Solidification des surfaces – shot peening - dans les processus de grenaillage
Où est-il utilisé, le grenaillage de précontrainte ? (« shot peening » en anglais)
Le grenaillage par précontrainte est utilisé principalement pour les pièces de l’aéronautique et l’aérospatiale et du secteur automobile. Il s’agit par exemple des ressorts, des arbres de transmission, des vilebrequins, des roues dentées, des bielles, des composants de direction et de transmission, des palettes des turbines etc. Par cette mesure, il est possible de réduire le poids du composant pendant que la résistance mécanique reste la même. Ceci implique entre autre des avantages en poids qui peuvent mener à une consommation de carburant réduite.
Ressorts hélicoïdaux après le grenaillage de précontrainte.
Qu’est-ce qui se passe avec la surface pendant le grenaillage de précontrainte?
Dans la zone périphérique du composant, c’est à dire dans la région proche de la surface des pièces, une déformation plastique génère des contraintes résiduelles de compression. Pendant ce procédé de durcissement à froid, par exemple la durée de vie des composants en ce qui concerne leur résistance en fatigue augmente. En plus, on peut constater une plus grande résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et d’oscillation pour les pièces qui sont soumis à des charges alternées.
Comment est-ce qu’on distingue entre le shot peening et le stress peening?
Si on applique une certaine précharge pendant le grenaillage de précontrainte, on peut atteindre des valeurs de contraintes résiduelles améliorées. Cet effet est appelé « stress peening ».
Il est scientifiquement démontré que des fissures, par exemple causées d’une corrosion par la fatigue, ne jamais apparaissent dans une couche avec contraintes résiduelles de compression. La résistance à la corrosion augmente par le processus de grenaillage et la surface des pièces s’étend. Ceci est important par exemple pendant le colmatage de composants.
Ressorts à lame dans un dispositif de précharge après le processus de Stress Peening.
À quoi faut-il faire attention pendant le grenaillage de précontrainte ?
Le risque existe qu’un affaiblissement du composant peut être causé par une gestion incorrecte du processus (par exemple une pression trop élevée, une distance insuffisante entre la pièce à traiter et la turbine). Les conséquences peuvent être une résistance en fatigue et à la flexion alternée réduites et/ou diminuées.
Afin d’éviter cela, plusieurs mécanismes de contrôle ont été introduites depuis le développement du Shot Peening (environ en 1935), comme par exemple la mesure d’intensité Almen, le contrôle du degré de couverture ou le « Peenscan » (une couleur lumineuse qui devient visible sous la lumière ultraviolette). Ces mécanismes de contrôle ont fait leurs preuves en cas d’utilisation conforme.
Une gestion sécurisée du processus est importante pour le grenaillage de précontrainte afin d’obtenir les caractéristiques positives des contraintes résiduelles de compression et une qualité reproductible. Pendant la mesure d’intensité Almen, un procédé très courant actuellement pour contrôler le processus de grenaillage, une petite plaquette en acier trempé (flèche Almen) est impactée avec de la grenaille. Sur base de la courbure de la plaquette, nous pouvons tirer des conclusions sur le processus de grenaillage.
Stress peening des ressorts à lame
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