Une tige de forage est un terme courant dans les industries de la machinerie et de la fabrication. Vous pouvez utiliser des tiges de forage pour fabriquer divers outils tels que des fraises, des outils de travail à chaud, des pièces de machine, des poinçons, des limes, etc. Mais savons-nous comment choisir la tige de forage adaptée à nos besoins ?
Les tiges de forage se différencient en termes de ténacité, de durabilité, de résistance à la température et d'applications. Avec autant de qualités et de types de matériaux différents parmi lesquels choisir, comment nous assurer de choisir la bonne tige de forage ?
C'est là que nous intervenons - c'est le seul guide dont vous aurez besoin pour percer des tiges, leurs utilisations et leurs applications. Ce guide convient aux débutants complets ainsi qu'aux professionnels de l'industrie.
Voyons quelques-unes des questions les plus fréquemment posées au sujet des tiges de forage !
Qu'est-ce qu'une tige de forage?
En termes simples, une tige de forage est une pièce d'acier plus longue en acier à outils facile à mouler que vous pouvez utiliser pour l'usinage afin de produire différents outils et pièces.
En règle générale, les tiges de forage sont rondes. Cependant, il y en a des carrés, comme les kellys carrés que vous verrez ci-dessous. Les tiges de forage sont généralement suffisamment souples pour être usinées dans leur forme finale.
Les tiges de forage doivent avoir une surface propre et lisse. Pour les fabriquer de cette manière, on utilise généralement meulage de précision.
À quoi sert une tige de forage ?
Les tiges de forage ont de nombreuses applications différentes. Les producteurs utilisent généralement des tiges de forage pour fabriquer des forets, des arbres, des goupilles, des alésoirs, des poinçons, des tarauds, des marteaux, des limes, des outils de coupe, des outils de travail à chaud, etc.
Différentes qualités de tiges de forage conviennent le mieux à des utilisations spécifiques. Par exemple:
- W1 convient aux outils de travail à froid, aux outils portatifs, aux outils de coupe, aux poinçons, aux matrices, etc. ;
- Le grade O1 est le meilleur pour les poinçons, les matrices et les jauges ;
- A2 et D2 peuvent convenir pour les plaques de cuisson, les rouleaux, les moletages, les matrices de frappe, les poinçons, les matrices, etc. ;
- Le gade S7 est parfait pour les goupilles défonçables, les goupilles de dérive, les tampons, les pinces, les outils de piste, les jeux de rivière, les mandrins, les coupe-tubes circulaires, etc.
- H13 (ou V44) convient aux outils de travail à chaud, aux moules en plastique, aux outils de moulage sous pression, aux broches de noyau, aux broches d'éjection, etc.
Types de tiges de forage selon le processus de fabrication
Selon le processus de fabrication qu'ils traversent, il existe trois types différents de tiges de forage : durcissement à l'air, durcissement à l'eau et durcissement à l'huile. Chacune de ces tiges de forage a diverses utilisations et applications. Expliquons quelque chose sur chacun de ces différents types de processus de fabrication et de tiges de forage.
Trempe à l'air
Nous partons de la catégorie d'acier à outils la plus résistante : la tige de forage trempée à l'air. L'acier trempé à l'air a plus d'alliage, et c'est ce qui le rend si dur et résistant. Après le traitement thermique, vous pouvez laisser les types de tiges de forage durcissant à l'air durcir à l'air calme.
Les tiges de forage durcissant à l'air ont une usinabilité et une résistance à l'usure supérieures par rapport aux tiges durcissant à l'huile ou à l'eau. De plus, la trempe à l'air est plus sûre que la trempe à l'eau ou à l'huile en ce qui concerne la déformation et la stabilité dimensionnelle.
Trempe à l'huile
Les tiges de forage à trempe à l'huile sont au deuxième rang en ce qui concerne leur dureté et leur durabilité. Bien que les tiges de trempe à l'huile aient moins d'alliage que les tiges de trempe à l'air, elles sont toujours suffisamment riches pour résister au soudage. De plus, l'acier trempé à l'huile convient à l'usinage.
Si vous n'êtes pas sûr de la signification du terme «durcissement à l'huile», cela implique de chauffer la tige jusqu'à ce qu'elle devienne rouge, puis de la plonger dans une mare d'huile chaude. Avec cela, l'acier devient dur et prêt pour l'usinage ou le soudage.
Durcissement à l'eau
Et enfin, nous avons les tiges de forage durcissant à l'eau, qui présentent la plus faible teneur en alliage mais sont excellentes pour l'usinage. Cependant, leur teneur en alliage est déficiente, ce qui signifie qu'ils ne sont pas structurellement adaptés à des fins de soudage.
Pour durcir une tige de forage avec de l'eau, nous chauffons d'abord l'acier jusqu'à ce qu'il devienne rouge incandescent, puis nous le plongeons dans un bassin d'eau pour le refroidir. Une fois que le métal est dur, il peut être facilement usiné mais pas soudé. Vous pouvez généralement utiliser des tiges de forage durcissant à l'eau pour la fabrication de limes ou de marteaux.
Types de tiges de forage selon différents filetages
Nous pouvons classer les tiges de forage en trois types différents selon différents filetages : les tiges de forage ordinaires, les tiges de forage carrées et les tiges de forage lourdes.
La tige de forage ordinaire
Nous pouvons facilement reconnaître la tige de forage ordinaire puisqu'il s'agit de la partie centrale ou de base de la tige de forage. En haut, la tige de forage ordinaire se connecte au kelly carré (expliqué ci-dessous) et en bas, elle est fixée au collier de forage.
Lors du creusement de trous de forage, la fonction de la tige de forage ordinaire est d'approfondir le trou, de transmettre le couple et de déplacer la foreuse de haut en bas.
Le carré Kelly
Comme nous l'avons mentionné ci-dessus, le Kelly carré se trouve dans la partie la plus haute de la perceuse, où il transmet le couple et supporte une partie du poids de la perceuse. Le terme carré kelly vient du fait que ces pièces sont généralement de forme carrée.
Le kelly carré se compose de :
- La partie motrice – généralement carrée, mais peut être hexagonale ;
- Le mors supérieur – filetage à gauche ;
- Le joint inférieur – filetage à droite ;
La tige de forage lourde
Nous avons mentionné ci-dessus que la tige de forage de base se fixe à un collier de forage en bas. Entre ces deux parties, il y a la tige de forage lourde. La tige de forage lourde (ou HWDP en abrégé) est la partie de transition entre la tige de forage ordinaire et le collier de forage au fond.
Le rôle de la tige de forage lourde est de fournir un support et une stabilité au train de tiges et d'augmenter sa résistance à l'usure.
De quoi sont faites les tiges de forage ?
Vous pouvez fabriquer une tige de forage de différentes qualités et types d'acier à outils recuit. Le terme acier à outils englobe divers types d'aciers au carbone et alliés adaptés à la fabrication d'outils.
Nous produisons des tiges de forage à partir d'aciers à outils en raison de leurs propriétés de dureté et de leur résistance aux chocs thermiques, à la déformation et à l'abrasion. D'une manière générale, ces matériaux en acier à outils sont très résistants à l'usure.
Vous pouvez utiliser de nombreuses nuances d'acier à outils différentes pour fabriquer des tiges de forage : W1, O1, A2, D2, S7, M2 et V44. Chacun de ces grades a ses caractéristiques et propriétés distinctives qui le rendent supérieur pour une application spécifique. Selon le type, certains aciers à outils sont acier inoxydable , tandis que d'autres sont semi-inoxydables.
Quelle est la dureté d'une tige de forage ?
La dureté d'une tige de forage dépend de l'acier à outils que nous avons utilisé pour la fabriquer. Vous pouvez déterminer et communiquer la dureté d'un matériau à l'aide de deux échelles différentes : l'échelle de dureté Brinell et l'échelle de dureté Rockwell.
Selon l'échelle de dureté Brinell, les aciers à outils doivent avoir une dureté comprise entre 207 et 341. Selon les mesures Rockwell, les mêmes matériaux doivent être compris entre 96 et 110Rb.
L'usinabilité d'une tige de forage est étroitement liée à la dureté. Différentes qualités d'acier à outils ont une puissance d'usinabilité variable.
Par rapport à l'acier à 1.0 % de carbone, voici la facilité d'usinage de différentes nuances d'acier à outils :
Nuance d'acier à outils |
Pourcentage d'usinabilité |
W1 |
100% |
O1 |
95% |
A2 |
65% |
D2 |
50% |
S7 |
95% |
M2 |
65% |
H13 |
75% |
(Tableau d'usinabilité des nuances d'acier à outils)
Processus de fabrication des tiges de forage
En général, il existe deux principaux types de fabrication de tiges de forage : la trempe à l'eau et la trempe à l'huile.
Pour créer une tige de forage, l'acier à outils est d'abord chauffé jusqu'à ce qu'il devienne rouge vif. Une fois qu'il devient rouge, il doit être refroidi pour qu'il durcisse et conserve sa forme. Ce refroidissement peut se faire soit en trempant la tige de forage dans l'eau, soit dans de l'huile chaude. Voyons les différences entre ces deux processus.
Fabrication de tiges de forage trempées à l'eau
Les tiges de forage trempées à l'eau sont exactement comme elles sonnent - des tiges de forage durcies en les plongeant dans l'eau. Tout d'abord, l'acier à outils est chauffé jusqu'à ce qu'il devienne rouge vif. Ensuite, il est plongé dans un bassin d'eau pour refroidir et durcir.
Une tige de forage trempée à l'eau est pauvre en alliage, ce qui la rend idéale pour l'usinage, mais pas assez résistante pour le soudage. Les tiges de forage trempées à l'eau conviennent mieux à ceux qui recherchent des pièces et des outils bon marché et hautement usinables.
Fabrication de tiges de forage trempées à l'huile
Un processus de fabrication à trempe à l'huile implique de l'acier qui a été traité thermiquement et qui est plongé dans de l'huile chaude pour se refroidir.
Les tiges de forage trempées à l'huile sont plus riches en alliage, elles conviennent donc aussi bien à l'usinage qu'au soudage. En ce qui concerne leur dureté, les tiges trempées à l'huile sont beaucoup plus élevées sur l'échelle. En raison de leur ténacité, ils sont plus durables et résistants aux températures extrêmes.
Quelle est la longueur d'une tige de forage ?
La longueur de la tige de forage moyenne est de 3 pieds (36″) ou de 12 pieds (144″). Certains fabricants de tiges de forage accepteront de couper des tiges de 12 pieds en deux tiges de 6 pieds plus faciles à travailler et à manipuler.
Dans le système métrique, une tige de 36″ équivaut à 91.44 cm et 144″ à 3.6 mètres.
À quel point une tige de forage est-elle droite ?
En ce qui concerne la tolérance de rectitude d'une tige de forage, nous pouvons voir deux nombres différents, un en pouces, un en millimètres.
Pour l'acier à outils recuit de 36, 72 ou 144 pouces de long, la tolérance est de +0/+0.125″, et la rectitude doit être de ± 005″ max TIR par 12″.
Les mesures en millimètres sont les suivantes :
- Une tolérance de -0.60/+2.60 mm ;
- Rectitude de ± 13 mm max TIR par 300 mm ;
Une tige de forage peut-elle être soudée ?
La réponse courte est oui - vous pouvez souder des tiges de forage. Cependant, considérez que le traitement thermique du processus de soudage se trempera avec l'acier à outils et le durcira. Avec cela, le matériau deviendra plus difficile à travailler et à manipuler.
Ainsi, lorsque vous soudez des tiges de forage, faites-le toujours en gardant à l'esprit les meilleures pratiques de soudage pour éviter d'obtenir un matériau trop difficile à manipuler.
De plus, la plupart des tiges de forage trempées à l'huile et à l'air conviennent au soudage, contrairement à l'acier trempé à l'eau. Gardez cela à l'esprit lors de la préparation du processus de fabrication.
Quelle nuance d'acier est une tige de forage?
Nous pouvons utiliser plusieurs nuances d'acier à outils différentes pour la fabrication de tiges de forage : W1, O1, A2, D2, S7, M2 et V44. Voyons à quoi chacun d'eux est le meilleur.
Acier à outils W1
Type : Trempe à l'eau
Nous avons décidé de parler d'abord de l'acier à outils W1 en raison de la large utilisation et du faible coût de ces tiges de forage. Cependant, le prix bas s'accompagne d'une diminution de la ténacité de ce matériau. L'acier W1 contient moins d'alliage que l'acier trempé à l'air ou à l'huile. Moins d'alliage signifie que ce matériau est parfait pour l'usinage mais pas assez dur pour le soudage.
Compte tenu de tout cela, nous recommandons les tiges de forage W1 durcissant à l'eau pour les applications sans besoin de résistance et de dureté supplémentaires.
Acier à outils O1
Type : Trempe à l'huile
L'acier à outils O1 a une ténacité remarquable si l'on considère son prix modeste. Les fabricants utilisent souvent les tiges de forage O1 comme remplacement supérieur des tiges de forage W1 dans les applications qui nécessitent plus de ténacité et de résistance à l'usure.
Avec toutes leurs propriétés fantastiques, ces tiges de forage O1 ont un excellent rapport prix/valeur. La teneur plus élevée en alliage de l'acier trempé à l'huile en fait une bien meilleure alternative à l'acier à outils trempé à l'eau comme le W1.
Acier à outils A2
Type : Trempe à l'air
Les tiges de forage A2 sont durcies à l'air, ce qui se traduit par une bonne usinabilité et de bonnes caractéristiques de soudage. Les types d'acier à outils durcissant à l'air acquièrent leur dureté en refroidissant simplement à l'air calme. Puisqu'il s'agit d'un acier allié au chrome de qualité supérieure, l'acier à outils A2 présente des caractéristiques de trempe profonde, une résistance à la compression élevée et une stabilité exceptionnelle après durcissement.
Comparé à O1, A2 peut servir de remplacement plus sophistiqué qui offre plus de solidité, de résistance à l'usure et de stabilité structurelle.
Acier à outils D2
Type : Trempe à l'air
L'acier à outils D2 est un matériau unique à haute teneur en carbone et en chrome. Les niveaux de chrome et de carbone sont plus élevés que dans l'acier A2, ce qui le rend plus durable et résistant à l'usure.
Il n'est pas surprenant que les tiges de forage D2 soient généralement parmi les plus chères que vous puissiez trouver. En raison de sa grande résistance et de sa longévité, vous pouvez utiliser des tiges de forage D2 pour tracer et forger des lignes.
Acier à outils S7
Type : Trempe à l'air
La tige de forage S7 a une teneur en carbone inférieure à celle des autres types d'acier, ce qui la rend incroyablement résistante aux chocs. C'est pourquoi les tiges S7 sont également connues sous le nom de tiges de forage super shock.
Lorsque nous le traitons avec de la chaleur, S7 obtient un niveau de dureté élevé. Nous utilisons généralement des tiges de forage S7 pour les pièces qui doivent résister à des chocs à des températures extrêmement basses et élevées.
Acier à outils M2
Type : tungstène-molybdène, haute vitesse
La tige de forage M2 est la nuance la plus utilisée pour la fabrication d'outils de coupe et d'autres forets. En tant que tel, M2 est un peu comme l'étalon-or pour l'acier à outils à grande vitesse.
M2 affiche une excellente dureté et résistance à l'usure. Dans le passé, nous utilisions souvent T1 pour les applications à grande vitesse. Cependant, en raison de ses caractéristiques et propriétés supérieures, M2 a remplacé T1 à grande échelle.
Acier à outils V44 (H13)
Type : Refroidissement par air
Viscount 44 est entièrement préchauffé Acier à outils H13. Le processus de pré-durcissement du V44 le rend très bien adapté aux matrices de travail à chaud. En utilisant le V44, nous pouvons réduire le risque de déformation ou de changement de taille lors des traitements thermiques.
Les utilisations et applications les plus courantes du V44 incluent les outils d'extrusion, les matrices de forgeage, les moules en plastique et de nombreux outils de travail à chaud différents.
Quelle est la dureté Rockwell d'une tige de forage ?
La dureté Rockwell est une échelle basée sur la dureté d'indentation de différents matériaux. Différentes valeurs ont des codes de lettres/chiffres variables en fonction de leur niveau de dureté.
Comme nous l'avons mentionné précédemment, nous fabriquons des tiges de forage en acier à outils recuit, qui a une dureté Rockwell allant de 96Rb à 110Rb.
Type de materiel |
Diamètre de précision | Dureté Brinell | Dureté Rockwell |
Acier à outils | 0.000 "- 0.124" | 341 |
110Rb |
Acier à outils |
0.125 "- 0.249" | 275 | 104Rb |
Acier à outils | 0.250 "- 0.875" | 241 |
101Rb |
Acier à outils |
0.876 + | 207 |
96Rb |
(Un tableau de dureté des tiges de forage Rockwell)
Pour résumer
Enfin, nous aimerions revenir sur l'importance des tiges de forage pour avoir des finitions de surface lisses et exemptes de toute erreur ou imperfection. De plus, veillez à ce que l'acier à outils que vous utilisez soit de haute qualité. Vous pouvez y parvenir en collaborant avec un fabricant d'usinage de qualité et en communiquant vos demandes.
En somme, nous espérons sincèrement avoir réussi à vous expliquer ce qu'est une tige de forage, comment nous en fabriquons une et toutes ses différentes utilisations. Choisir la bonne nuance d'acier à outils en fonction de l'application de la tige de forage est quelque chose que vous devez pratiquer. Avec ce guide de fabrication de tiges de forage, vous pouvez prendre une décision éclairée.