Le forgeage est un processus où le métal chaud de forme rugueuse est ensuite écrasé de force par des matrices de forme exacte, comprimant sévèrement les molécules de métal ou d'alliage. Il y a des tensions internes créées au sein de la structure, qui résistent finalement aux contraintes de tension et de tension en ayant une réserve de "forces" contrebalancées en raison de la myriade de minuscules nœuds de stress créés par la forge à l'intérieur. Les matrices ne sont pas nécessaires pour forger, car tout forgeron ou forgeron crée des contraintes similaires en battant du métal chaud avec un marteau en refroidissant. Cependant, si la pièce (ou l'épée) est réchauffée à nouveau, une grande partie du gain peut être perdue lorsque les molécules relâchent leurs positions exiguës.
Il y a aussi la trempe, qui prend une pièce métallique très proche d'un point eutectique (changement de phase) et la refroidit soudainement dans un bain d'huile ou d'eau, peut-être même de gaz liquéfié. Cela crée des propriétés de résistance similaires, mais ne doit pas être considéré comme un forgeage car le gain est peu profond et ne s'étend généralement pas à travers la pièce. Ceci est généralement suivi d'un "recuit", qui est un processus de chauffage et de refroidissement lent très contrôlé qui soulage CERTAINES des contraintes de surface qui pourraient conduire à des fissures ou à l'éclatement. Si la pièce est de taille irrégulière (comme une bielle avec une grande extrémité et une petite extrémité), le processus de trempe est également susceptible de provoquer une déformation qui doit être supprimée, généralement mécaniquement par pliage. Je ne suis pas au courant que cela soit utilisé du tout pour les pièces de moteur.
La plupart de la production en série de pièces de moteur se fait par moulage, ce qui n'est pas comme le forgeage, car le métal en fusion est «simplement» versé dans un moule de forme proche et laissé à refroidir. Les molécules de l'alliage peuvent se déplacer selon leurs besoins et la pièce a peu de contraintes internes. C'est un processus moins coûteux que le forgeage, car les moules sont beaucoup moins chers à fabriquer que les matrices de forgeage - ainsi que de nombreuses autres raisons. Les pièces forgées commencent souvent sous forme de pièces moulées. Dans les applications à forte puissance et dans d'autres cas où le régime et / ou les pressions de cylindre (BMEP) sont très élevés, les frais supplémentaires de pièces forgées en valent la peine.
BMW, Porsche, Corvette, Ferrari, etc. utiliseront des pièces forgées où le coût est moins préoccupant par rapport aux performances et à la perception. Un autre avantage cruel, c'est que les pièces peuvent être forgées avec moins de matière pour un poids inférieur, tout en étant plus résistantes qu'une coulée de pommes à oranges. C'est ÉNORME dans quelque chose comme une bielle (plus un piston), où la plupart des échecs NE SONT PAS dus à la compression de la suralimentation, mais à la tension qui fatigue la fatigue du changement de direction après le point mort haut. Chaque ensemble alternatif peut ne peser que quelques kilos, mais imaginez le stress si vous deviez le jeter loin de vous et le renvoyer instantanément vers vous - 15000 fois par minute, 250 fois par seconde sur un litre ou un moteur F1 moderne. C'EST POURQUOI les moteurs à compression élevée, RPM élevé, boost élevé utilisent des composants internes forgés ... pas tellement à cause de la pression, mais en raison des forces de tension plus élevées créées par les pièces moulées de poids plus élevé - forces qui sont (je pense que je me souviens) CUBE par rapport à la vitesse de rotation, et au carré par rapport au poids. [ce souvenir n'est peut-être pas exact] ... Aller plus loin dans la réduction de poids suggère des matériaux comme le titane ou les composites exotiques de nanoparticules de carbone et de métal yadayada, qui sont bien au-delà de répondre à votre question ou à mon portefeuille.
TOUS ces processus nécessitent des mots d'usinage exacts pour obtenir les dimensions exactes appropriées pour le montage des roulements et les filetages pour l'assemblage.
La métallurgie est incroyablement intéressante. Il y a 6000 ans, les artisans fabriquaient des épées qui n'ont pas encore été entièrement recréées à ce jour. Malgré des gains incroyables dans la technologie du travail des alliages et des métaux, je pense toujours que la seule différence énorme entre l'art de l'alchimie et la science de la métallurgie, c'est que la métallurgie fonctionne réellement!
J'adorerais un ensemble de tiges forgées Manly ou Crower pour mon projet Saabaru EJ205, mais 1000 $ - 1400 $ sont probablement 4 ou 5 fois le coût des pièces de rechange parfaitement réparables pour un véhicule de stock. Je ne mentionnerai même pas le coût d'un vilebrequin forgé. Et puis il y a ces choses de piston ... [soupir]