable.
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Principe de base pour le traitement des aciers inoxydables résistants à la corrosion :
Les aciers inoxydables sont généralement traités à l'état de livraison. Le traitement de l'acier inoxydable doit impérativement être séparé de celui de l'acier non allié, ce que l’on appelle la séparation noir/blanc. Dans le cas contraire, il y a un grand risque que la surface de l'acier inoxydable soit contaminée par des particules de fer, ce qui entraînerait inévitablement une attaque de rouille étrangère. Cette séparation ne s'applique pas seulement à l'espace, mais aussi aux outils utilisés. De même, lors du stockage et du transport de l'acier inoxydable, il convient d'éviter tout contact avec l'acier non allié (bandes d'acier pour la fixation, supports en fer non protégés, etc…).
Types de formage sans copeaux : le formage à froid et à chaud de l'acier inoxydable en détail
Le formage sans copeaux, également connu sous le nom de formage sans enlèvement de matière, est un processus important dans l'industrie de transformation des métaux. Ces techniques permettent de modifier la forme et les propriétés des pièces à traiter sans enlever de matière. Les méthodes de formage sans enlèvement de copeaux sont le formage à froid et le formage à chaud lorsqu'il s'agit du façonnage de l'acier inoxydable.
Procédé de formage à froid
Le terme " formage à froid " désigne la déformation plastique des métaux à des températures inférieures au point où la recristallisation se produit. Suite à ce type de formage, le matériau devient plus dur, ce qui entraîne une augmentation de la résistance mécanique. Toutefois, si cette augmentation de la résistance mécanique n'est pas souhaitée, elle peut être inversée grâce à un processus de recuit de recristallisation. Le formage à froid est particulièrement utilisé lorsque des tolérances dimensionnelles précises et d'excellentes propriétés de surface sont requises ou lorsqu'il s'agit d'augmenter de manière ciblée la résistance du matériau.
Il existe différentes variantes de techniques de formage à froid :
Extrusion à froid
Profilage par roulage
Pressage
Pliage
Cintrage
Emboutissage profond
Hydroformage
Forgeage à froid
Procédé de formage à chaud
Les processus de formage à chaud se réfèrent aux étapes de formage qui ont lieu au-dessus de la température de recristallisation d'un acier inoxydable. Parallèlement au durcissement déclenché par le formage, il se produit une perte de résistance par récupération dynamique et statique ainsi que par recristallisation. Selon l'acier, le métal façonné est chauffé à des températures comprises entre 800 et 1150 degrés Celsius afin de le rendre plus facile à former. Toutefois, le chauffage demande de la patience en raison de la faible conductivité thermique du matériau. En dessous de 800 degrés Celsius, le chauffage doit être lent, et au-dessus il peut être plus rapide.
Les techniques de formage à chaud font appel à différents procédés, dont :
Forgeage
Laminage à chaud
Extrusion
Trempe sous presse
Le choix de la mise en forme: un regard sur les avantages du formage à froid et à chaud de l'acier inoxydable
Le formage de l'acier inoxydable est un processus crucial dans l'industrie de la transformation des métaux, qui permet de fabriquer une large gamme de produits. Nous vous proposons ci-dessous un résumé des avantages des deux procédés de formage (à froid et à chaud) de l'acier inoxydable :
Formage à froid de l'acier inoxydable :
Préservation des propriétés du matériau : l'acier inoxydable se caractérise par une résistance mécanique et une dureté remarquables. Grâce au formage à froid à température ambiante, cette intégrité structurelle est largement préservée, ce qui permet d'obtenir des produits finis très performants.
Précision et exactitude des dimensions : le formage à froid permet de fabriquer des pièces avec des tolérances serrées et des dimensions exactes. Ceci est d'une importance capitale dans des secteurs comme la technique médicale, où des ajustements exacts et la précision sont indispensables.
Une qualité de surface plus fine : le formage à froid de l'acier inoxydable donne souvent des surfaces lisses avec un minimum de traces d'usinage. Ceci est particulièrement important pour les applications qui requièrent une finition esthétique, comme l'architecture ou le design de produits.
Formage à chaud de l'acier inoxydable :
Formabilité accrue : l'acier inoxydable est naturellement tenace et résistant à la déformation. Grâce à un chauffage à des températures plus élevées, le matériau devient plus malléable et facile à former, ce qui facilite la fabrication de formes complexes.
Flexibilité de conception : le formage à chaud permet de produire des formes complexes, exigées dans de nombreuses applications. C'est particulièrement important dans des industries comme l'automobile, où des pièces complexes avec des géométries spécifiques sont nécessaires.
Des propriétés sur mesure : grâce au formage à chaud, les propriétés des matériaux telles que la dureté et la résistance mécanique peuvent être adaptées de manière ciblée. Cela permet de fabriquer des produits sur mesure qui répondent aux exigences spécifiques de différentes applications.
Formage à froid et à chaud des différentes qualités d'inox
Le traitement de l'acier inoxydable résistant à la corrosion est une entreprise exigeante qui nécessite des techniques spécifiques pour produire les pièces souhaitées avec des propriétés matérielles optimales. Vous trouverez ci-dessous un aperçu précieux des aspects à prendre en compte lors du formage à froid et du formage à chaud de différentes qualités d'INOX.
Conseils pour le formage à froid des différentes qualités d'inox
En principe, tous les aciers inoxydables sont adaptés au formage à froid, mais le degré de déformation admissible et l'écrouissage qui en résulte varient selon la qualité.
| Matériau | Description |
|---|---|
| Austénite | L'écrouissage est particulièrement prononcé pour les aciers austénitiques. En cas de formage intensif, il est donc conseillé d'utiliser des recuits intermédiaires à environ 1000 degrés Celsius entre les étapes de formage. Après le formage à froid, il est recommandé de procéder à un recuit à 1050 degrés Celsius, suivi d'une trempe à l'eau. Cela permet d'éliminer les modifications des propriétés du matériau dues au formage à froid et de rétablir les propriétés normales. Toutefois, dans certains cas, un certain écrouissage est souhaitable, par exemple pour les fils et les bandes en dureté pour ressorts. |
Lors du cintrage de l'acier inoxydable, il faut tenir compte des propriétés spécifiques de ces matériaux. Les aciers inoxydables ont tendance à présenter un retour élastique plus important que les aciers au carbone.
| Matériau | Description |
|---|---|
| Ferrite | Les aciers inoxydables ferritiques sont plus difficiles à former à froid en raison de leur sensibilité à la contrainte. Un chauffage à environ 100-200 degrés Celsius peut améliorer considérablement l'aptitude au formage. |
| Matériau | Description |
|---|---|
| Martensit | Pour les aciers martensitiques, le formage à froid doit être effectué avant la trempe. |
Conseils pour le formage à chaud des différentes nuances d'inox
| Matériau | Description |
|---|---|
| Ferrite | Des précautions particulières doivent être prises lors de la manipulation des aciers inoxydables ferritiques. Ces INOX deviennent mous aux températures de formage habituelles et tendent à la " formation de fentes ” ainsi qu’à une croissance rapide des grains. Pour éviter ces problèmes, une forte déformation est nécessaire pendant le formage à chaud. Après le formage, les pièces en INOX ferritique sont souvent refroidies à l'air. |
| Martensit | En revanche, les aciers inoxydables martensitiques ne posent généralement pas de problème lors du formage à chaud, tant que l'on tient compte du comportement au changement de structure pendant le processus de chauffage et de refroidissement. Pour minimiser le risque de fissuration, il est important d'éviter un refroidissement trop rapide. |
| Austénite | Les qualités austénitiques doivent être chauffées de manière uniforme, l'atmosphère ne devant pas contenir de soufre, ni avoir d'effet de carburation, en particulier pour les variantes à haute teneur en nickel. Les pièces à traiter d'une section supérieure à 3 mm devraient être trempées à l'eau et pour obtenir des propriétés optimales, les pièces formées à chaud doivent être soumises à un traitement thermique ultérieur. |
Conclusions
Le traitement de l'acier inoxydable revêt sans aucun doute une importance primordiale dans le paysage de la production moderne. Grâce à sa résistance exceptionnelle à la corrosion, à sa résistance mécanique et à sa formabilité, cette qualité est devenue indispensable dans de nombreux secteurs. Si le choix de l'acier inoxydable approprié est crucial, les processus de mise en forme ne doivent pas être sous-estimés. L'industrie automobile, le secteur alimentaire et de nombreux autres secteurs industriels misent sur les propriétés uniques de l'acier inoxydable, que ce soit pour créer des produits innovants ou pour optimiser des solutions existantes.
Dans l'ensemble, le formage à froid et le formage à chaud offrent tous deux un large éventail d'avantages qui répondent aux différentes exigences et objectifs de divers secteurs industriels. Le choix de la mise en forme optimale dépend de plusieurs facteurs, dont le produit final souhaité, les propriétés du matériau et les exigences techniques.

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Contact
Dr. René Mächler
Responsable technique et assurance qualité / Ingénieur en matériaux diplômé EPF

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