Le seul guide sur les tiges de forage dont vous aurez besoin
Une tige de forage est un terme courant dans l'industrie des machines 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 bonne tige de forage pour nos besoins ?
Les tiges de forage se différencient par leur ténacité, leur durabilité, leur résistance à la température et leurs applications. Avec autant de qualités et de types de matériaux différents, comment s'assurer que l'on choisit la bonne tige de forage ?
C'est là que nous intervenons - ce guide est le seul dont vous aurez besoin pour connaître les tiges de forage, leurs utilisations et leurs applications. Ce guide s'adresse aussi bien aux débutants qu'aux professionnels de l'industrie.
Voici 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. Toutefois, il en existe des carrées, comme les kellys carrées que vous verrez ci-dessous. Les tiges de forage sont généralement assez 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, nous utilisons généralement meulage de précision.
À quoi sert une tige de forage ?
Les tiges de forage ont de nombreuses applications différentes. Les producteurs utilisent généralement les tiges de forage pour fabriquer des trépans, des arbres, des goujons, des alésoirs, des poinçons, des tarauds, des marteaux, des limes, des outils de coupe, des outils de travail à chaud, etc.
Les différentes qualités de tiges de forage conviennent 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 ;
- La qualité O1 est la meilleure pour les poinçons, les matrices et les calibres ;
- A2 et D2 peuvent convenir pour les boutons, les rouleaux, les molettes, les matrices de frappe, les poinçons, les matrices, etc ;
- La gade S7 est parfaite pour les goupilles d'abattage, les goupilles de dérive, les tampons, les pinces, les outils à chenilles, les jeux de rivières, les mandrins, les coupe-tubes circulaires, et bien plus encore ;
- H13 (ou V44) convient aux outils de travail à chaud, aux moules en plastique, aux outils de moulage sous pression, aux goupilles de noyautage, aux goupilles d'éjection, etc ;
Types de tiges de forage selon le processus de fabrication
Selon la processus de fabrication Il existe trois types de tiges de forage : les tiges durcissant à l'air, les tiges durcissant à l'eau et les tiges durcissant à l'huile. Chacune de ces tiges de forage a des utilisations et des applications différentes. Expliquons un peu chacun de ces différents types de procédés de fabrication et de tiges de forage.
Jardinage à l'air
Nous commençons par la catégorie d'acier à outils la plus résistante : la tige de forage trempée à l'air. L'acier trempé à l'air contient plus d'alliage, ce qui lui confère sa dureté et sa résistance. Après le traitement thermique, vous pouvez laisser les tiges de forage durcies à l'air libre se durcir à l'air libre.
Les tiges de forage durcissant à l'air présentent une usinabilité et une résistance à l'usure supérieures à celles des tiges durcissant à l'huile ou à l'eau. En outre, la trempe à l'air est plus sûre que la trempe à l'eau ou à l'huile en ce qui concerne la distorsion et la stabilité dimensionnelle.
Durcissement à l'huile
Les tiges de forage durcissant à l'huile viennent en deuxième position pour ce qui est de la dureté et de la durabilité. Bien que les tiges de trempe à l'huile contiennent moins d'alliage que les tiges de trempe à l'air, elles sont encore suffisamment riches pour supporter le soudage. De plus, l'acier trempé à l'huile se prête bien à l'usinage.
Si vous n'êtes pas sûr de la signification du terme "durcissement à l'huile", il s'agit de chauffer la tige jusqu'à ce qu'elle devienne rougeoyante, puis de la plonger dans un bain d'huile chaude. L'acier devient alors dur et prêt à être usiné ou soudé.
Jardinage de l'eau
Enfin, nous avons les tiges de forage durcissant à l'eau, qui présentent la teneur en alliage la plus faible, mais qui sont excellentes pour l'usinage. Cependant, leur teneur en alliage est insuffisante, ce qui signifie qu'elles ne sont pas structurellement adaptées au soudage.
Pour durcir une tige de forage à l'eau, nous chauffons d'abord l'acier jusqu'à ce qu'il devienne rougeoyant, puis nous le plongeons dans une piscine d'eau pour le refroidir. Une fois que le métal est dur, il peut être facilement usiné, mais pas soudé. Les tiges de forage durcies à l'eau sont généralement utilisées pour la fabrication de limes ou de marteaux.
Types de tiges de forage en fonction des différents filetages
Nous pouvons classer les tiges de forage en trois types différents en fonction de leur filetage : 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 car c'est la partie centrale ou de base de la tige de forage. En haut, la tige de forage ordinaire se connecte à la gélatine carrée (expliquée ci-dessous), et en bas, elle est attachée au collier de forage.
Lors du creusement d'un trou de forage, la fonction de la tige de forage ordinaire est d'approfondir le trou, de transmettre le couple et de déplacer le foret vers le haut et vers le bas.
Le Square Kelly
Comme nous l'avons mentionné plus haut, la gélatine carrée se trouve dans la partie la plus haute du foret, où elle transmet le couple et supporte une partie du poids du foret. Le terme "kelly carrée" vient du fait que ces pièces sont généralement de forme carrée.
Le carré kelly se compose de :
- La partie motrice - généralement carrée, mais elle peut être hexagonale ;
- L'articulation supérieure - filetage à gauche ;
- L'articulation inférieure - filetage à droite ;
Le tube de forage lourd
Nous avons mentionné plus haut que la tige de forage de base s'attache à un collier de forage situé en bas. Entre ces deux parties se trouve 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 à partir de différentes nuances et types d'acier à outils recuit. Le terme "acier à outils" désigne divers types d'acier au carbone et d'acier allié adaptés à la fabrication d'outils.
Nous produisons des tiges de forage à partir d'aciers à outils en raison de leur dureté et de leur résistance aux chocs thermiques, à la déformation et à l'abrasion. D'une manière générale, ces aciers à outils sont très résistants à l'usure.
Vous pouvez utiliser de nombreuses nuances d'acier à outils pour fabriquer des tiges de forage : W1, O1, A2, D2, S7, M2 et V44. Chacune de ces nuances possède des caractéristiques et des propriétés distinctives qui la rendent supérieure pour une application spécifique. Selon le type, certains aciers à outils sont acier inoxydabletandis que d'autres sont semi-inox.
Quelle est la dureté d'une tige de forage ?
La dureté d'une tige de forage dépend de l'acier à outils utilisé pour la fabriquer. On peut 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 devraient avoir une dureté comprise entre 207 et 341. Selon les mesures Rockwell, ces mêmes matériaux devraient avoir une dureté comprise entre 96 et 110Rb.
L'usinabilité d'une tige de forage est étroitement liée à sa dureté. Les différentes qualités d'acier à outils ont un pouvoir d'usinage variable.
Par rapport à l'acier au carbone 1.0%, voici la facilité d'usinage de différentes nuances d'acier à outils :
| Qualité de l'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)
Procédés de fabrication des tiges de forage
En général, il existe deux types principaux de fabrication de tiges de forage : le durcissement à l'eau et le durcissement à l'huile.
Pour créer une tige de forage, l'acier à outils est d'abord chauffé jusqu'à ce qu'il prenne une couleur rouge incandescente. Une fois qu'il est devenu rouge, il doit être refroidi afin de durcir et de conserver sa forme. Ce refroidissement peut se faire soit en plongeant la tige de forage dans de l'eau, soit dans de l'huile chaude. Voyons les différences entre ces deux procédés.
Fabrication de tiges de forage trempées à l'eau
Les tiges de forage trempées à l'eau sont exactement ce qu'elles semblent être : des tiges de forage trempées en les plongeant dans l'eau. Tout d'abord, l'acier à outils est chauffé jusqu'à ce qu'il prenne une couleur rougeoyante. Il est ensuite plongé dans un bassin d'eau pour refroidir et durcir.
Une tige de forage durcie à l'eau est pauvre en alliages, ce qui la rend idéale pour l'usinage, mais pas assez résistante pour le soudage. Les tiges de forage durcies à l'eau conviennent mieux à ceux qui recherchent des pièces et des outils bon marché et très faciles à usiner.
Fabrication de tiges de forage trempées dans l'huile
Le processus de fabrication par durcissement à l'huile consiste à plonger l'acier traité thermiquement dans de l'huile chaude pour le refroidir.
Les tiges de forage trempées à l'huile sont plus riches en alliages et conviennent donc aussi bien à l'usinage qu'au soudage. En ce qui concerne leur dureté, les tiges trempées à l'huile se situent beaucoup plus haut sur l'échelle. Grâce à leur ténacité, elles sont plus durables et plus résistantes aux températures extrêmes.
Quelle est la longueur d'une tige de forage ?
La longueur moyenne d'une tige de forage est de 3 pieds (36″) ou de 12 pieds (144″). Certains fabricants de tiges de forage acceptent de couper les tiges de 12 pieds en deux tiges de 6 pieds qui sont 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.
Quelle est la rectitude d'une tige de forage ?
Lorsqu'il s'agit de la tolérance de rectitude d'une tige de forage, nous pouvons voir deux nombres différents, l'un en pouces, l'autre en millimètres.
Pour l'acier à outils recuit d'une longueur de 36, 72 ou 144 pouces, la tolérance est de +0/+0,125″, et la rectitude doit être de ±.005″ max T.I.R. par 12″.
Les mesures en millimètres sont les suivantes :
- Une tolérance de -0,60/+2,60mm ;
- Rectitude de ±.13mm max T.I.R. par 300mm ;
Peut-on souder une tige de forage ?
La réponse courte est oui - vous pouvez souder des tiges de forage. Cependant, il faut tenir compte du fait que le traitement thermique du processus de soudage va tempérer l'acier à outils et le durcir. Le matériau devient alors plus difficile à travailler et à manipuler.
Par conséquent, lorsque vous soudez des tiges de forage, veillez toujours à respecter les meilleures pratiques de soudage afin d'éviter de produire un matériau trop difficile à manipuler.
En outre, la plupart des tiges de forage durcissant à l'huile et à l'air conviennent au soudage, ce qui n'est pas le cas de l'acier durcissant à l'eau. Gardez cela à l'esprit lorsque vous préparez le processus de fabrication.
Quelle est la qualité de l'acier d'une tige de forage ?
Nous pouvons utiliser plusieurs nuances d'acier à outils pour la fabrication de tiges de forage : W1, O1, A2, D2, S7, M2 et V44. Voyons ce que chacune d'entre elles peut faire de mieux.
W1 Acier à outils
Type : Durcissement à l'eau
Nous avons décidé de parler d'abord de l'acier à outils W1 en raison de l'utilisation répandue et du faible coût de ces tiges de forage. Toutefois, ce 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 tous ces éléments, nous recommandons les tiges de forage W1 durcissant à l'eau pour les applications ne nécessitant pas une résistance et une dureté accrues.
Acier à outils O1
Type : Durcissement à l'huile
L'acier à outils O1 possède une ténacité remarquable si l'on tient compte de son prix modeste. Les fabricants utilisent souvent les tiges de forage O1 pour remplacer les tiges de forage W1 dans les applications qui requièrent plus de ténacité et de résistance à l'usure.
Avec toutes leurs fantastiques propriétés, ces tiges de forage O1 ont un excellent rapport qualité/prix. La teneur plus élevée en alliages de l'acier à durcissement par l'huile en fait une bien meilleure alternative à l'acier à outils à durcissement par l'eau comme le W1.
Acier à outils A2
Type : Durcissement à l'air
Les tiges de forage A2 sont durcies à l'air, ce qui leur confère une bonne usinabilité et de bonnes caractéristiques de soudage. Les types d'acier à outils durcissant à l'air acquièrent leur dureté par simple refroidissement à l'air libre. Comme 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 élevée à la compression et une stabilité exceptionnelle après trempe.
Par rapport à O1, A2 peut servir de substitut plus sophistiqué qui offre plus de solidité, de résistance à l'usure et de stabilité structurelle.
Acier à outils D2
Type : Durcissement à l'air
L'acier à outils D2 est un matériau unique à forte 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 plus résistant à l'usure.
Il n'est pas surprenant que les tiges de forage D2 soient généralement parmi les plus chères que l'on puisse trouver. En raison de sa résistance élevée et de sa longévité, vous pouvez utiliser les tiges de forage D2 pour les lignes d'emboutissage et de forgeage.
Acier à outils S7
Type : Durcissement à l'air
La teneur en carbone de la tige de forage S7 est 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-chocs.
Lorsque nous le traitons à chaud, le S7 obtient un niveau de dureté élevé. Nous utilisons généralement les tiges de forage S7 pour des 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, le M2 est en quelque sorte l'étalon-or de l'acier à outils à haute vitesse.
M2 présente une dureté et une résistance à l'usure excellentes. Dans le passé, nous utilisions souvent le T1 pour les applications à grande vitesse. Toutefois, en raison de ses caractéristiques et propriétés supérieures, le M2 a remplacé massivement le T1.
V44 (H13) Acier à outils
Type : Refroidissement par air
Le Viscount 44 est un produit 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 distorsion ou de changement de taille pendant les traitements thermiques.
Les utilisations et applications les plus courantes du V44 comprennent les outils d'extrusion, les matrices de forgeage, les moules en plastique et de nombreux outils de travail à chaud.
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. Les différentes valeurs ont des codes lettre/chiffre qui varient en fonction de leur niveau de dureté.
Comme nous l'avons déjà mentionné, nous fabriquons des tiges de forage en acier à outils recuit, dont la dureté Rockwell est comprise entre 96Rb et 110Rb.
| Type de matériau | 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 |
(Tableau de dureté Rockwell des tiges de forage)
En résumé
Enfin, nous aimerions revenir sur l'importance pour les tiges de forage de présenter des surfaces lisses, exemptes d'erreurs ou d'imperfections. En outre, 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 lui communiquant vos demandes.
En résumé, nous espérons sincèrement avoir réussi à vous expliquer ce qu'est une tige de forage, comment nous la produisons et quelles sont ses différentes utilisations. Le choix de la bonne nuance d'acier à outils en fonction de l'application de la tige de forage est une chose que vous devez pratiquer. Ce guide sur la fabrication des tiges de forage vous permettra de prendre une décision en toute connaissance de cause.
