EP0522932A1 - Procédé de grenaillage de pièces à méthode de mesure d'intensité et installation de mise en oeuvre - Google Patents

Procédé de grenaillage de pièces à méthode de mesure d'intensité et installation de mise en oeuvre Download PDF

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EP0522932A1
EP0522932A1 EP92401885A EP92401885A EP0522932A1 EP 0522932 A1 EP0522932 A1 EP 0522932A1 EP 92401885 A EP92401885 A EP 92401885A EP 92401885 A EP92401885 A EP 92401885A EP 0522932 A1 EP0522932 A1 EP 0522932A1
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EP
European Patent Office
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nozzle
shot
blasting
shot blasting
particles
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EP92401885A
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José Company
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/47—Burnishing
    • Y10T29/479—Burnishing by shot peening or blasting

Definitions

  • the present intervention relates to a shot peening process of mechanical parts incorporating a method of measuring the shot peening intensity of mechanical pieces by LASER beam anemometry as well as a shot peening installation comprising the equipment for implementing said process.
  • Part shot peening techniques are well known and have been widely used, in particular in applications aimed at obtaining surface compression preloads in order to improve the service life of the parts, in particular by increasing the fatigue strength or resistance to corrosion under stress. In all cases, this involves projecting particles onto the surface of the part, in specific areas, to be treated usually under compressed air pressure.
  • the particles used are in particular spherical balls made of various materials depending on the applications such as steel, glass or ceramic.
  • the search for good quality assurance and in particular good reproducibility leads to defining and looking for faithful and reliable means of measuring an intensity of shot peening. This is particularly the case in the applications targeted by the invention of shot blasting of parts belonging to the aeronautical file.
  • An old and still commonly used method of measuring shot blasting intensities consists in producing Almen type test pieces which are flat test pieces subjected to the shot blasting shot and whose deformation arrow due to the stress state corresponds to a shot blasting intensity. identified on the Almen measurement scale.
  • this method has many drawbacks. It requires numerous manipulations and leads to the production of test-tube supports according to a geometry representative of the parts which can have complex shapes, in particular when it is a question of parts of aeronautical engines. Furthermore, control cannot intervene only before or after carrying out the operation on the part and in the event of drift observed after an adjustment, no information on the causes can be collected by this method.
  • FR-A-2 312 775 provides for an inspection of the blasted surfaces compared to a control sample, in particular by using a coating having particular properties of radiation under fluorescent light.
  • FR-A-2 627 414 plans to equip a shot blasting installation with a device for regulating the supply pressure of the gas spray nozzle and with an independent means for adjusting the flow rate of particles.
  • FR-A-2 630 673 uses detectors located to the right of the shot blasting gun and one producing a force signal corresponding to the reaction force due to the operation of the gun and the other a signal representative of the quantity of shot blasting projected , the parameters controlled in this way being the mass flow and the average speed of the particles.
  • FR-A-2 590 826 also illustrates principles of automation of a shot peening installation, providing in particular for a functional connection between means for measuring a recovery rate on a test piece and means for controlling the characteristics of the shot blasting.
  • one of the aims of the invention is to provide better quality assurance for the shot blasting operation of the parts as well as a simplification. and a saving of time in the implementation of the peening process, this which frees up production potential and improves the method of measuring shot blasting intensity thanks to a determined choice of parameters and the use of suitable means.
  • the shot peening process according to the invention is in particular implemented on an automatic shot peening or shot peening installation comprising an enclosure provided with sealing means, a device ensuring the support and possible displacements of the part, in particular in rotation, at at least one shot projection nozzle, in particular in the form of balls, for example made of steel, said nozzle being connected to the appropriate air and ball supply devices and secured to a displacement device as well as the appropriate control devices, especially with digital control.
  • a shot-blasting installation of the aforementioned type intended for the implementation of a shot-blasting process in accordance with the intervention is characterized in that it is equipped with a measurement device by LASER anemometry placed outside the enclosure.
  • shot blasting which has a beam passage window, enabling the acquisition of the values of parameters of the particle jet: number N, dimensions and speed V of the particles and connected to a system for processing and recording the corresponding data, in particular the value of the energy shot blasting E T.
  • a particularly advantageous application of the invention relates to shot peening of mechanical parts of the shot blasting type with controlled intensity of compressive superficial stresses on the surface areas of the treated part.
  • Figure 1 thus schematizes an automatic installation 1 shot blasting or shot blasting machine comprising an enclosure 2 provided with access, inlet and outlet, equipped with sealing means, as in itself and not shown in detail in the drawings.
  • a device shown diagrammatically at 3 providing support and possible displacements by means of motorization means known per se and not shown on the drawings for the parts such as 4 and on the other hand, at least one projection nozzle 5 secured to a displacement device symbolized at 6, connected to the structures of the machine and comprising motorization means known per se and not shown on the drawings.
  • said nozzle 5 is connected by means of flexible pipes such as 7 or rigid to suitable supply devices for air and for balls or particles to be sprayed equipped with known devices for controlling supply parameters such as pressure of air, particle flow rate, etc.
  • suitable supply devices for air and for balls or particles to be sprayed equipped with known devices for controlling supply parameters such as pressure of air, particle flow rate, etc.
  • supply devices are also associated with additional devices known per se, such as a sorting system for the balls not shown in the drawing and not forming part of the present invention.
  • the installation 1 is supplemented by adequate control equipment symbolized at 8 which can in particular be numerically controlled, under the control of a program symbolized at 9.
  • the automatic shot blasting installation 1 is further equipped with a device 10 for measuring the shot blasting intensity.
  • said enclosure 2 includes a sight window 11 provided with suitable sealing and / or shutter equipment known per se and not shown in the drawings.
  • Said device 10 placed at the right of said window 11, outside the enclosure 2 performs measurements by anemometry with LASER, according to an embodiment known per se.
  • Said device 10 thus comprises a LASER source symbolized at 10a, a duplicator at 12 and the corresponding optics 13 and 14 emitting the two LASER beams 15 and 16 which converge at a measurement point 17.
  • the reflection of the wave trains at said point of measurement 17 produces a phase shift and a frequency change creating interference fringes and constituting a signal which is picked up by a detector 18.
  • the signal is processed and transmitted by an electronic device 19 to a microprocessor 20 associated with a printer 21.
  • the measuring device 10 previously described, integrated into the shot blasting installation 1 and constituting a principle measuring means known per se by LASER anemometry and making it possible to deduce measurements from the analysis of the interference fringes between two LASER beams 15 and 16 allows the corresponding measurements to be made.
  • the quantities determined by the device 10 are in fact the dimensions of the projected particles, in particular the diameter d of the balls and the impact speed Vi, measured at the measurement point 17.
  • a diagram is obtained as shown by way of example in FIG. 2 showing a result of particle size distribution by the number N as a function of the diameter d.
  • each shot blasting program in particular in the example of application described where the invention is used for a Automatic numerically controlled shot blasting machine provides for a determined number and the locations in the sequence of control operations according to the invention according to the principle which has been described above.
  • the total duration of an acquisition is less than one minute; it is therefore possible without excessive increase in the cost of production or lengthening delays to plan several measures during shot peening operations which can last, depending on the parts treated, several tens of minutes.
  • the connection symbolized at 22 in FIG. 1 and established between the measuring microprocessor 20 and the device 8 for controlling the machine allows a fully automatic realization of the control operation.
  • the invention provides, among other advantages, an appreciable saving of time compared to methods requiring the production of control test pieces apart from the actual shot peening operation of the gain pieces is particularly sensitive in terms of machine occupation. Thanks to direct monitoring of the parameters actually influencing the blasting intensity, better quality assurance is also guaranteed by applying the method of the invention.
  • a report of the results of the checks carried out can be kept, as symbolized at 23 in FIG. 1.

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Abstract

Un procédé de grenaillage de pièces comporte une étape d'acquisition de valeurs de paramètres au moyen d'un dispositif à anémométrie à LASER : dimensions de particules, vitesse de déplacement, nombre de particules par unité de temps et un traitement de ces données permettant une comparaison de l'énergie effective de grenaillage à des valeurs seuils préenregistrées. Une installation de mise en oeuvre est également décrite. <IMAGE>

Description

  • La présente intervention concerne un procédé de grenaillage de pièces mécaniques intégrant une méthode de mesure de l'intensité de grenaillage de pièces mécaniques par anémométrie à faisceaux LASER ainsi qu'une installation de grenaillage comportant les équipements de mise en oeuvre dudit procédé.
  • Les techniques de grenaillage de pièce sont bien connues et ont été largement utilisées, notamment dans les applications visant à obtenir des précontraintes de compression superficielle dans le but d'améliorer la tenue en service des pièces, notamment par un accroissement de la résistance en fatigue ou de la résistance à la corrosion sous contraintes. Il s'agit dans tous les cas de projeter des particules sur la surface de pièce, dans des zones déterminées, à traiter habituellement sous pression d'air comprimé. Les particules utilisées sont notamment des billes sphériques constituées en divers matériaux selon les applications tels que acier, verre ou céramique. La recherche d'une bonne assurance-qualité et notamment d'une bonne reproductibilité conduit à définir et à rechercher des moyens fidèles et fiables de mesure d'une intensité je grenaillage. C'est notamment le cas dans les applications visées par l'invention du grenaillage de pièces appartenant au dossier aéronautique.
  • Une méthode ancienne et encore couramment utilisée de mesure des intensités de grenaillage consiste à réaliser des éprouvettes du type Almen qui sont des éprouvettes plates soumises au jet de grenaillage et dont la flêche de déformation dues à l'état de contrainte correspond à une intensité de grenaillage repérée sur l'échelle de mesures Almen. Cette méthode présente toutefois de nombreux inconvénients. Elle impose de nombreuses manipulations et conduit à la réalisation de supports d'éprouvettes selon une géométrie représentative des pièces qui peuvent présenter des formes complexes, notamment lorsqu'il s'agit de pièces de moteurs aéronautiques. En outre, le contrôle ne peut intervenir qu'avant ou après réalisation de l'opération sur pièce et en cas de dérive observée après une mise au point, aucune information sur les causes ne peut être recueillie par cette méthode.
  • Diverses tentatives d'amélioration ont proposé soit des méthodes faisant appel à des contrôles complémentaires soit des méthodes visant une approche des paramètres effectifs commandant l'intensité de grenaillage.
    Ainsi, FR-A-2 312 775 prévoit une inspection des surfaces grenaillées comparées à un échantillon témoin, notamment en utilisant un revêtement présentant des propriétés particulières de rayonnement sous lumière fluorescente.
  • FR-A-2 627 414 prévoit d'équiper une installation de grenaillage d'un dispositif régulateur de la pression d'alimentation de la buse de projection en gaz et d'un moyen indépendant de réglage du débit de particules.
  • FR-A-2 630 673 utilise des détecteurs situées au droit du pistolet de grenaillage et produisant l'un un signal de force correspondant à la force de réaction due au fonctionnement du pistolet et l'autre un signal représentatif de la quantité de grenaillage projetée, les paramètres contrôlés de cette manière étant le débit massique et la vitesse moyenne des particules.
  • Par ailleurs, FR-A-2 590 826 illustre également des principes d'automatisation d'une installation de grenaillage, prévoyant notamment une liaison fonctionnelle entre des moyens de mesure d'un taux de recouvrement sur éprouvette et des moyens de contrôle des caractéristiques du jet de grenaillage.
  • Par rapport aux procédés de grenaillage connus et aux méthodes précédemment utilisées pour la mesure de l'intensité de grenaillage, un des buts de l'invention est de procurer une meilleure assurance-qualité pour l'opération de grenaillage des pièces ainsi qu'une simplification et un gain de temps dans la mise en oeuvre du procédé de grenaillage, ce qui libère du potentiel de production et une amélioration de la méthode de mesure de l'intensité de grenaillage grâce à un choix déterminé des paramètres et à l'utilisation de moyens adaptés.
  • Le procédé de grenaillage conforme à l'invention est notamment mise en oeuvre sur une installation automatique de grenaillage ou grenailleuse comportant une enceinte munie de moyens d'étanchéité, un dispositif assurant le support et les déplacements enventuels de la pièce, notamment en rotation, au moins une buse de projection de grenaille, notamment sous forme de billes, par exemples en acier, ladite buse étant reliée aux dispositifs d'alimentation adéquats en air et en billes et solidaire d'un dispositif de déplacement ainsi que les dispositifs adéquats de commande, notamment à commande numérique.
  • Les buts mentionnés ci-dessus sont atteints, conformément à l'invention, par un procédé de grenaillage mis en oeuvre sur l'installation précitée, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes suivantes :
    • (a) déplacement par la commande numérique de la buse de projection en position de mesure, la sortie de buse se trouvant à une distance D du point de mesure égale à la distance D déterminée et prévue lors du grenaillage de la pièce, entre sortie de buse et surface grenaillée ;
    • (b) déclenchement par la commande numérique de la projection dans les conditions opératoires identiques à celles qui sont appliquées pour le grenaillage de la pièce et déclenchement d'une phase d'acquisition de valeurs de paramètres au moyen d'un dispositif à anémométrie à LASER, ces paramètres étant :
      • la dimension des particules projetées, notamment la diamètre des billes sphériques,
      • la vitesse Vi des particules,
      • le nombre N de particules par unité de temps.
    • (c) traitement des données, élaboration et transmission au microprocesseur de contrôle desdits paramètres, la masse m étant déduite de la dimension des particules et calcul du paramètre choisi pour la mesure de l'intensité de grenaillage qui est l'énergie de grenaillage ET ;
    • (d) comparaison de la valeur ET obtenue à l'étape (c) à des valeurs seuils pré-enregistrées en mémoire du microprocesseur ;
    • (e1) si la comparaison établie à l'étape (d) montre que la valeur ET obtenue est inacceptable, le déclenchement de l'arrêt du programme de grenaillage de la pièce est transmis au dispositif de commande numérique de la grenailleuse ;
    • (e2) si la comparaison établie à l'étape (d) montre que la valeur ET obtenue est acceptable, le programme de grenaillage de la pièce se poursuit;
    • (f) après l'étape (e2), déclenchement du retour de la buse de porjection en position de grenaillage de la pièce conformément audit programme ;
    • (g) à des moments choisis et prédéterminés dans le déroulement de l'opération de grenaillage de pièce, réitération des étapes (a) à (f) ci-dessus.
  • Une installation de grenaillage du type précité destinée à la mise en oeuvre d'un procédé de grenaillage conforme à 'intervention est caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de mesure par anémométrie à LASER disposée à 'extérieur de l'enceinte de grenaillage qui comporte une fenêtre de passage de faisceau, permettant l'acquisition des valeurs de paramètres du jet de particules : nombre N, dimensions et vitesse V des particules et relié à un système de traitement et d'enregistrement des données correpondantes, notamment la valeur de l'énergie de grenaillage ET.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 représente une vue schématique d'une installation de grenaillage conforme à l'invention ;
    • la figure 2 montre un diagramme de distribution en taille des particules projetées ;
    • la figure 3 montre un diagramme de distribution des vitesses des particules projetées.
  • Le procédé de grenaillage conforme à l'invention sera décrit en faisant appel à un mode de réalisation des moyens de mise en oeuvre schématisées à titre d'exemple sur la figure 1. Une application particulièrement avantageuse de l'invention concerne un grenaillage de pièces mécaniques du type grenaillage à intensité contrôlée de mise en contraintes superficielles de compression des zones de surface de pièce traitées.
  • La recherche de résultats repétitifs conduit de manière connue et habituelle à utiliser dans ce cas des machines automatiques. La figure 1 schématise ainsi une installation automatique 1 de grenaillage ou grenailleuse comportant une enceinte 2 munie des accès, entrée et sortie, équipés de moyens d'étanchéité, comme en soi et non représentés en détails sur les dessins. A l'intérieur de ladite enceinte 2 sont disposés d'une part, un dispositif schématisée en 3, assurant le support et les déplacements éventuels grâce à des moyens de motorisation connus en soi et non représentés sur les dessins pour les pièces telle que 4 et d'autre part, au moins une buse de projection 5 solidarisée à un dispositif de déplacement symbolisé en 6, relié aux structures de la machine et comportant des moyens de motorisation connus en soi et non représentés sur les dessins. La manière également connue, ladite buse 5 est reliée grâce à des tuyaux souples tels que 7 ou rigides à des dispositifs d'alimentation adéquats en air et en billes ou particules à projeter équipés des appareillages connus de contrôle des paramètres d'alimentation tels que pression d'air, débit de particules etc ... Ces dispositifs d'alimentation sont également associés à des dispositifs annexes connus en soi tel qu'un système de triage des billes non représentés au dessin et ne faisant pas partie de la présente invention. En outre, l'installation 1 est complétée par des équipements adéquats de commande symbolisés en 8 qui peuvent notamment être à commande numérique, sous le contrôle d'un programme symbolisé en 9.
  • De manière remarquable, conforme à l'invention, l'installation automatique 1 de grenaillage est équipée en outre d'un dispositif 10 de mesure de l'intensité de grenaillage. Dans ce but, ladite enceinte 2 comporte une fenêtre 11 de visée munie des équipements adéquats d'étanchéité et/ou d'obturation connus en soi et non représentées sur les dessins. Ledit dispositif 10 placé au droit de ladite fenêtre 11, à l'extérieur de l'enceinte 2 effectue des mesures par anémométrie à LASER, selon un principe de réalisation connu en soi. Ledit dispositif 10 comporte ainsi une source LASER symbolisé en 10a, un duplicateur en 12 et les optiques correspondantes 13 et 14 émettant les deux faisceaux LASER 15 et 16 qui convergent en un point de mesure 17. La réflexion des trains d'ondes audit point de mesure 17 produit un déphasage et un changement de fréquence créant des franges d'interférence et constituant un signal qui est capté par un détecteur 18. Le signal est traité et transmis par un dispositif électronique 19 à un microprocesseur 20 associé à une imprimante 21.
  • Les travaux de mise au point du procédé de grenaillage conforme à l'invention s'appuient sur une analyse de l'opération de grenaillage. Notamment, dans les applications visées par l'invention, dans lesquelles le grenaillage d'une surface de pièce est utilisé pour obtenir une mise en contraintes superficielles de compression de cette surface, la grandeur qui détermine le résultat, encore appelée intensité de grenaillage, correspond à une énergie de grenaillage provenant des impacts des particules projetées, notamment sous forme de billes dans le mode de réalisation décrit de l'invention, et emmagasinée par ladite surface de pièce. Cette énergie ET peut être exprimée en fonction du temps t, en faisant intervenir les divers paramètres de l'opération de grenaillage : E T = (N m R s J (Vi - Vr) e -ta cosi) (2Vi - (Vi - Vr) e -ta ) /2 k V D
    Figure imgb0001
    où les différents symboles ont la signification suivante :
    • - N =
    nombre d'impacts par unité de temps ; ce paramètre est fonction de la géométrie de la buse 5 de projection, de la distance D de tir, du diamètre des particules et de la configuration de machine ;
    - m =
    masse unitaire d'une particule ;
    - Rs =
    rapport de la surface efficace sur la surface totale ; ce paramètre tient compte des distributions de vitesses des particules à la sortie de la buse 5 de projection et indique que seule une fraction du débit nominal de particules contribue au transfert d'énergie, lesdites surfaces étant des surfaces atteintes par les particules ;
    - k =
    coefficient de recouvrement de surfaces entre des passes successives ;
    - j =
    trajectoire parcourue, les paramètres k et J indiquant que la trajectoire représentant le déplacement de flux de particules est répétée autant de fois qu'il est nécessaire pour couvrir toute la surface de la pièce ;
    - VD =
    vitesse de déplacement de la buse 5 de projection ;
    - Vi =
    vitesse des particules incidentes lors de l'impact;
    - Vr =
    vitesse de rebond de la particule lors du premier impact ;
    - i =
    angle d'impact des particules ;
    - a =
    constante, pour un matériau de pièce donné.
  • L'analyse de l'expression obtenue conduit aux constatations suivantes :
    • - Rs
    est une constante pour une opération donnée de grenaillage, résultant de la configuration de tir adoptée à la suite des mises au point effectuées ;
    - a
    comme indiqué ci-dessus, est une constante dépendant du matériau de pièce ;
    - Vr
    pour une valeur de Vi donnée est fonction d'un rapport de duretés entre le matériau de pièce et le matériau de particules ;
    - J
    cosi, k, VD sont des grandeurs déterminées lors de la mise au point de l'opération et ne dépendent que de la cinématique entre buse 5 et pièce 4, qui a été imposée lors de cette mise au point ; cette cinématique est commandée par les dispositifs de commande de la machine.
  • Par suite, en effectuant les étalonnages adéquats lors de la mise au point d'une opération de grenaillage et de manière connue en soi, les seuls paramètres variables à retenir pour assurer un contrôle efficace de l'énergie ET de grenaillage correspondant à l'intensité de grenaillage, valeur mesurant la qualité des résultats sur pièce sont :
    • - N
    nombre d'impacts par unité de temps,
    - m
    masse d'une particule projetée,
    - Vi
    vitesse d'impact.
  • Le dispositif de mesure 10 précédemment décrit, intégré à l'installation de grenaillage 1 et constituant un moyen de mesure de principe connu en soi par anémométrie à LASER et permettant de déduire des mesures de l'analyse des franges d'interférences entre deux faisceaux LASER 15 et 16 permet d'effectuer les mesures correspondantes. Les grandeurs déterminées par le dispositif 10 sont en effet les dimensions des particules projetées, notamment le diamètre d des billes et la vitesse d'impact Vi, mesurées au point de mesure 17. On obtient notamment au moyen dudit dispositif 10 un diagramme tel que représenté à titre d'exemple sur la figure 2 montrant un résultat de distribution en taille des particules par le nombre N en fonction du diamètre d. La masse m d'une particule se déduit aisément dans ce cas par la formule : m = 4/3 π d3/8 µ
    Figure imgb0002
    µ étant la masse volumique du matériau de particule concerné.
  • On obtient également un diagramme tel que représenté à titre d'exemple sur la figure 3, montrant un résultat de la distribution des vitesses de particule, le nombre N en fonction de la vitesse V. La vitesse Vi de la particule projetée au point de mesure 17 ou vitesse d'impact est ainsi mesurée. Grâce à cette méthode avantageuse, conforme à 'invention, les grandeurs peuvent être mesurées avec une précision de l'ordre de ± 2 %, ce qui permet un suivi de l'intensité de grenaillage par le contrôle de l'énergie de grenaillage ET avec une précision au moins égale à ± 4 %. Un des principaux avantages de la méthode proposée provient du fait que les mesures de grandeur effectuées sont réalisées à la sortie de la buse 5 de projection et correspondent aux paramètres effectifs au niveau de la pièce 4 (grandeurs réellement appliquées).
  • Le procédé de grenaillage conforme à l'invention et utilisant la méthode de mesure de l'énergie de grenaillage ET, réellement efficace au niveau des pièces traitées 4 qui vient d'être décrite comprend les étapes suivantes :
    • (a) déplacement de la buse de projection en position de mesure, la sortie de buse se trouvant à une distance D du point de mesure égale à la distance D déterminée et prévue lors du grenaillage de la pièce, entre sortie de buse et surface grenaillée;
    • (b) déclenchement de la projection dans les conditions opératoires identiques à celles qui sont appliquées pour le grenaillage de la pièce et déclenchement d'une phase d'acquisition de valeurs de paramètres au moyen du dispositif à anémométrie à LASER, à savoir :
      - N
      nombre de particules par unité de temps,
      - d
      diamètre des particules, notamment pour des billes,
      - Vi
      vitesse de déplacement des particules, correspondant à la vitesse d'impacts ;
    • (c) traitement des données, détermination de la masse m des particules notamment, élaboration et transmission au microprocesseur de contrôle des paramètres choisis, m , N et Vi, masse, nombre et vitesse d'impact des particules respectivement et calcul de l'énergie ET correspondante de grenaillage intégrant les autres paramètres précédemment mis au point pour l'opération ou résultant des constantes connues de la machine, des pièces traitées ou du matériau des particules projetées ;
    • (d) comparaison de la valeur ET obtenue à l'étape (c) à des valeurs seuils E₀ et E₁ pré-enregistrées en mémoire du microprocesseur ;
    • (e1) si la comparaison établie à l'étape (d) montre que la valeur ET obtenue est inacceptable, le déclenchement de l'arrêt du programme de grenaillage de la pièce est transmis au dispositif de commande de la grenailleuse ;
    • (e2) si la comparaison étalbie à l'étape (d) montre que la valeur ET obtenue est acceptable, le programme de grenaillage de la pièce se poursuit;
    • (f) après l'étape (e2), déclenchement du retour de la buse de projection en position de grenaillage de la pièce conformément au programme ;
    • (g) à des moments choisis et prédéterminés dans le déroulement de l'opération de grenaillage de pièce, réitération des étages (a) à (f) ci-dessus.
  • En fonction des applications particulières, du type de pièces traitées, des résultats observés sur une installation donnée et de l'expérience acquise, chaque programme de grenaillage de pièce, notamment dans l'exemple d'application décrit où l'invention est utilisée pour une grenailleuse automatique à commande numérique prévoit un nombre déterminé et les emplacements dans le déroulé des opérations de contrôle conforme à l'invention suivant le principe qui a été décrit ci-dessus. En fait, la durée total d'une acquisition est inférieure à une minute ; il est donc possible sans accroissement excessif du coût de production ni allongement des délais de prévoir plusieurs mesures lors d'opérations de grenaillage qui peuvent durer, en fonction des pièces traitées, plusieurs dizaines de minutes. En outre, la liaison symbolisée en 22 sur la figure 1 et établie entre le microprocesseur 20 de mesure et le dispositif 8 de commande de la machine permet une réalisation entièrement automatique de l'opération de contrôle.
  • L'invention procure, entre autres avantages, un gain de temps appréciable par rapport à des procédés imposant la réalisation d'éprouvettes de contrôle en-dehors de l'opération proprement dite de grenaillage des pièces de gain est notamment sensible au niveau de l'occupation de la machine. Grâce à un suivi direct des paramètres influant réellement sur l'intensité de grenaillage, une meilleure assurance de qualité est également garantie en appliquant la méthode de l'invention. En outre, en associant le microprocesseur 20 de mesure à une imprimante 21, pour toutes les opérations de grenaillage un compte-rendu des résultats des contrôles effectués peut être conservé, tel que symbolisé en 23 sur la figure 1.

Claims (2)

  1. Procédé de grenaillage à intensité contrôlée de pièces mécaniques sur une installation automatique de grenaillage ou grenailleuse comportant une enceinte munie de moyens d'étanchéité, un dispositif assurant le support et les déplacements éventuels de la pièce, notamment en rotation, au moins une buse de projection de billes sous pression, ladite buse étant reliée aux dispositifs d'alimentation adéquats en air et en billes et solidaire d'un dispositif de déplacement ainsi que les dispositifs adéquats de commande, notamment à commande numérique caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    - (a) déplacement par la commande numérique de la buse de projection en position de mesure, la sortie de buse se trouvant à une distance D du point de mesure égale à la distance D déterminée et prévue lors du grenaillage de la pièce, entre sortie de buse et surface grenaillée ;
    - (b) déclenchement par la commande numérique de la projection dans les conditions opératoires identiques à celles qui sont appliquées pour le grenaillage de la pièce et déclenchement d'une phase d'acquisition des valeurs de paramètres au moyen d'un dispositif à anémométrie LASER, ces paramètres étant :
    - les dimensions des particules projetées, notamment le diamètre des billes sphériques,
    - la vitesse Vi de déplacement des particules,
    - le nombre N des particules par unité de temps;
    - (c) traitement des données, élaboration et transmission à un microprocesseur de contrôle desdits paramètres, la masse m des particules étant déduite des dimensions et le paramètre choisi pour la mesure de l'intensité de grenaillage étant calculé à partir desdits paramètres , masse m, vitesse V et nombre N et correspondent à l'énergie de grenaillage ET ;
    - (d) comparaison de la valeur ET obtenue à l'étape (c) à des valeurs seuils pré-enregistrées en mémoire du microprocesseur ;
    - (e1) si la comparaison établie à l'étape (d) montre que la valeur ET obtenue est inacceptable, le déclenchement de l'arrêt du programme de grenaillage de la pièce est transmise au dispositif de commande de la grenailleuse ;
    - (e2) si la comparaison établie à l'étape (d) montre que la valeur ET obtenue est acceptable, le programme de grenaillage de la pièce se poursuit;
    - (f) après l'étape (e2), déclenchement du retour de la buse de projection en position de grenaillage de la pièce conformément au programme ;
    - (g) à des moments choisis et prédéterminés dans le déroulement de l'opération de grenaillage de pièce, réitération des étapes (a) à (f) ci-dessus.
  2. Installation automatique de grenaillage comportant une enceinte (2) munie de moyens d'étanchéité et des accés adéquats, un dispositif (3) assurant le support et les déplacements éventuels de pièce (4), notamment en rotation, au moins une buse (5) de projection de billes sous pression, ladite buse (5) étant réliée aux dispositifs adéquats d'alimentation en air et en billes et solidaire d'un dispositif de déplacement (6) ainsi que les dispositifs adéquats de commande (8, 9), notamment à commande numérique caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif(10) de mesure par anémométrie à LASER disposé à l'extérieur de ladite enceinte (2) qui comporte une fenêtre (11) de passage de faisceau, permettant l'acquisition des valeurs de paramètres du jet de billes : nombre N, vitesse Vi et dimensions géométriques et relié à un système de traitement et d'enregistrement (19-20-21) des données correspondantes, notamment la valeur de l'énergie de grenaillage ET.
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