Shot Peening expliqué : Durcissement ciblé des surfaces pour améliorer les propriétés des composants
Le shot peening, également appelé grenaillage ou traitement de durcissement, augmente la résistance des pièces métalliques.
Ce procédé de projection présente de nombreux avantages : le shot peening (également appelé grenaillage, traitement de durcissement, densification ou durcissement à froid) prolonge la durée de vie d'une pièce, augmente sa capacité de charge tout en réduisant son poids, ferme les microfissures, réduit la tendance à la corrosion ou à la corrosion par fatigue, et améliore la fiabilité ainsi que la résistance à la fatigue (notamment pour les ressorts, bielles, vilebrequins).
Cette technique convient à toutes les surfaces métalliques et fait partie des traitements mécaniques de surface les plus importants dans l'industrie. Elle s'est révélée indispensable dans les secteurs où les exigences sont élevées en termes de résistance à la fatigue et de durabilité des pièces constamment sollicitées.
De manière quasi accessoire, lors du shot peening, les pièces sont également débarrassées de leurs bavures, désoxydées et décalaminées grâce à l'impact permanent des billes (grenaillage), ce qui leur confère une finition de surface complète. Les pièces typiques traitées par shot peening ou densification sont les petites pièces de masse telles que : engrenages, arbres, composants de transmission, ressorts, axes, bielles, soupapes, vilebrequins, mais aussi des pièces entières de châssis ou des éléments structurels importants.
Qu’est-ce qui rend la technologie de shot peening de Rösler particulière ?
Nos procédés de shot peening se distinguent par une surveillance intelligente, des détails innovants et des composants particulièrement durables. Ces points clés incluent :
- La surveillance du débit d’abrasif dans les installations à air comprimé via des systèmes magnétiques ou des doseurs Coriolis, selon que l’abrasif est métallique ou non.
- Dans le grenaillage par turbine, la régulation est assurée par l’utilisation de la vanne Rösler Power Line Valve.
- La collecte automatique, l’analyse, le traitement et le stockage des données du procédé via notre interface HMI « PC Supervisor » garantissent une constance et une sécurité maximales des processus pour les installations à air comprimé.
- Le circuit abrasif utilise des systèmes de classification sophistiqués, tels que la séparation par flux optimisé à l’air ou des unités de tamisage intégrées permettant de contrôler la granulométrie des abrasifs.
- La surveillance continue des systèmes de transport des pièces.
- Des turbines haute performance RUTTEN Gamma avec des pales réversibles sur les deux faces assurent une durée de vie jusqu'à 16 fois supérieure et un procédé de projection constant avec un minimum d’ajustements.
Ce que vous devez savoir sur le shot peening : questions fréquentes
Fonctionnement du shot peening : formation de la surface densifiée
La résistance se forge sous pression : lors du procédé de shot peening, ou grenaillage de durcissement, des abrasifs ronds spécialement sélectionnés sont projetés à grande vitesse de manière précise et reproductible sur les surfaces métalliques comme les engrenages, bielles, vilebrequins, etc. Par impact, des contraintes résiduelles de compression sont induites à la surface et jusqu’à une certaine profondeur, augmentant significativement la durée de vie des pièces fortement sollicitées (engrenages, aubes de turbine, bielles, etc.).
Ce procédé de projection est une technique similaire au forgeage du métal, sauf que la surface n'est pas frappée par un marteau mais par un flux massif et rapide de billes. Chaque particule abrasive provoque une très petite déformation. Ensemble, ces micro-indentations forment une surface densifiée avec d'importantes contraintes de compression.
Quels sont les avantages du shot peening ?
La surface ou le matériau est plus résistant après le shot peening, moins sensible à la corrosion par fatigue, possède une durée de vie plus longue ainsi qu'une meilleure résistance à la fatigue (notamment pour les ressorts, bielles, vilebrequins) et présente de nombreuses autres propriétés positives et utiles. Le développement du grenaillage a été particulièrement poussé dans l'aéronautique depuis les années 1950. Aujourd’hui, les avantages du shot peening sont indispensables dans diverses industries. Il est utilisé pour améliorer tous les composants soumis à des charges élevées, comme les aubes de turbine, composants moteurs, bielles, trains d'atterrissage ou éléments structurels. Ces pièces sont protégées contre les ruptures par fatigue, optimisent leur poids et deviennent plus résistantes au stress permanent.
Les pièces aérospatiales sont également soumises à de très fortes pressions et contraintes matérielles. Le shot peening, qui augmente les contraintes résiduelles de compression, est donc un procédé standard dans l’aérospatiale, utilisé pour améliorer la structure de surface de quasiment toutes les pièces.
Quel abrasif est particulièrement adapté au shot peening ?
Comme le suggère le terme grenaillage, un abrasif sphérique est utilisé dans le shot peening. L'objectif est d'induire par transfert d'impulsion une contrainte résiduelle de compression ciblée dans la zone superficielle de la pièce. La vitesse élevée de l’abrasif et la taille des grains jouent un rôle crucial : un abrasif trop gros peut induire des contraintes plus profondes mais provoque aussi des déformations plastiques indésirables à la surface, ce qui réduit les contraintes de compression efficaces.
Un autre aspect critique est l'intégrité de l’abrasif. Les particules aux arêtes vives issues de la rupture des grains peuvent fortement rugosifier ou endommager la surface, entraînant un affaiblissement local. Pour éviter cela, une qualité élevée de l’abrasif est essentielle, notamment une distribution granulométrique étroite, une dureté élevée et une faible tendance à la casse.
Les abrasifs en fil métallique répondent particulièrement à ces exigences : leur mélange est composé de segments de fil arrondis qui garantissent un traitement uniforme et fiable de la surface pendant le procédé de projection.
Pour choisir l'abrasif approprié, nous vous conseillons volontiers. Notre Customer Experience Center dispose de nombreuses installations de grenaillage et de shot peening pour déterminer ensemble les paramètres de procédé optimaux.
Pour quels secteurs le shot peening est-il particulièrement important ?
Pour des raisons de sécurité, le shot peening est incontournable dans l’industrie aéronautique et spatiale (aerospace), où notamment les aubes de turbine, composants structurels, longerons, pales de ventilateur et même des cabines entières d’avions sont renforcés grâce à ce procédé.
Le procédé est également essentiel dans la mobilité électrique. Là , un poids réduit équivaut à une meilleure performance, moins de ressources utilisées et une autonomie accrue. Grâce au shot peening, les pièces optimisées en forme et en poids dans les véhicules modernes sont durcies et renforcées.