Leçon 3.5DéformerChapitre 3 · Formage massif

Frappe à froid

Du fil coupé en lopins dont on forme une tête, à froid

La frappe à froid coupe un court morceau de fil et martèle une extrémité pour en faire une tête, à température ambiante, en une fraction de seconde. Presque chaque vis, boulon, clou et rivet que vous possédez a été fait ainsi. Elle ne gaspille presque pas de métal et c'est l'un des moyens les plus rapides de faire une pièce pleine.

Photo : R. Henrik Nilsson, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Frappe à froid : du fil à l'ébauche de vis en quatre postesChaque vignette est un poste de la même machine ; les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous.

Comment ça marche

Couper un lopin. Le fil tréfilé (leçon 3.4) est déroulé d'une bobine, redressé et poussé dans un tube d'alimentation. Un couteau cisaille un lopin (un petit tronçon) exactement à la bonne longueur.
Refouler au premier coup. Des doigts de transfert placent le lopin dans une matrice (un bloc trempé percé d'un trou). Un poinçon frappe son extrémité et la refoule (l'écrase plus courte et plus large) en un cône grossier.
Former la tête. Au poste suivant, un poinçon de frappe aplatit le cône en tête définitive. Une broche sur le poinçon imprime l'empreinte, par exemple une empreinte cruciforme ou hexagonale pour le tournevis.
Éjecter. Une broche d'éjection pousse l'ébauche finie hors de la matrice. Une ébauche de vis passe ensuite au roulage de filets (leçon 3.6), et souvent au traitement thermique et au traitement de surface.

Chiffres clés

Matériaux: Aciers à bas et moyen carbone, aciers alliés, acier inoxydable, aluminium, cuivre et laiton
Pièces typiques: Vis, boulons, rivets, clous, axes, ébauches de billes, corps de bougies, petits arbres
Taille de pièce: Typiquement d'environ 1 mm à environ 30 mm de diamètre, et jusqu'à quelques centaines de millimètres de long
Précision: Typiquement environ ±0,05–0,1 mm sur les diamètres ; têtes un peu moins précises
État de surface: Surfaces formées lisses et légèrement brillantes, sans marques d'outil de coupe
Taille de série adaptée: Très grand : de dizaines de milliers à des millions de pièces identiques
Coût d'outillage et de machine: Jeux de matrices et de poinçons : des milliers de dollars. Frappeuses multipostes : de centaines de milliers à des millions
Vitesse: Petites pièces : souvent quelques centaines par minute ; gros boulons : des dizaines par minute

Atouts et limites

Atouts

Extrêmement rapide et bon marché par pièce
Presque aucun déchet : pas de copeaux, presque tout le fil devient produit
L'écrouissage rend le métal plus résistant, et les fibres suivent la tête
Pièces très répétables issues de machines automatiques

Limites

L'outillage et le réglage ne sont rentables que sur de très gros lots
Limitée à des formes assez compactes et rondes faites à partir de fil
Le métal doit être assez ductile pour ne pas se fissurer quand il est écrasé à froid
Les détails serrés (filets fins, alésages précis) demandent des étapes supplémentaires

Où on l'utilise

VisserieVis à bois et à métaux, boulons, rivets, clous
AutomobileBoulons de roues, boulons de moteurs, rotules, pièces de soupapes
ÉlectroniqueMinuscules vis pour téléphones et ordinateurs portables, broches de contact
ConstructionChevilles d'ancrage, boulons de charpente, clous
RoulementsÉbauches de billes en acier avant rectification

Comment le reconnaître

Une tête qui se raccorde en douceur à la tige, sans couture ni ligne de soudure.
Un bout légèrement rugueux ou aplati à l'autre extrémité, là où le fil a été cisaillé.
Des lettres ou des chiffres en relief ou estampés sur la tête, imprimés par le poinçon (classe du boulon et marques du fabricant).
Des pièces identiques par milliers, typiquement vendues en boîtes en vrac.

À comparer avec

Forgeage3.1la frappe à froid est du forgeage en matrice fermée fait à froid, très rapide, sur de petites pièces en fil.Tournage5.1une vis peut aussi être taillée dans une barre sur un tour, mais cela gaspille du métal et est bien plus lent.Roulage de filets3.6l'étape suivante pour une ébauche de vis : son filet est pressé, également sans coupe.

À regarder

Corey @ SmithReps · Un aperçu d'une minute de la façon dont les vis sont frappées

Nedschroef Machinery · Comment une frappeuse multipostes façonne une pièce coup par coup

Arjaan Buijk · Une simulation de l'écoulement du métal à chaque poste

INFASCO · Une usine de boulons, de la bobine de fil au boulon fini

Voir de vraies photos

Wikipédia : Frappe à froid — principe, types de frappeuses et fibrage
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

La frappe à froid coupe le fil en lopins et y frappe une tête, à froid, en quelques coups.
Plusieurs postes dans une même machine façonnent chaque pièce pas à pas, des centaines de fois par minute.
Elle fabrique presque toutes les vis, tous les boulons et tous les rivets, avec presque aucun déchet.