Solidification des surfaces – shot peening - dans les processus de grenaillage
Où est-il utilisé, le grenaillage de précontrainte ? (« shot peening » en anglais)
Le grenaillage de précontrainte (en anglais « shotpeening ») est principalement utilisé pour les pièces de l’aérospatiale et du secteur automobile. Il s’agit par exemple de ressorts, d’arbres de transmission, de vilebrequins, de roues dentées, de bielles, de pièces de direction et de transmission, d’aubes de turbines, etc. Cette mesure permet de réduire le poids des composants tout en conservant la même capacité de charge mécanique. Il en résulte notamment des avantages en termes de poids, ce qui implique des économies de carburant.
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Qu’est-ce qui se passe avec la surface pendant le grenaillage de précontrainte?
Dans la zone de bord des éléments, c’est-à-dire dans la zone proche de la surface des éléments, une contrainte de compression résiduelle est générée par déformation plastique. Avec ce procédé d’écrouissage, la durée de vie des pièces augmente par exemple en ce qui concerne la résistance à la fatigue. En outre, on observe une plus grande résistance à la corrosion fissurante sous contrainte et à la corrosion fissurante due aux vibrations sur les pièces soumises à de fortes sollicitations alternées.
Comment est-ce qu’on distingue entre le shot peening et le stress peening?
Si l’on applique un grenaillage de précontrainte, on obtient une amélioration supplémentaire des valeurs de contraintes résiduelles obtenues. Cet effet est appelé stress peening.
Il est scientifiquement prouvé que les fissures, dues par exemple à la fatigue due à la corrosion, n’apparaissent jamais dans une couche soumise à des contraintes résiduelles de compression. Le processus de grenaillage augmente la résistance à la corrosion et la surface des pièces est agrandie. Ceci est important, par exemple, lors du collage de pièces.
À quoi faut-il faire attention pendant le grenaillage de précontrainte ?
Il existe un risque d’affaiblissement de la pièce en raison d’une mauvaise gestion du processus (par ex. pression trop élevée, distance trop faible entre la pièce et la roue de centrifugation). Une conséquence possible est une résistance à la fatigue et une résistance à la flexion alternée raccourcies et/ou réduites de la pièce.
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.
L’important dans le grenaillage de précontrainte est d’avoir un processus sûr afin de conserver les propriétés positives des contraintes résiduelles de compression et des qualités reproductibles. Lors de la mesure de l’intensité d’Almen, la méthode actuellement la plus courante pour contrôler le processus de grenaillage, une petite plaquette en acier trempé (plaquette d’Almen) est bombardée par l’abrasif. La courbure de la plaquette permet de tirer des conclusions sur le processus de sablage.