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Jun 30, 2023

L'atelier d'usinage utilise une presse à forger pour réduire les coûts des pièces en titane

Pour produire des pièces complexes en titane de manière plus rentable, les ateliers d'usinage intègrent de plus en plus d'équipements de forgeage avancés pour compléter leurs capacités CNC existantes afin de créer des pièces de forme presque nette.

Pour produire des pièces complexes en titane de manière plus rentable, les ateliers d'usinage intègrent de plus en plus d'équipements de forgeage avancés pour compléter leurs capacités CNC existantes afin de créer des pièces de forme presque nette qui ne nécessitent qu'un usinage minimal. Dans certains cas, le processus de forgeage est si précis qu’aucun usinage supplémentaire n’est requis.

Grâce aux progrès récents dans les contrôles et l'automatisation des presses à forger hydrauliques, des pièces de précision en titane peuvent être forgées selon des tolérances extrêmement serrées et à un volume relativement élevé. Le forgeage réduit également considérablement les coûts d’entrée du titane, jusqu’à 50 %.

Cependant, pour forger le titane selon des spécifications précises, les ateliers d’usinage ont besoin du bon équipement avec un contrôle extrêmement strict des paramètres de production. Heureusement, les progrès en matière de conception, de contrôle et d’automatisation des presses hydrauliques contribuent à optimiser la qualité, la production et le prix des composants.

FPD Company, basée en Pennsylvanie, un atelier d'usinage qui produit des composants aérospatiaux et médicaux, investit dans une presse personnalisée capable d'un meilleur contrôle avec un tonnage plus élevé.

« Nous voulions augmenter notre enveloppe de pièces forgées, ce qui nécessitait une presse plus grande avec des commandes plus sophistiquées pour les pièces en titane. Nous disposions déjà d’une presse de 2 500 tonnes, ce qui est relativement petit pour du titane. Dans le même temps, nous devions améliorer le contrôle, la qualité et les temps de cycle », a déclaré Jeff Speicher, directeur général de FPD.

Partenaire avec le fabricant de forges

Pour atteindre ses objectifs de production, FPD s'est associé à Erie Press Systems, un fabricant de presses à forger mécaniques et de presses hydrauliques conçues individuellement depuis 1895 qui fait maintenant partie d'Ajax-CECO-Erie Press, le plus grand fournisseur d'équipement de forge en Amérique du Nord.

Bien qu'Erie Press ait conçu, conçu et construit le système, FPD a apporté une contribution significative aux exigences de conception. Le résultat a été une presse hydraulique à grande vitesse personnalisée, capable de produire 3 000 tonnes à une vitesse et un profil de charge entièrement contrôlés et programmables sur toute la course.

« La presse personnalisée, ainsi que notre ingénierie et nos outils, nous permettent de respecter systématiquement des tolérances extrêmement strictes lors de la création de pièces en titane pour les industries de l'aérospatiale et des dispositifs médicaux. Avec le bon équipement, les pièces forgées sont extrêmement cohérentes et nous pouvons produire des formes quasi nettes qui nécessitent peu ou pas d’usinage. Si une pièce nécessite un usinage supplémentaire pour des trous, des alésages et d'autres caractéristiques secondaires, nous pouvons également le faire », a déclaré Speicher, ajoutant que FPD propose des services étendus d'usinage CNC 5 axes sur site.

Contrôle précis de la course de forge, de la force

Selon Speicher, l'équipement de forgeage d'Erie Press est conçu avec un système servo-hydraulique qui permet un meilleur contrôle de la course de forgeage et de la force appliquée. La commande de la presse module les valves de décharge servo-proportionnelles de l'accumulateur pour maintenir la vitesse programmée quelle que soit la charge, garantissant ainsi des performances de forgeage constantes. Cet agencement offre une flexibilité permettant de forger des pièces sur une large plage de vitesses, ce qui n'est pas possible avec une configuration de taux de décharge d'accumulateur réglé mécaniquement.

Pour certaines géométries de pièces, la vitesse de déformation du titane peut nécessiter des profils de vitesse variables tout au long du processus de formage. La modification du taux de déformation permet au FPD d'améliorer la durée de vie de la matrice tout en créant plus de détails en remplissant les bandes et les coins de la cavité de la matrice plus tard dans la course. Selon Speicher, le système servo-hydraulique permet une résolution extrêmement élevée dans la définition de ces paramètres. De plus, le contrôleur de position de la presse publie sur le serveur de l'usine de FPD un tracé à grande vitesse ou une signature numérique correspondant au cycle de forgeage de chaque pièce à des fins d'enregistrement historique et de référence.

FPD peut également contrôler la presse pour frapper la pièce avec une force spécifique ou jusqu'à une limite de tonnage prédéfinie. De plus, la presse peut atteindre une position programmée avec une précision de position inférieure à 0,01".