Fabrication métallique est un terme général désignant tout processus qui coupe, façonne ou moule du métal en un produit final. Au lieu qu’un produit fini soit assemblé à partir de composants prêts à l’emploi, la fabrication crée un produit final à partir de matériaux bruts ou semi-finis. Il existe de nombreux processus de fabrication différents. La fabrication métallique est utilisée pour des produits personnalisés et en stock.
La plupart des produits fabriqués en métal sur mesure sont réalisés à partir d’une gamme de métaux couramment utilisés et de leurs alliages. Les fabricants de métaux commencent souvent avec des composants métalliques en stock, tels que des tôles, des barres métalliques, des lingots et des barres métalliques pour créer un nouveau produit.
Les fabricants de métaux spécialisés sont appelés ateliers de fabrication. Les entrepreneurs, fabricants d’équipements et revendeurs font appel à des fabricants de métaux pour divers projets. Beaucoup de fabricants de métaux soumettent des devis en présentant des dessins, et s’ils obtiennent le contrat, ils construisent le projet. Une fois le contrat attribué, les fabricants de métaux commencent les étapes de planification en commandant les matériaux appropriés et en faisant programmer des machines CNC par un ingénieur pour le projet.
Les ateliers de fabrication peuvent utiliser plusieurs processus pour créer un produit final. Ils peuvent également fournir des services de finition tels que le débrutage, le polissage, le revêtement et la peinture du produit. La finition diffère de la fabrication métallique en ce que la finition est un processus secondaire pour traiter l’extérieur du produit, et non pour le façonner ou créer un nouveau produit.
Cet article donne un aperçu de certaines des méthodes de fabrication métallique les plus courantes et des considérations lors du choix du bon atelier pour un travail de fabrication métallique.
Types de Fabrication Métallique
Choisir une méthode de fabrication métallique adaptée à un projet donné dépend de la géométrie de la pièce, de l’usage prévu du produit et des matériaux utilisés pour sa fabrication. Les processus courants de fabrication métallique sont les suivants :
La coulée consiste à verser du métal en fusion dans un moule ou une matrice, puis à le laisser refroidir et durcir pour obtenir la forme souhaitée. Le processus de fabrication métallique est idéal pour la production en série de pièces avec la réutilisation du même moule pour créer des produits identiques. Il existe plusieurs types de coulée. La coulée sous pression consiste à forcer le métal liquide dans une matrice, et la pression appliquée le maintient en place jusqu’à ce qu’il durcisse. Ce processus est connu pour les applications à grande vitesse qu’il supporte. La coulée en moule permanent consiste à verser le métal en fusion dans un moule.
Il existe une variété de types de processus de coulée. Dans certains cas, un vide est également utilisé dans ce processus. La coulée en moule permanent peut produire des pièces plus solides que la coulée sous pression, mais elles peuvent être difficiles à retirer du produit final. Pour cette raison, des coulées en moule semi-permanent sont également disponibles. Ces moules ont des noyaux jetables, ce qui les rend plus faciles à gérer et moins coûteux à retirer. Le dernier processus de coulée est la coulée en sable. Avec la coulée en sable, les pièces sont fabriquées en pressant un modèle dans un mélange fin de sable. Cela forme un moule dans lequel le métal en fusion est versé. Ce processus est lent mais généralement plus économique que les autres formes de coulée. Il est également utile lorsque des designs complexes sont nécessaires ou pour de grandes fabrications métalliques.
Découpe
Ce type très courant de fabrication métallique consiste à couper une pièce de travail pour la diviser en sections plus petites. Si la scie est la méthode la plus ancienne de coupe, les méthodes modernes incluent la découpe laser, la découpe jet d’eau, les ciseaux électriques et la découpe à l’arc plasma. Il existe de nombreuses méthodes de découpe, allant des outils manuels et électriques aux coupeurs à commande numérique par ordinateur (CNC). La découpe peut être la première étape d’un processus de fabrication plus long ou la seule méthode utilisée.
La découpe par matrice est une autre méthode qui utilise une matrice pour trancher le métal. La découpe rotative utilise une matrice cylindrique en rotation pour couper le matériau alimenté dans une presse. La découpe par matrice à plat est utilisée sur des matériaux métalliques plus épais et utilise une matrice dans une presse pour découper des formes lorsque la matrice appuie sur le métal.
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Traçage
Le traçage utilise une force de traction pour tirer le métal dans et à travers une matrice conique. La matrice étire le métal en une forme plus fine. Généralement, le traçage est effectué à température ambiante, et on l’appelle traçage à froid, mais la pièce en métal peut être chauffée pour réduire la force requise.
Ce processus est considéré comme un traçage profond lorsque la profondeur du produit final est égale ou supérieure à son rayon. Il est généralement utilisé en fabrication de tôles pour transformer des feuilles en récipients cylindriques creux ou en formes de boîte.
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Plier
Ce processus de fabrication métallique fonctionne en manipulant le métal pour le plier à un angle. Le moyen le plus courant est avec une presse plieuse qui crée des pliures dans le métal en le pinçant. La pièce est maintenue entre un poinçon et un moule et forcée à se plier sous pression du poinçon. Ce processus est généralement utilisé pour façonner des tôles métalliques. Le pliage peut également être réalisé en martelant la pièce jusqu'à ce qu'elle se plie, ou en utilisant une plieuse, aussi appelée plieuse à pli. La machine possède une surface plane où la tôle plate est placée, une barre de serrage qui maintient la pièce en place, et un panneau frontal qui se soulève vers le haut et force le métal étendu dessus à se plier.
Fabrication de couteaux à l'aide du processus de forgeage
Forgeage
Le forgeage utilise une force de compression pour façonner le métal. Un marteau ou un moule frappe la pièce jusqu'à ce que la forme souhaitée soit obtenue. Ce procédé de fabrication peut être réalisé avec le métal à température ambiante et s'appelle forgeage à froid. Le forgeage peut également être effectué avec le métal chauffé à une température supérieure à la température ambiante et inférieure à la température de recristallisation, appelé forgeage chaud. Lorsque le métal est chauffé à sa température de recristallisation, qui varie selon le métal, le processus s'appelle forgeage à chaud. Le forgeage est l'un des plus anciens types de fabrication métallique, utilisé par les forgerons il y a des siècles.
Exemples de forgeages en acier inoxydable
Extrusion
Dans le processus de fabrication par extrusion, la pièce est forcée à passer à travers ou autour d'un moule ouvert ou fermé. Lorsqu'elle est forcée à passer à travers un moule ouvert ou fermé, le diamètre de la pièce est réduit à la section transversale du moule. Lorsqu'elle est pressée autour d'un moule, une cavité se forme à l'intérieur de la pièce. Ces deux processus utilisent généralement une barre ou un cylindre de métal (un lingot) comme pièce, et un piston pour réaliser l'opération d'impact. Le produit cylindrique résultant est souvent un fil ou un tuyau. La section transversale du moule peut avoir différentes formes pour produire des pièces de formes variées. L'extrusion peut être continue pour créer des pièces très longues, ou semi-continue pour produire plusieurs pièces plus courtes.
Également appelée extrusion à froid, l'extrusion par impact est réalisée à température ambiante et augmente la résistance de la pièce, la rendant plus forte que le matériau d'origine. Lorsqu'une force suffisante est appliquée au métal approprié, celui-ci commence à s'écouler dans la forme disponible, un peu comme le mouvement d'un liquide visqueux. L'extrusion à froid est couramment utilisée pour la fabrication de métaux en acier.
L'extrusion à chaud est effectuée à une température augmentée, pour empêcher le métal de durcir et faciliter sa poussée à travers le moule. Elle est généralement utilisée pour la fabrication de cuivre, ainsi que pour créer des pièces en aluminium sur mesure.
Usinage
La méthode de fabrication métallique appelée usinage se réfère au processus de façonnage du métal en enlevant le matériau indésirable. Ce processus peut être réalisé de différentes manières. Il existe de nombreux processus d'usinage, notamment le perçage, le tournage et le fraisage.
Le perçage utilise un outil de coupe rotatif, la mèche, pour percer un trou dans le matériau. La mèche appuie contre le métal tout en étant tournée très rapidement afin de créer un trou circulaire.
Le tournage utilise un tour pour faire tourner le métal pendant qu'un outil de coupe se déplace en ligne droite pour enlever le métal le long du diamètre, créant une forme cylindrique. L'outil de coupe peut être orienté différemment pour créer différentes formes. Cela peut être réalisé manuellement ou avec une machine de tournage CNC. L'usinage CNC est généralement utilisé lorsque les dimensions des pièces doivent être extrêmement précises.
Le fraisage utilise des outils de coupe rotatifs à plusieurs points pour enlever progressivement le matériau de la pièce jusqu'à obtenir la forme désirée. Le métal est lentement alimenté dans l'outil de coupe rotatif, ou l'outil est déplacé à travers le métal stationnaire, ou les deux, la pièce et l'outil, sont déplacés l'un par rapport à l'autre. Ce processus peut être effectué manuellement ou avec une machine de fraisage CNC. Le fraisage est souvent une étape secondaire ou de finition, mais il peut être utilisé comme seule méthode de fabrication métallique du début à la fin. Les différents types de fraisage incluent le fraisage de face, le fraisage en plain, le fraisage angulaire, le fraisage en montée et le fraisage de forme.
Une machine de poinçonnage CNC fabrique des trous dans la tôle
Perforation
Des tourelles de forme unique sur une presse à poinçonner frappent le métal à travers ou dans une matrice pour créer des trous. Le produit final peut être soit la pièce de métal avec des trous pour des fixations, soit les pièces de métal maintenant retirées et formées appelées le découpage. La plupart des presses à poinçonner sont mécaniques, mais des poinçons plus petits et plus simples peuvent être actionnés manuellement. Les presses à poinçonner CNC sont également courantes et sont utilisées pour le travail du métal lourd et léger dans la fabrication métallique.
Cisaillement
Ce type de fabrication métallique consiste en une coupe longue et droite réalisée en combinant deux outils, l'un situé au-dessus du métal et l'autre en dessous pour appliquer une pression. La lame supérieure pousse le métal vers la lame inférieure fixe et le fracture. La fracture se propage ensuite vers l'intérieur pour une séparation complète. Les bords coupés sont généralement bavurés. Cette méthode est idéale pour couper des longueurs plus petites et des matériaux de formes différentes, car les lames peuvent être montées en angle pour réduire la force nécessaire.
Emboutissage
Ce procédé de fabrication métallique est similaire au poinçonnage, sauf que la presse ne crée pas un trou dans le métal, mais une indentation. La tourelle ne force pas complètement le métal à passer à travers l'outil, mais le soulève seulement. Le estampage est utilisé pour former des formes, des lettres ou des images dans un panneau ou une feuille de métal. Les presses mécaniques et hydrauliques sont les deux types de presses à estampage. Les machines à estampage métallique moulent, poinçonnent, découpent et façonnent des feuilles de métal. Des feuilles d'une épaisseur allant jusqu'à 6 mm sont moulées en formes et tailles spécifiées. Les presses utilisées pour les estampages métalliques peuvent créer une large gamme de produits, et elles peuvent effectuer une série d'opérations telles que le découpage, la frappe de métal, et la formation à quatre glissières. La frappe (comme le suggère le titre) peut être utilisée pour créer des pièces de monnaie, mais elle a aussi d'autres usages, comme des pièces pour l'électronique. La formation à quatre glissières intègre une variété de processus d'estampage et de façonnage pour créer des produits plus complexes, et elle est particulièrement efficace pour les petites pièces.
Soudage TIG
Soudure
Avec la soudure, deux ou plusieurs pièces de métal sont assemblées par une combinaison de chaleur et de pression. C'est un procédé populaire car les pièces de métal peuvent avoir n'importe quelle forme ou taille. Quatre des types de procédés de soudure populaires sont la soudure à l'électrode ou à l'arc, la soudure MIG, la soudure TIG et la soudure à l'arc avec fil fourré.
Le soudage à l'électrode enrobée, également appelé soudage à l'arc métallique protégé (SMAW), utilise une baguette d'électrode qui produit un courant électrique formant un arc électrique lorsqu'elle est en contact avec le métal. La haute température de l'arc soude le métal.
Le soudage à l'arc avec fil métallique sous gaz inerte (MIG), ou soudage à l'arc métallique sous gaz (GMAW), utilise un gaz fourni de l'extérieur ainsi qu'une électrode fil solide continue pour protéger le métal de la réaction aux facteurs environnementaux, ce qui permet un soudage plus rapide et continu. Le gaz de protection génère également moins de fumées de soudage.
Le soudage à l'arc avec électrode en tungstène sous gaz inerte (TIG), également appelé soudage à l'arc au tungstène sous gaz, utilise une électrode en tungstène qui crée un arc court pour souder des métaux plus lourds, pour la fabrication lourde. Cette méthode nécessite un soudeur hautement qualifié, car le procédé est plus difficile, mais elle peut être utilisée sur la plupart des produits métalliques et pour des projets complexes.
Le soudage à l'arc avec fil fourré (FCAW) utilise un procédé et un équipement similaires au MIG. L'électrode filaire utilisée contient un noyau qui produit un gaz de protection, donc une source de gaz secondaire n'est pas nécessaire. Cette méthode est plus portable que le soudage MIG ou à l'électrode enrobée, mais ne peut pas être utilisée sur des métaux plus fins.
Choisir des fabricants de métal
Choisir un atelier de fabrication métallique sur mesure ou un fabricant de métaux personnalisé qui répondra au mieux aux besoins d’un projet est une décision importante pouvant influencer le rythme de fabrication, la qualité de la production et la rentabilité d’un projet donné. Pour faciliter le processus de sélection, voici quelques considérations :
Expérience : Les ateliers de mécanique qui opèrent depuis longtemps ou qui ont un bilan bien établi de fourniture d’un bon service peuvent présenter des raisons évidentes pour choisir un atelier.
Secteurs desservis : Il peut être utile de noter quels secteurs un atelier dessert habituellement, ainsi que les types de produits ou de processus sur lesquels il se concentre spécifiquement, car ils seront mieux adaptés à répondre aux exigences spécifiques de l'industrie. Il est également important de connaître l'expérience du fabricant avec le type de métal nécessaire pour le projet. Certains ateliers de fabrication se spécialisent dans un ou deux types de fabrication métallique. Si vous savez déjà que le meilleur matériau pour le projet est l'aluminium, recherchez un fabricant spécialisé dans l'aluminium.
les machines CNC peut être la meilleure option pour un projet avec des détails fins, mais les machines manuelles peuvent mieux convenir à un projet avec un budget limité. La taille de la machinerie fait une différence si le produit final est de grande taille. La capacité d'outillage d'un métallier peut avoir une influence importante sur ses capacités et la qualité de ses produits métalliques. Une fabrication de précision est-elle nécessaire ? La fabrication de tôles de précision repose fortement sur une technologie informatique en évolution rapide.
De nombreuses entreprises spécialisées dans la fabrication de précision utilisent des logiciels CAD/CAM pour concevoir et agencer les produits à fabriquer. Les ordinateurs CNC sont programmés pour effectuer des tâches spécifiques et atteindre les spécifications incroyablement précises nécessaires à la fabrication de nombreux produits métalliques fabriqués sur mesure.
Type de production : La taille d'une série de production, qu'elle soit courte ou longue, et à faible ou haute cadence, doit être l'une des considérations principales dans le choix d'un service de fabrication sur mesure adapté.
Matériaux en stock : Enfin, il est important de s'assurer qu'un métallier dispose déjà ou peut former le métal spécifique qui sera utilisé pour un produit. S'il a un fournisseur de métal spécifique qu'il utilise, il vaut également la peine de vérifier la réputation du fournisseur. Un atelier de fabrication spécialisé en acier inoxydable peut travailler avec le même fournisseur d'acier pendant une longue période.
XTJ est un fabricant OEM de premier plan dédié à fournir des solutions de fabrication tout-en-un pour l'usinage de l'aluminium 6061, du prototype à la production. Nous sommes fiers d'être une entreprise certifiée ISO 9001 en gestion de la qualité du système et nous sommes déterminés à créer de la valeur dans chaque relation client. Nous y parvenons grâce à la collaboration, à l'innovation, à l'amélioration des processus et à un savoir-faire exceptionnel.
