corroyage à chaud

Le travail à chaud décrit la déformation plastique des métaux à des températures élevées, où le matériau devient suffisamment mou pour être remodelé sans se fissurer. Le métal est chauffé au-dessus de sa température de recristallisation, un point où de nouvelles structures de grains se forment continuellement pendant la déformation. Cela permet au matériau de s'écouler et de changer de forme avec beaucoup moins de force que ce qui serait nécessaire à froid, et sans la fragilité qui résulte de l'écrouissage à température ambiante.

Les principaux procédés de travail à chaud sont le forgeage, le laminage, l'extrusion et l'étirage. Lors du forgeage, un lingot ou une billette chauffée est frappée ou pressée à plusieurs reprises pour lui donner sa forme finale ou quasi finale. Le laminage à chaud réduit les dalles épaisses en tôle, en plaque ou en bobine en les faisant passer dans des laminoirs rotatifs; les laminoirs industriels travaillent à des températures comprises entre 1100 et 1300 degrés Celsius pour l'acier. L'extrusion à chaud force une billette à travers une filière pour créer de longs profilés ou des tubes. L'étirage à chaud tire le métal à travers une filière pour réduire le diamètre ou l'épaisseur de la paroi. Chaque procédé échange la grande vitesse et l'efficacité énergétique du formage à chaud contre la calamine et l'oxydation de surface qui se produisent à température.

Contrôle de la température et comportement des matériaux

Un travail à chaud réussi dépend du maintien du métal dans une fenêtre de température étroite. Trop froid, il devient difficile à déformer, risquant des fissures internes et des dommages aux outils; trop chaud, le matériau devient faible et sujet aux défauts de surface, à la croissance des grains, ou même à la fusion localisée. Différents alliages ont des plages de travail différentes. Les aciers à faible teneur en carbone tolèrent de larges fenêtres de température, tandis que les alliages de titane et de nickel nécessitent un contrôle plus strict. Le travail lui-même génère de la chaleur par friction et déformation plastique, de sorte que les opérateurs doivent équilibrer la température du four, le refroidissement ambiant et la vitesse de déformation pour maintenir des conditions optimales tout au long de l'opération.

La calamine, la couche d'oxyde épaisse qui se forme à la surface pendant le chauffage et le travail, est le désagrément majeur du travail à chaud. Elle doit être éliminée par décalaminage, généralement par des moyens mécaniques tels que le grenaillage ou le décapage acide, avant tout traitement ultérieur ou vente. Cela ajoute des coûts et réduit le rendement final. La taille des grains dans la pièce finie dépend de la température de réchauffage, de la quantité de déformation et de la vitesse de refroidissement après le travail; les opérateurs utilisent délibérément ces variables pour obtenir les propriétés mécaniques souhaitées.

Le travail à chaud est économique pour les grandes séries de production car il nécessite moins d'énergie totale que le travail à froid, permet un changement de forme plus important par passe et réduit l'usure des outils. C'est la voie standard pour convertir les lingots et billettes bruts en formes de stock utilisables et pour fabriquer de grandes pièces forgées, des rails et des profilés structurels. Une fois qu'une pièce est travaillée à chaud à des dimensions quasi finales, elle peut être finie à froid ou par usinage pour obtenir des tolérances serrées et un état de surface supérieur.