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Le grenaillage de précontrainte existe depuis 1929.

Découvert par Jo Almen, ingénieur chez Général Motors, il a constaté par hasard une augmentation de la durée de vie des ressort à lame suite à une opération de sablage.
Il a par la suite « compris » le phénomène (mise en compression), développé et caractérisé le procédé encore valide aujourd’hui.

Le grenaillage de précontrainte s’est considérablement développé dans les secteurs :

  • Automobile : engrenages de boites de vitesses, ressorts,…
  • Aéronautique : trains d’atterrissage, jantes, visseries, ressorts,…
  • Énergie : têtes de forage, centrales gaz, opercules,…

 

Le procédé a trouvé d’autres alternatives :

  • Le Peen forming : procédé permettant de déformer des pièces (comme les ailes d’avion)
  • La Texturation : permet d’optimiser le rendement hydrodynamique (roulements)
  • L’esthétique : permet d’obtenir un effet mat (Jantes, microbillage)
  • La tenue à la corrosion sous tension (cuves de produits chimiques)
  • La tenue des ensembles mécano-soudés (le problème de la ZAT)

Procédé

Le grenaillage de précontrainte (ou shot peening) consiste à bombarder une pièce métallique avec un média (acier, céramique, verre, autres…) et ce, de manière contrôlée.

 En général, ce sont des machines « automatisées » ou « robotisées » qui réalisent l’opération de manière « répétitive » en assurant le contrôle de la vitesse du média, du média lui-même (granulométrie et sphéricité), de l’angle d’attaque, de la distance buses/pièce, du débit et de la pression d’air

Cela afin de garantir une intensité (transfert d’énergie du média vers la pièce) et un recouvrement (surface de la pièce grenaillée et taux de recouvrement) les plus uniformes possible

Le microbillage est un procédé dérivé qui consiste à « matifier » une pièce inox avec de la bille de verre (pour des raisons esthétiques ou de texturation)

A ne pas confondre avec le grenaillage traditionnel qui se fait de manière non contrôlée et dont l’objectif est de « nettoyer » une pièce (dans le cas de présence de rouille) et/ou de la préparer à une opération de peinture ultérieure (dégradation de l’état de surface).

A quoi ça sert ?

 

Principaux avantages du grenaillage de précontrainte :

  • un poids et/ou des dimensions moindres pour une même performance (automobile)
  • une plus grande marge de sécurité contre la rupture des composants (aéronautique)
  • une durée de vie prolongée des composants (transports lourds, machines, secteur ferroviaire)

Mais aussi…

  • réduit l’usure due aux vibrations (oxydation de frappe et corrosion par friction)
  • augmente la résistance à l’usure
  • augmente la résistance à la corrosion

La modification de l’état de surface permet également de :

  • faciliter l’accroche de revêtements (peinture…)
  • augmenter le coefficient de frottement
  • favoriser la lubrification

Comment ça marche ?

Le grenaillage de précontrainte se caractérise par trois phénomènes :

  • une mise en compression de la surface extérieure de la pièce
  • un phénomène d’écrouissage de la surface extérieure
  • une dégradation de l’état de surface

La mise en compression est une résultante  de l’allongement des grains de matière en surface et une réaction naturelle de la matière de combler le vide (cratères) générée par l’impact du média.

Suivant les deux principes de physique mécanique :

  • une pièce casse TOUJOURS en traction
  • nous pouvons ADDITIONNER deux champs de contraintes

La pièce étant « artificiellement » en compression, lorsque celle-ci se trouve soumise à des cycles de fatigue (traction, compression), elle se trouve « soulagée » lorsqu’elle est en traction.

C’est pour cette raison qu’une pièce grenaillée voit sa durée de vie en fatigue augmentée (phénomène d’endurance renforcée) étant donné que 90% des casses de pièces trouvent leur origine en surface de la pièce.

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