03.06.2008

En fabriquant le plus grand marteau-pilon à contre-frappe du monde, le groupe Schuler réalise une véritable prouesse technique

Müller Weingarten, une filiale du groupe Schuler, fabrique le plus grand marteau-pilon à contre-frappe du monde. Sur cette installation, le client produira principalement des vilebrequins et des flasques destinés, par exemple, au secteur des véhicules utilitaires.

Qu'elles équipent des porte-conteneurs, des locomotives, des camions ou des avions, les pièces forgées de grande dimension jouent un rôle essentiel dans presque tous les modes de transport utilisés par les systèmes logistiques mondiaux. Par conséquent, la demande pour de grandes machines à forger capables de déployer d'importantes forces et une puissante énergie de formage va croissant. Notamment pour la production de pièces forgées de grande dimension, le marteau-pilon à contre-frappe représente une alternative économiquement et techniquement intéressante. Associé à la technologie moderne, le marteau-pilon à contre-frappe permet de concevoir des lignes de forgeage  modernes et  rentables. Par ailleurs, la flexibilité de ce type d'installation rend les investissements en la matière très sûrs.

Le principe de fonctionnement du marteau-pilon à contre-frappe consiste à faire se rencontrer deux marteaux-pilons — également appelés béliers — de même poids et se déplaçant l'un vers l'autre, sachant qu'ils atteignent leur vitesse optimale au moment du formage. Les forces s'équilibrant pratiquement lors du choc en raison de la course opposée des béliers, les forces résiduelles que le socle de la machine doit absorber sont de faible intensité. Il peut donc être de plus petite dimension que celui des marteaux-pilons simples. Les avantages de ce principe sont une vitesse et une énergie de formage élevées qui sont un gage de grande précision pour produire des pièces forgées complexes et de grande dimension. Qui plus est, le marteau-pilon à contre-frappe est d'un fonctionnement très sûr et nécessite peu d'entretien.

Il existe en principe deux types de marteaux-pilons à contre-frappe. Dans le cas des marteaux-pilons à contre-frappe à entraînement hydraulique, un système hydraulique déplace les deux béliers l'un vers l'autre. Le marteau-pilon hydraulique fonctionne indépendamment d'un système d'air comprimé et permet un réglage plus précis que le marteau-pilon à entraînement pneumatique. Cependant, en raison des limites de charge  du système hydraulique, l'énergie qu'il est capable de développer est plafonnée à  400 kJ. En outre, les composants hydrauliques disponibles en limitent les modèles.

En revanche, les marteaux-pilons à contre-frappe à entraînement pneumatique, comme le plus grand marteau-pilon à contre-frappe du monde que le groupe Schuler est en train de fabriquer, sont capables de développer une énergie pouvant atteindre 1 400 kJ. Cela correspond approximativement à la puissance d'une presse de formage dotée d'une force de 54 000 tonnes.

Dans les deux procédés, l'entraînement est assuré par le bélier supérieur. Dans le cas de l'entraînement pneumatique, le bélier supérieur et le piston d'entraînement sont d'un seul tenant, de sorte que l'air comprimé sortant du cylindre de commande agit directement sur le marteau supérieur. Le principe d'expansion et la mise en œuvre de compresseurs à piston sec, qui ne nécessitent pas de refroidir l'air comprimé échauffé, améliorent l'efficience du marteau-pilon. Les servo-soupapes hydrauliques qui sont utilisées pour régler la pression se caractérisent par un fonctionnement très sûr. Un embrayage hydraulique transmet le mouvement du marteau-pilon supérieur au bélier inférieur, si bien que les deux marteaux effectuent des courses opposées synchrones. L'embrayage est constitué de deux pistons d'embrayage agissant sur le bélier supérieur, qui, lors de la course de frappe, sollicitent le piston d'embrayage agissant sur le bélier inférieur par le biais d'une colonne d'huile. Les pistons sont directement reliés de manière articulée aux béliers, sans organes intermédiaires élastiques. Le maître-cylindre d'embrayage situé sous le bélier inférieur est équipé d'un frein hydraulique. Celui-ci freine le bélier inférieur durant sa course retour, avant qu'il n'atteigne sa position de fin de course et que des tampons amortisseurs ne le réceptionnent en douceur. Cette construction simple et robuste ne nécessite que peu d'entretien et confère au marteau-pilon un fonctionnement très sûr. Si l'on considère le coût global, ce type de marteau-pilon présente de nets avantages par rapport à des presses à forger plus complexes.

Une large gamme de pièces et une grande flexibilité

Contrairement à d'autres types de marteaux-pilons, sur les marteaux-pilons dotés d'un bélier inférieur et d'un bélier supérieur, il est possible d'utiliser comme support de matrice la plus grande dimension extérieure des béliers dans le plan de la jonction entre les deux. Cela permet de mettre en œuvre des matrices très longues et susceptibles de dépasser des béliers. Il en résulte d'indéniables avantages, notamment lors de la fabrication de pièces forgées longues, tels que des essieux avant et des vilebrequins pour camions. La forme avantageuse de ses béliers, qui ont en outre quasiment le même poids, confère au marteau-pilon une très grande force de frappe. Les pièces forgées de grande dimension à paroi mince, telles que des pales de turbine par exemple, qui requièrent une grande puissance de formage, présentent ainsi une bonne rentabilité de fabrication. La disposition excentrée des pistons d'embrayage sur les béliers assurent à ces derniers un guidage parfait le long du bâti. Contrairement à d'autres types de marteaux-pilons, la mise en œuvre de matrices lourdes et de très grande dimension est ici possible.

Les montants sont en général des éléments soudés qui peuvent être mis en œuvre par 2 ou par 4. Les guides des béliers, qui sont situés très à l'extérieur, garantissent aux béliers un mouvement précis et donc un résultat de forgeage de haute qualité.

Une technique de commande moderne

La commande MW-FCS (MW-Forge-Control-System) permet de piloter l'installation dans tous les modes, que ce soit en mode réglage, en mode de positionnement, en mode manuel ou en mode automatique. Les opérateurs peuvent saisir des programmes de frappe complets en présélectionnant le nombre de frappes, l'énergie à mettre en œuvre pour chaque frappe et les temps de pause entre les frappes, et les enregistrer pour chaque outil.

Une large gamme d'installations qui offre de bonnes perspectives

Le groupe Schuler propose des marteaux-pilons à contre-frappe à entraînement pneumatique développant une énergie comprise entre 160 kJ et 1 400 kJ. Cette vaste gamme déclinée en de nombreux modèles garantit aux clients de toujours trouver le modèle qui répond de façon optimale à leurs besoins. Par ailleurs, il est également possible de réaliser des lignes de forgeage modernes basées sur la technique de contre-frappe en les dotant d'une automatisation partielle.