Dernière modification 03/08/2023

Différences entre pièce forgée et pièce moulée

C'est un terme que l'on entend parfois quand on évoque des pièces comme les pistons ou encore l'arbre à cames. Les pièces forgées sont généralement associées à des déclinaisons plus haut de gamme, voyons donc quelles sont leurs particularités.

Pièces forgées : leur atout technique

Comme vous vous en douterez, les pièces dites forgées sont plus résistantes que les pièces moulées. Et au delà de la résistance, ces éléments profitent aussi d'une meilleure élasticité (capacité à subir des torsions). Elles ne seront donc pas plus légères, sauf dans le cas où la résistance accrue permet de fabriquer une pièce qui sera moins volumineuse (nouvelle forme moins encombrante qui est compensée par la meilleure résistance, le gain en poids peut alors surgir). Cela est aussi possible en utilisant un autre métal que "l'original", et on peut penser aux pièces en aluminium forgées qui peuvent offrir résistance et légèreté.

Propriétés mécaniques

Les pièces forgées présentent généralement une meilleure résistance à la traction, à la compression, à l'impact et à la fatigue en raison de leur structure plus homogène. Elles ont également une meilleure ductilité, ce qui veut dire qu'elles peuvent se déformer sans se rompre sous des charges élevées, ce qui les rend plus tolérantes aux contraintes soudaines.

La différence en terme de fabrication

Une pièce moulée consiste à faire fondre du métal et le déverser dans un moule, rien n'étant plus simple et "rapide". A l'inverse, l'élément forgé devra être sculpté (et même martelé ou écrasé) à partir d'un bloc de métal brut encore chaud ou froid, il y a donc deux grandes étapes : la fabrication du bloc brut dans la fonderie et la sculpture (ou l'emboutissement) de ce dernier dans un deuxième temps.
Attention, le bloc brut est aussi moulé mais dans une forme très brute (cylindre, "cube" ...) voire grossière de la pièce final (ce moulage n'est qu'une étape et non une fin en soit).

On est obligé de surfacer certaines parties après le moulage, sinon la forme serait trop grossière et manquerait de précision aux endroits clés

Piston forgé, tout est parfaitement lisse même si cela dépendra de la manière de forger ... A chaud ou à froid, par martellement ou fraisage ...

On voit encore ici les irrégularités du moulage

Surcoût ?

Méthode de fabrication plus en détails

Le pilotage s'effectue par des machines automatisées pour obtenir une fabrication de grande précision. Le métal pourra être travaillé à chaud (martelage et découpage) comme à froid en étant taillé dans la masse par des sortes de fraiseuses.

Compaction du matériau

Le processus de forgeage implique la déformation plastique du matériau, ce qui permet d'augmenter sa densité et réduit les cavités et les vides internes. Cela rend la pièce forgée plus homogène et moins sujette aux petits défauts internes, ce qui augmente logiquement sa résistance globale.

Orientation des fibres

Le forgeage permet de contrôler l'orientation des fibres métalliques dans la pièce, en les alignant le long des lignes de contrainte souhaitées. Cela rend la pièce plus résistante dans les directions d'application des forces.

Contrôle de la forme

Le processus de forgeage permet également un meilleur contrôle de la forme finale de la pièce, ce qui réduit les besoins de finition et élimine les imperfections qui pourraient affaiblir la pièce. C'est toutefois un peu moins vrai avec le forgeage à chaud qui nécessite généralement quelques retouches à froid.

Pièces autos forgées : les plus courantes

Dans l'industrie automobile,plusieurs pièces sont couramment forgées en raison des avantages qu'on vient de citer. Elles se destinent toutefois majoritairement aux pièces haute performance et pas vraiment aux voitures de série (sauf celles de prestige évidemment).
Voici quelques exemples :

Pistons : étant aux première loges des contraintes, surtout sur les moteurs haute performance, on se doute que le piston est l'un des premiers clients à vouloir se faire forger ! On peut parfois en plus leur conférer une forme bombée qui améliorera le taux de compression
Bielles : Les bielles relient les pistons aux vilebrequins et sont logiquement soumises à des charges importantes pendant le fonctionnement du moteur
Vilebrequin : il fait suite aux bielles si on continue le chemin, le vilebrequin encaisse continuellement la force du moteur (alors que c'est de manière alternante sur bien d'autres éléments)
Arbres à cames : ils subissent plus de contraintes que l'on ne l'imagine
Engrenages : Certains engrenages dans la boîte de vitesses ou d'autres éléments de la transmission sont forgés pour leur résistance et leur durabilité accrues (ils passent leur vie à transmettre du couple).
Bras de suspension : Les bras de suspension supportent le poids de la voiture et absorbent les chocs de la route. Les bras de suspension forgés sont aussi parfois composés de matériaux plus légers
Moyeux de roue : en particulier pour les voitures de course ou les véhicules tout-terrain, les moyeux peuvent être forgés pour gagner en légèreté et en solidité.

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Par Car en Barre (Date : 2023-08-17 22:50:55)

Merci de nous avoir communiqué ce qui est essentiel de savoir sur cette techno importante de l'industrie : remarque de béotien en la matière bien sûr. les pros ont bien d'autres sources.
La vidéo caviardée se trouve sur youtruc avec d'autres
On pourra comparer avec intérêt les techniques mises en ½uvre dans les années 50 et 60 : fabrication et forgeage chez Peugeot et à la SNCF les locomotives vapeur...
Et celles employées en Inde ou au magreb aujourd'hui dans de petites structures. Édifiant sur de nombreux points.
Merci Youtruc !

Il y a 7 réaction(s) sur ce commentaire :

Par Fab i trois TOP CONTRIBUTEUR (2023-08-18 15:00:19) : Bonjour,

Les petites structures de forgeage toujours présentes dans nombre de pays dit moins développés, ont existé chez nous jusqu'aux début des années 70, il s'agissait des forgerons de campagne présents dans nombres de bourg ou de village. Souvent à personne seule, parfois avec un ouvrier ou deux voir un apprenti pour les plus grosses, ces artisans forgerons bossaient pour l'agriculture, entre le ferrage des chevaux, le cerclage des roues de charrettes ou de tonneaux, et les nombreux outils agricoles des petits jusqu'aux plus gros. Ils bossaient à l'oreille pour la frappe du métal à former, à la couleur de chauffe, et à l'odeur dégagée en regard du métal travaillé, leurs montres gousset calant les temps réchauffe ou de chauffe.

Ainsi une trempe de tel ou tel lame d'outil ou la cémentation d'un axe de portée d'essieu relevaient pour eux d'un savoir faire bien gardé transmis de père en fils. A cette époque pas de Tig, Mig ou autres soudures modernes, on soudait à la chauffe et à la plaque, même si il est vrai que ces techniques anciennes se sont vues assez rapidement dès le début des années 60, supplantées par la soudure à l'arc, les postes à souder de ce type devenant disponibles et abordables, tandis QU'EDF démocratisait la distribution triphasée (220/110 V ou 380/220 V) pour les entreprises artisanales, afin de les alimenter.

Aujourd'hui ne subsiste plus qu'un ferronnier forgeur de ci delà pour le travail artisanal du fer, et quelques maréchaux ferrants itinérants en camionnette pour nos chevaux de loisir. On n'affute plus grand chose, on ne refait plus une tête de hache, ni un coin, pas plus qu'on ne répare une lame ou un support de soc...., on répare à l'arrache au mieux, on jette et on rachette, un coup d'½il dans la benne à ferraille d'une déchetterie étant toujours édifiant à ce propos.

Bien à vous
Par Bug Haty TOP CONTRIBUTEUR (2023-08-19 05:27:57) : Belle évocation d'un passé révolu. L'objet artisanal avait toute sa noblesse, comme ceux qui les créaient. Objets impérissables que l'on retrouve des dizaines de siècles plus tard dans des fouilles ! Je vois les outils vendus chez les Bricomachins... à peine sorti de l'emballage, hors d'usage. Irréparable. Quant aux objets en plastique qui remplacent nos anciens ustensiles... Une horreur.
Par Ray Kourgarou TOP CONTRIBUTEUR (2023-08-19 13:12:44) : Dans les années 1970 mon père qui était d'origine polonaise (et agriculteur à l'ancienne) a profité justement d'un voyage en Pologne chez quelques cousins pour acheter là-bas une faux.
Déjà à l'époque les faux vendues en France étaient, d'après ses dires, "en mauvaise tôle" et d'une qualité assez médiocre. Celle qu'il a ramené de là-bas à son retour lui a fait bon usage et était d'une qualité bien supérieure.
Je ne sais pas si la lame avait été 'forgée' ou 'fabriquée' par un artisan mais toujours est-il qu'il l'a gardée très longtemps et qu'elle lui a fait grand et parfait usage.

Nota : il avait tenté de m'apprendre le "bon geste" pour faucher avec cet outil 'barbare', j'ai jamais réussi mieux que planter la pointe dans le sol ou à l'inverse (mal) faucher 'trop haut'.
C'est très technique, faut un sacré coup de main et une grande souplesse des bras et des hanches, en plus c'est "crevant".
Mon vieux faisait ça avec une facilité et une vitesse phénoménale, zig, zig, zig, zig, s'arrêtant juste de temps en temps pour aiguiser la lame à la pierre.
Il appelait ça sa "gymnastique". 🙄
Par Hondiste convaincu TOP CONTRIBUTEUR (2023-08-19 16:57:36) : à Ray: J'ai encore à la cave une vieille faux héritée aussi de mon père, à la voir je pense qu'il s'agit d'un modèle des années 60 achetée en quincaillerie, "fabriquée" plutôt que "forgée", quand j'étais petit (années 50) j'ai comme vous admiré mon parrain se servir de sa faux en véritable expert! Elle avait un mouvement parfait et "glissait" littéralement à 3 cm du sol, bien aiguisée elle fauchait les hautes herbes mieux que la meilleure des débroussailleuses actuelles.
Plus tard arrivé à l'âge plus que mûr, j'ai plusieurs fois essayé de l'imiter, malgré tous mes efforts je n'y suis jamais arrivé et aujourd'hui j'ai peut-être trouvé pourquoi. Le manche en bois a tout simplement une forme et dimension standard, alors qu'avec mes longues jambes et mon torse et bras un peu courts j'aurais certainement besoin de "sur mesure" car même en m'appliquant je fatigue très vite, pour preuve mon cadre carbone de vélo de course a nécessité plusieurs ajustements au niveau longueur de potence, de manivelles, de la tige de selle et du chariot de celle-ci avant de trouver la position idéale? J'étais à deux doigts du cadre acier ou alu sur mesure.
Voilà, mais quel artisan menuisier un tant soit peu ergonome serait en mesure de me faire un outil à ma taille? Aussi rare que le forgeron improvisé Eugène Christophe à Sainte-Marie de Campan.
A notre âge on aime bien ces anecdotes, n'est-ce pas?
Par Bug Haty TOP CONTRIBUTEUR (2023-08-19 17:21:09) : Euh bin j'ai fait une expérience de couper l'herbe avec une faux... Je suis pas trop kibboutz depuis.
Par Ray Kourgarou TOP CONTRIBUTEUR (2023-08-19 20:49:03) : @Bug Haty : pour être 'Kibboutz' faut une faux qui boost, avec turbo, mais ça coûte plus cher, faut pas être fauché !
🤣🤣🤣🤣
Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2023-08-21 17:21:39) : Merci à tous d'enrichir les pages avec vos commentaires pertinents et éclairés ;-) Je n'ai hélas pas assez de temps pour me plonger à fond dedans et répondre pleinement, surtout en août ...

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Par Fab i trois TOP CONTRIBUTEUR (Date : 2023-08-16 15:11:00)

Bonjour,

C'est une belle promenade dans l'univers de l'industrie métallurgique que vous nous proposer là, une fois plus vous avez réussi à nous vulgariser ça de façon efficace bien que l'on releve de ci de là quelques bizarreries, quoi que dans ce domaine, d'une chapelle à l'autre, le langage et le vocabulaire peut différer pour dire la même chose, ayant eu à bosser courramment entre le grand Ouest et le Nord Pas de Calais, j'ai pu le constater, et si j'allais dans le grand Est côté Thionville Metz J'suis sur que cela différait encore.

A tout réfléchir difficile de faire autrement sauf à rentrer dans les subtilités des métaux purs ou alliés dont l'acier, avec des termes techniques peu courants outre l'aspect chimique ou structurel de ces derniers et les subtilités des traitements thermiques induits ou voulus, et nôtre fameux diagramme fer-carbone et ses déclinaisons en "hit".....:-)

En fait il manque surtout des petits schémas ou dessins où le "fil", si je puis dire, de l'acier serait bien représenté, voir expliqué à partir de sa naissance en coulée continue puis à partir du "rail" ou de la brame obtenue par divers procédés métallurgiques à partie de cette dernière. Ainsi vous pourriez montrer en dessin l'évolution depuis la matrice à la pièce finie en passant par l'ébauche d'une bielle ou autre par exemple. Car c'est bien le respect de ce "fil" et de sa déformation à chaud ou à froid dans le sens voulu puis le choix des opérations suivantes du sertissage ou soudage de pièces rapportés jusqu'à l'usinage ou l'ébavurage par exemple qui veilleront à l'épargner, en le coupant pas, ni ne l'interrompant autant que possible, qui feront la solidité de la pièce finale.

Peut être aussi expliquer dans un sujet dédié les différences entre diverses pièces forgées du vilebrequin à l'arbre à cames en passant par les bielles et pistons suivant qu'elles soient monoblocs ou assemblées, usinées ou non, avec apport de pièces complémentaires ou non, que ces dernières soient serties, soudées ou assemblées, en regard de nos motorisations thermiques. Car la aussi il y a à boire et à manger, une pièce forgée telle une bielle issue d'une tranche de barre d'acier en forme de rail, et la même issue du plat d'une brame laminée n'auront pas la même solidité au bout, mais dans les 2 cas le constructeur pourra se vanter de bielles forgées dans le prospectus de sa gti.

Sur ce je vous laisse, vous ayant peut être donné là quelques pistes pour une autre approche du sujet, histoire que ayez encore plus de "taf" à faire vivre votre site, et beaucoup moins plus de temps à faire mugir dans un bruit de métro votre Tesla.....:-)

Bien à vous

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Par Admin ADMINISTRATEUR DU SITE (2023-08-21 15:41:47) : Merci beaucoup Fab, vos commentaires ne se limitent pas à de la simple critique mais ils sont souvent pleins de compléments d'information primordiaux. Comme vous le savez je reste un petit "journaleux" généraliste et je ne peux donc être ultra spécialisé dans l'ensemble des domaines ... Les bizarreries et les approximations sont donc des conséquences logiques.
Pour le processus (que vous appelez fil), les vidéos Youtube peuvent un peu combler cette carence. En tout cas merci d'avoir reformulé et précisé la raison qui explique pourquoi ce type de fabrication mène à plus de robustesse.
Et surtout merci pour la subtilité indiquée en bas de texte, je me doutais qu'il y avait plusieurs manières d'utiliser le forgeage mais je n'avais les manières précises (et encore moins leur décompte) ni même leur faiblesse.
Vous m'accablez de taff cher Fab ! Mais c'est pour la bonne cause et vos suggestions sont loin d'être des détails ...
Encore merci pour votre "oeuvre" (ou plutôt vos) ;-) Et désolé de répondre si tardivement mais en cette période de vacances et étant papa (2 moufflets) c'est plutôt difficile de suivre (je pourrais travailler le soir mais j'ai besoin de décompresser ;-)