Avant d'expliquer les différences entre le coulage et le forgeage, examinons d'abord les deux matériaux qui sont les plus employés pour ces procédés : le fer et l'acier. Le fer est un matériau d'usage très courant que l'on retrouve dans de nombreux objets. Il est le principal composant des alliages d'acier. En quoi ces deux matériaux sont-ils différents ?

Tout d'abord, il faut noter que le mot « fer » tel qu'utilisé dans la conversation quotidienne ne se réfère pas toujours à l'élément Fe. Souvent, il s'agit d'alliage de fer avec d'autres métaux. Le fer a un point de fusion très élevé, et est utilisé pour produire divers alliages qui sont ensuite classés en fonction de la méthode de production utilisée et des pourcentages de fer, de carbone etc.

Tout le monde connaît probablement quelques différences fondamentales entre le fer et l'acier et peut identifier un certain nombre d'objets de la vie courante fabriqués à partir de l'un ou l'autre. Les objets tels qu'une bouilloire à thé traditionnelle ou une plaque d'égout sont généralement conçus en fonte, alors que les couteaux de cuisine et les canalisations sont en acier. La variété des alliages de fer et d'acier disponibles permet de choisir parmi une large gamme de matériaux en fonction des propriétés souhaitées. D'autres facteurs, comme les normes établies par les organismes gouvernementaux pour certains équipements industriels, doivent être pris en compte.

La principale différence de composition entre l'acier et le fer est la quantité de carbone présent dans l'alliage. La fonte contient généralement plus de 2,0 % de carbone. Pour produire de l'acier, les niveaux de carbone sont réduits entre 0,008 % et 2,0 %. La fonte a un point de fusion relativement bas (inférieur à celui de la fonte élémentaire), tandis que l'acier fond à une température plus élevée que la fonte. Ces différences ont des effets significatifs sur la façon dont les métaux peuvent être façonnés et utilisés. Le point de fusion plus bas de la fonte et la facilité avec laquelle elle s'écoule sont les principales raisons pour lesquelles elle est couramment utilisée dans la coulée d'une grande variété de produits.

La fonte est destinée uniquement à être moulée. Elle possède une excellente coulabilité, mais est difficilement soudable de part de sa teneur plus élevée en carbone. En raison de ce point faible, elle n'est pas recommandée pour les tuyauteries. Pour ce type d'usage, l'acier est un bien meilleur candidat.

Il peut être soit coulé soit forgé. Il peut également être soudé et est généralement plus résistant que la fonte, ce qui en fait un choix de prédilection pour des applications à haute température et pression. L'alliage d'acier le plus courant est l'acier au carbone. Toutefois, selon la destination du produit final, le matériau peut être constitué d'alliages de qualité supérieure tels que l'acier inoxydable ou l'acier au molybdène. Généralement, ces aciers alliés spéciaux seront choisis pour leur plus grande résistance à la corrosion et à l'usure ou pour les hautes températures.

Fonderie

Les produits moulés sont fabriqués en fondant complètement le métal, puis en le versant dans un moule pour le solidifier. Le matériau prend la forme du moule au fur et à mesure qu'il refroidit et est ensuite retiré du moule une fois solidifié. La casserole est un exemple simple d'un article de la vie quotidienne fabriqué en fonte.

Illustration du procédé de moulage en sable

Forgeage

Le forgeage est le processus de façonnage d'un métal (généralement sous forme de lingots ou de tôles) en y appliquant une force importante, soit en le frappant avec un marteau, soit en le pressant dans une matrice. Le matériau est souvent préchauffé pour faciliter le forgeage, mais il reste solide tout au long du processus. Les couteaux de cuisine sont des exemples typiques de produits fabriqués par forgeage. Comme l'acier peut être forgé ou coulé, les fabricants spécifient le procédé employé en notant « acier coulé » ou « acier forgé ».

Illustration du procédé de forgeage par estampage

Pourquoi mouler une vanne ?

Les produits aux formes complexes sont plus faciles à obtenir par moulage. Ce procédé est efficace pour créer des produits avec des intérieurs complexes tels que ceux qui nécessitent des chambres ou des noyaux. TLV produit les purgeurs à flotteur libre par moulage afin d'obtenir les différents passages et l'espace à l'intérieur du purgeur nécessaire au fonctionnement.

Pourquoi forger une vanne ?

Comme le forgeage contraint le matériau solide à prendre la forme voulue en appliquant de fortes pressions, il ne s'agit pas d'une méthode idéale pour les produits de forme complexe qui nécessitent des cavités internes. Pour fabriquer de tels produits par forgeage, il est nécessaire d'effectuer des perçages dans la phase d'usinage. Cependant, le forgeage de l'acier est un procédé rapide, qui offre une plus grande résistance à la fatigue et une uniformité de structure. TLV produit les purgeurs thermodynamiques à haute pression par forgeage, car leur conception est relativement simple et ils ne nécessitent pas beaucoup d'espace creux ou d'usinage ultérieur.

Comme mentionné ci-dessus, l'acier peut être forgé ou coulé. Cependant, si le moulage permet une plus grande flexibilité dans la création de produits aux formes plus sophistiquées, pourquoi ne pas simplement couler toutes les vannes ? En fait, aucune des deux méthodes de transformation n'est la panacée. On emploiera l'une ou l'autre des techniques en fonction de l'usage pour laquelle les pièces sont destinées.

Le point de fusion élevé de l'acier le rend plus difficile à couler, et il y a un risque de formation de cavités si le matériau fondu n'est pas capable remplir correctement l'empreinte du moule. La forge offre un coût plus faible pour une fabrication en grande série, mais peut également présenter certains risques propres, tels que le désalignement. Un mauvais alignement lors du forgeage peut entraîner une forme incorrecte, une rupture ou d'autres dommages.

Par conséquent, afin de créer un produit avec le meilleur rapport qualité/prix, il est important de tenir compte d'un grand nombre de paramètres : taille de la pièce, complexité de la forme, volume à produire, niveau d'usinage nécessaire après la mise en forme.