Les brides sont des composants très importants au sein du monde de l’ingénierie mécanique mais également dans celui de l’hydraulique. En effet, les brides sont des bords ou des bordures qui vont augmenter la résistance mécanique d’un composant à proximité de la zone de connexion, en la stabilisant.
Différentes typologies de brides existent sur le marché, sur la base de la conformation et de la géométrie qu’elles représentent et également de la méthodologie de réalisation : bien que cette dernière distinction soit vraie, la plus grande partie des brides sont forgées et obtenues par le procédé homonyme. D’autre part, un autre discriminant important est la typologie de connexion réalisée.
Les différentes typologies de brides forgées
Comme introduit précédemment, les brides se caractérisent principalement sur la base de la morphologie:
1. Brides plates: c’est la typologie des brides les plus communes et plus simples;
2. Brides à face surélevée: elles ont une partie centrale surélevée aidant au centrage;
3. Brides à section octogonale: elles ont un profil différent (octogonal) par rapport aux autres (rondes);
4. Autres: rentrent dans cette catégorie les brides à emboitement simple et double aussi bien mâles que femelles.
Une autre distinction importante, comme nous l’avons dit précédemment, est sur la base du genre de connexion:
A. A souder: la connexion est réalisée par l’intermédiaire d’un procédé de soudure qui peut être effectué par superposition, de tête ou à poche avec des caractéristiques et avantages différents;
B. Filetés: la connexion est réalisée par l’intermédiaire de boulons permettant par conséquent le dévissage et la substitution en cas d’endommagement;
C. Avec un anneau d’appui et autres typologies.
Il est important de souligner que, malgré les différences pouvant se rencontrer entre une typologie et l’autre, les brides forgées sont normalisées depuis plus d’un siècle par des normes et des lois au niveau national, continental et mondial sur la base de la pression nominale que peut supporter la connexion réalisée avec celle-ci: une telle valeur n’est pas à entendre (comme toujours dans le monde de la conception) comme une limite infranchissable, mais est calculée avec des facteurs de sécurité opportun permettant de considérer n’importe quel genre d’inconvénient pouvant être rencontré durant l’exercice dû à la réalisation, à la mise en service et à l’usure dans le temps.
Le choix du procédé de réalisation des brides forgées
Le choix du procédé de forgeage pour la réalisation des brides dérive des deux aspects les plus importants pour n’importe quel procédé productif: la qualité et le coût. En effet, ce procédé, sur la base d’une géométrie non excessivement complexe, permet de réaliser un nombre élevé de composants en des temps brefs sans devoir faire des compromis sur la qualité du produit. Il est donc évident que sans une étude approfondie de la typologie de fabrication, un nombre élevé de déchets peut se manifester. D’autre part, pour la réalisation des connexions, des opérations de forgeage et autres opérations avec l’extraction des copeaux sont nécessaires.
Procédé de forgeage de l’acier
Comme cité dans les précédents paragraphes, le procédé de forgeage représente l’idéal pour l’obtention des brides en acier. L’aspect principal qui caractérise cette technologie consiste à réchauffer la matière à une température appropriée pour rendre le produit ductile et malléable, réduisant l’effort nécessaire pour en modifier la géométrie.
Les principales caractéristiques sont :
- Exécution par matrice ouverte : contrairement à ce qu’il advient avec le procédé classique d’estampage qui demande deux demi-matrices qui se referment donnant la forme du produit. La conception de la matrice, outre le choix des paramètres et la dimension de la presse, est le cœur de la conception du procédé ;
- Présence de presses hydrauliques ou mécaniques : ce sont les composants fondamentaux pour donner la pression appropriée sur le matériau et obtenir la géométrie demandée. Pour cette raison le calcul du tonnage adéquat et la réalisation des plans sont les points centraux du procédé de forgeage ;
- Raffinage du grain cristallin et direction des fibres : de telles caractéristiques métallurgiques permettent d’avoir un produit avec des meilleures caractéristiques mécaniques conservant toutefois une bonne ductilité.
Il apparait évident, sur la base de ce qui a été exprimé, que le team du projet assume un rôle central pour la bonne réussite du produit. Par ailleurs, l’expérience et la manutention permettent de réduire au minimum les erreurs, évitant des problématiques esthétiques et fonctionnelles des brides forgées.
La combinaison du forgeage et du traitement thermique de trempe
Comme amplement analysé dans les paragraphes précédents, le rôle du forgeage est central dans la production des brides, indépendamment de la typologie et des caractéristiques fonctionnelles de ces dernières. En effet, profitant de l’augmentation de la ductilité avec la croissance de la température, il est possible de modifier la morphologie du composant d’origine réduisant les efforts demandés et obtenant des caractéristiques appropriées pour les applications successives.
Cependant, il est nécessaire dans certains cas de développer des traitements thermiques successifs afin d’améliorer les caractéristiques de résistance et garantir d’excellentes caractéristiques pour le produit final. En particulier, le traitement le plus diffusé est le traitement thermique de trempe, généralement suivit par plusieurs revenus.
Qu’est-ce que le traitement thermique de trempe?
Le traitement thermique de trempe est un procédé largement diffusé au niveau industriel et est utilisé pour modifier la microstructure d’un composant en acier, comme les brides, permettant d’obtenir des caractéristiques mécaniques déterminées.
Le traitement consiste à réchauffer, à l’aide de rampes thermiques choisies, un composant jusqu’à ce qu’une température appropriée à l’intérieur du champ austénitique de l’acier soit atteinte. Un tel réchauffement advient généralement avec une série de préchauffages destinés à homogénéiser la température et la structure du composant. Après une manutention appropriée, enfin, le composant est refroidi rapidement ne permettant pas les phénomènes classiques courants de la solidification. Pour cette raison, à la place de la structure typique perlitique de l’acier, on obtient une structure martensitique avec un réseau tétragonal au corps centré avec le carbone qui ne parvient pas à se répandre.
Le rôle du revenu
Le traitement thermique de revenu est généralement exécuté plusieurs fois à la fin de la trempe afin d’obtenir les caractéristiques finales du produit, c’est-à-dire une combinaison idéale de résistance mécanique et ductilité.
Généralement il est réalisé en portant le matériau en dessous de la température Ac1, de façon à garantir la réinitialisation des phénomènes de diffusions du carbone qui ont été inhibés précédemment. Il est important de faire le revenu sur la martensite formée car elle résulte excessivement fragile et, d’autre part, il est important de garantir la transformation de tout le résidu de l’austénite qui peut avoir des effets fortement négatifs sur les caractéristiques mécaniques.
Précautions importantes pour le procédé de trempe et de revenu
Les brides forgées doivent être réalisées en tenant compte de certains aspects :
- il est important que soient présentes des rayures appropriées pour éviter les effets d’intensification des efforts ;
- Il est préférable, dans la mesure du possible, de réaliser les perçages après la trempe car cela comporte un déplacement des axes et, par conséquent, nécessite des opérations de reprise successive ;
- il est important de contrôler les fiches techniques et les courbes CCT de l’acier en référence.
