En fonction de la taille des séries à produire on peut faire la distinction entre 2 processus de forge :
La forge libre : pour les pièces unitaires ou les petites séries
La forge libre (ou forgeage libre) est la déformation à chaud entre le marteau et l'enclume d'un lopin métallique à l'aide d'une presse hydraulique voire d’un marteau-pilon. Le résultat obtenu est dépendant du savoir-faire du forgeron. La forge libre est une activité ancestrale, un forgeron réalisant un fer à cheval faisant appel à ce procédé. Elle ne nécessite pas d'outillage très précis et permet d'obtenir des ébauches ou des pièces brutes. Le forgeage est dit « libre » car, lors du forgeage, le métal est libre de se déplacer dans plusieurs directions, contrairement à l'estampage matriçage.
La forge libre est utilisée pour de petites séries ou des pièces unitaires. Les pièces ainsi obtenues sont souvent utilisées dans les métiers de l’énergie (rotors de turbines ; stators ; arbres de transmission ; corps de vannes ; éléments divers entrant dans les unités d’exploitation pétrolière), de la mécanique (engrenages et réducteurs ; pièces de liaisons ; vilebrequins).
L'estampage ou matriçage à chaud : pour les grandes séries
Il s'agit d'un procédé de déformation plastique, où à différence de la forge libre, la matière est contrainte à remplir une forme close appelée matrice ou moule. L'estampage à chaud est capable de géométries plus complexes, qui s'avoisinent de très près au profil du composant fini. La déformation plastique se fait rapidement au travers des coups grâce auxquels la matière est contrainte à remplir le volume du moule. Le process se fait à des températures de modelage plastique de la matière utilisée sans réchauffages intermédiaires.
Un facteur important de l'estampage est la conception et la réalisation des matrices, procédé qui est partie intégrante du savoir-faire de l'estampeur. L'estampage à chaud est dédié à la production en série, ce qui est l'idéal pour amortir les frais de matriçage. L'estampage de pièces en aciers au carbone, alliages et inox, d'un poids qui va de 1 à 70 kg par pièce, convient à des séries de 150 à 5000 pièces.
En aval du cycle de production les pièces sont sujettes à traitement thermique, ce qui leur confère leur propriétés mécaniques, ainsi qu'aux usinages requis. Le produit obtenu par estampage à chaud présente des avantages tels que la disposition typique des fibres de la matière le long du profil du composant, caractéristique idéale en particulier pour les composants mécaniques destinés à une bonne résistance à la fatigue. L'estampage à chaud permet en outre d'utiliser peu de surépaisseurs, ce qui limite le poids de la matière utilisée, ainsi que les usinages qui devront enlever moins de matière.
Ce process est typiquement utilisé pour les composants critiques, comme dans notre cas dans l'automobile, le ferroviaire, la pétrochimie, l'énergie électrique, le levage et la sécurité, les machines industrielles et agricoles.
