Pistons Forgés par rapport aux Pistons Coulés : Quelle est la différence ?

Nous examinons la différence entre les pistons forgés et coulés, et pourquoi les pièces forgées sont plus solides et plus fiables.

Des pièces de moteur solides et fiables peuvent faire plus de différence que certains d’entre nous ne le pensent pour les coureurs, les pilotes, les pilotes et les mécaniciens. Parlant de mon expérience personnelle en tant que pilote et coureur de vélo de saleté, j’ai subi un accident important en 1991, lorsque le piston de ma moto a cédé sur le visage d’un triple saut, me forçant par-dessus le guidon, entraînant deux bras cassés, quatre opérations chirurgicales et la fin de mon rêve de course professionnelle. Après cette expérience révélatrice, j’ai commencé à me renseigner sur l’origine des pièces utilisées dans mon vélo. J’ai commencé par les différences entre les procédés de métal forgé et de fonte, y compris leurs avantages et leurs inconvénients. Quelles que soient les raisons derrière les pièces que nous choisissons, nous devrions tous en savoir un peu plus sur leur développement avant de jeter une jambe sur une moto ou de prendre le volant d’une voiture de course.

La durée de vie d’un piston JE commence à partir d’une barre d’aluminium, subit un forgeage et se termine comme un piston entièrement usiné.

La plupart d’entre nous ont entendu les termes « coulée » et « forgeage » par rapport à la fondation des pistons et des composants du moteur, sans penser à ce qui sépare les deux processus métalliques. Le forgeage est la déformation contrôlée du métal dans une forme spécifique par une force globale, un processus issu de la forge. La coulée consiste à verser du métal liquide dans un moule. Les principales différences entre les deux incluent la résistance, l’intégrité structurelle et la résistance aux chocs et à la fatigue.

Flux de grain

Une distinction significative du processus de forgeage est la production d’un alignement directionnel, plus communément appelé flux de grain. Un flux de grain correct permet la quasi-absence de défauts structurels ou de vides courants dans le processus de coulée. Lorsque le métal est forgé, la structure moléculaire de l’alliage est forcée de s’aligner de manière directionnelle, ce qui confère à la pièce des qualités de résistance plus cohérentes. Dans le processus de coulée, les molécules d’alliage sont libres de s’installer où elles le souhaitent, créant une structure de grain aléatoire et ouvrant le potentiel de points faibles.

Certaines pièces forgées à piston JE peuvent sembler simples, mais la structure du grain de l’aluminium a été alignée, créant beaucoup plus de résistance par rapport aux pièces coulées.

Une simple analogie permet d’expliquer davantage les différences à un niveau de base: comparez le processus de forgeage à la fabrication d’une table en chêne massif. Le matériau est dans sa forme la plus vraie, le maintien est une structure alignée originale, ce qui le rend très solide. Maintenant, comparez le processus de coulée à l’OSB (panneau à copeaux orientés), un mélange de particules de bois comprimées ensemble sous une forme non originale, ce qui le rend souple, mais perd beaucoup des qualités de résistance d’origine du bois.

( À gauche) La structure du grain en chêne est bien alignée, ce qui crée de la résistance. Comparez cela à l’aluminium forgé. (À droite) La structure des grains dans OSB (panneau à copeaux orientés) est aléatoire, ce qui crée des zones vulnérables. Comparez cela à un alliage moulé.

La longue histoire de la forge

L’origine ancienne (dès 4000 avant JC) du processus de forge a commencé dans la conception des armes. Bien avant le développement des moteurs, les guerriers utilisaient le bronze et le fer forgé pour produire des armes.

Le forgeage du métal remonte à l’époque où les forgerons forgeaient des armes et d’autres objets à la main.

Les armes en métal forgé ont commencé avec un bloc de métal qui a été chauffé à une température spécifique, puis martelé, perforé ou autrement manipulé dans la forme désirée.

Contrairement aux temps anciens, le forgeage moderne est très spécifique. JE Pistons utilise son installation de forgeage interne certifiée ISO 9000, équipée de trois presses de forgeage mécaniques et de deux presses hydrauliques isothermes, ainsi que de son installation de traitement thermique de qualité aérospatiale, pour compléter l’ensemble du processus. Actuellement, ils sont l’un des très rares fabricants de pistons de rechange aux États-Unis à bénéficier de cet avantage.

Presses à forger: Mécaniques et hydrauliques Isothermes

Les principales différences entre la presse hydraulique isotherme et la presse mécanique sont des avantages spécifiques à l’application. La caractéristique clé de la presse mécanique est un taux de production élevé. La force et la vitesse sont déterminées par la position du bélier, la force nominale maximale n’étant disponible que lorsque le bélier est à peu près au point mort inférieur. Lorsque les pistons sont forgés via une presse mécanique, la température de la matrice et de la rondelle doit rester constante et contrôlée tout au long du processus.

La presse de forge mécanique est pilotée par deux personnes pour s’assurer que la température reste constante pendant le forgeage des pistons.

Une différence majeure avec la presse hydraulique isotherme est l’utilisation de commandes numériques par ordinateur (CNC). Les fonctions contrôlées par ordinateur permettent à la presse d’avoir une force nominale complète disponible tout au long de la course complète de la ram. Des fonctionnalités supplémentaires permettent d’ajuster et de contrôler la force et la vitesse du vérin tout au long du processus de forgeage, tout en surveillant les températures pour un contrôle plus facile de la cohérence. Cette méthode de forgeage est loin des anciens procédés de chauffage et de martelage du métal, mais le concept reste le même.

La presse hydraulique isotherme est contrôlée par commande numérique par ordinateur, ce qui permet un contrôle précis de la force et de la température.

Processus de post-forgeage

Les pistons de forgeage forcent le matériau à s’écouler et à se former autour de la matrice de forgeage, créant ainsi la forme et la structure de base des pistons. Après le forgeage, les pistons nécessitent une bonne quantité de machage, y compris les reliefs des soupapes, les jupes, les terrains annulaires, les alésages des broches et d’autres caractéristiques sous la végétation. Ce vaste usinage est d’où provient le coût plus élevé des pistons forgés par rapport aux pistons coulés. Les pistons JE sont usinés sur une série de machines CNC à la pointe de la technologie, ce qui permet de respecter systématiquement des mesures et des tolérances très spécifiques.

Une fois l’usinage terminé, les pistons forgés subissent un traitement thermique de qualité aérospatiale de JE, ce qui est une étape tout aussi importante pour garantir une fiabilité au-delà des attentes. Après cela, certains pistons peuvent recevoir des revêtements, tels que le revêtement de jupe PerfectSkirt.

Le forgeage a une longue histoire dans la création de pièces en alliage, et des décennies d’innovation et de nouvelles technologies ont conduit à la capacité de JE de créer des pistons forgés avancés et fiables. De nouvelles méthodes, techniques et modifications continueront d’être testées et développées pour faire avancer la technologie des pistons.

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