FR2815281A1 - Procede de grenaillage et machine pour la mise en oeuvre d'un tel procede - Google Patents

Abstract

Procédé de grenaillage d'une pièce comprenant au moins une paroi mince (12") définissant deux faces principales opposées, la racine carrée de la surface de chaque face étant supérieure à la distance moyenne entre les deux dites faces d'au moins un facteur cinq et de préférence d'au moins un facteur dix, procédé dans lequel on provoque une rotation relative au moins par intermittence de ladite pièce par rapport à une ou plusieurs surfaces vibrantes, au moins l'une des faces principales étant exposée à des projectiles (6) mis en mouvement au moyen d'une ou de plusieurs desdites surfaces vibrantes, le traitement s'effectuant progressivement sur la ou lesdites face pour introduire des contraintes de compression, en traitant une partie seulement de la pièce à la fois et en exposant de préférence plusieurs fois des régions de la pièce aux projectiles, avec une rotation relative entre lesdites expositions.

Description

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La présente invention concerne un procédé de grenaillage de pièces métalliques ainsi qu'une machine permettant de mettre en oeuvre un tel procédé.

Le grenaillage des pièces métalliques est une technique bien connue qui consiste à introduire des contraintes de compression sur la surface d'une pièce en la soumettant à un bombardement de projectiles constitués par des billes ou microbilles.

Les contraintes permanentes induites dans la pièce par un tel bombardement ont pour effet de s'opposer à l'apparition et à la propagation des fissures et permettent ainsi d'améliorer la résistance à la fatigue de la pièce traitée.

Il est connu de grenailler une pièce en projetant vers la surface à traiter des projectiles au moyen d'une buse alimentée en gaz comprimé.

Cette technique pose au moins deux problèmes lors de son application à des parois minces telles que les pales des turbines aéronautiques.

D'une part, les pales doivent être traitées simultanément sur leurs deux faces opposées pour éviter toute déformation qui modifierait sensiblement leur géométrie.

D'autre part, il est difficile voire impossible d'engager la buse entre les pales si ces dernières sont trop proches les unes des autres.

De plus, il est difficile par cette technique de contrôler précisément l'intensité du grenaillage.

Un grenaillage insuffisant de la pièce a pour inconvénient de ne pas donner à celle-ci la résistance souhaitée, tandis qu'un grenaillage excessif provoque une dégradation irréversible de la pièce et une diminution de sa résistance, voire sa mise au rebut.

Le grenaillage est d'autant plus difficile à maîtriser que la paroi exposée aux projectiles est mince et apte à se déformer facilement. ce qui est le cas notamment de la plupart des pales des turbines aéronautiques.

L'invention vise à permettre de grenailler avec précision au moins une paroi mince.

Elle y parvient grâce à un procédé de grenaillage d'une pièce comprenant au moins une paroi mince, dans lequel on provoque une rotation relative au moins par intermittence de ladite pièce par rapport à une ou plusieurs surfaces vibrantes, la ou les parois minces définissant chacune deux faces principales opposées, au moins l'une desdites faces principales étant exposée à des projectiles tels que des billes ou microbilles

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mis en mouvement au moyen d'une ou plusieurs desdites surfaces vibrantes, le traitement s'effectuant progressivement sur la ou lesdites faces pour introduire des contraintes de compression, en traitant une partie seulement de la pièce à la fois et en exposant de préférence plusieurs fois des régions de la pièce aux projectiles avec une rotation relative entre lesdites expositions.

On entend par"paroi mince"au sens de la présente demande une paroi définissant deux faces principales opposées, la racine carrée de la surface de chaque face étant nettement supérieure, par exemple d'un facteur cinq au moins, de préférence d'un facteur supérieur à dix et de préférence encore un facteur trente au moins, à la distance moyenne entre les deux faces précitées.

On peut citer divers triplets (hauteur moyenne, largeur moyenne, épaisseur moyenne) correspondant à différents types de pales de turbines aéronautiques constituant des parois minces au sens de l'invention, par exemple : (130 ; 210 ; 4), (50 ; 63 ; 1,3), (33 ; 40 ; 1), (170 ; 410 ; 4) les dimensions étant en mm.

Pour ces triplets, le rapport de la racine carrée de la surface à l'épaisseur prend alors respectivement sensiblement les valeurs : 41,43, 36 et 66, ce qui est nettement supérieur à trente, voire supérieur à quarante, voire encore supérieur à soixante.

L'épaisseur moyenne d'une paroi mince est comprise par exemple entre 0,1 et 10 mm lorsque cette paroi est une pale de turbine aéronautique.

Le procédé selon l'invention est avantageusement mis en oeuvre pour traiter une pièce comportant une pluralité de parois minces réparties angulairement sur un support destiné à être entraîné en rotation, et notamment pour traiter une roue aubagée monobloc ou tout autre rotor possédant des aubes.

L'utilisation d'une ou plusieurs surfaces vibrantes dans l'invention permet d'éviter l'emploi de buses et permet de grenailler convenablement les pales même si l'espace interpale est réduit.

La ou les surfaces vibrantes sont avantageusement constituées par une ou plusieurs sonotrodes.

Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, on protège un bord de la pièce à traiter susceptible d'être endommagé par les impacts des projectiles.

Cette protection peut s'effectuer au moyen d'au moins un élément de protection rapporté sur la pièce ou disposé sur la machine.

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Cet élément de protection peut s'étendre directement au contact du bord à protéger ou en être écarté.

Dans le premier cas, l'élément de protection peut comporter un embout fixé de manière amovible sur la pale.

Dans le deuxième cas, l'élément de protection agit à la manière d'un déflecteur en étant de préférence placé sur le trajet des projectiles entre la surface vibrante ou sonotrode et le bord à protéger.

Ce bord à protéger peut être une arête vive, par exemple un bord de fuite ou un bord autre, par exemple un méplat présent à l'extrémité des pales du côté opposé au support auquel elles se raccordent.

Le traitement de la pièce peut s'effectuer en l'entraînant en rotation autour d'un axe géométrique de rotation et en exposant successivement chaque paroi mince aux projectiles dans une chambre de traitement traversée par cette paroi mince.

L'entraînement en rotation peut être continu ou séquentiel.

Le procédé peut être mis en oeuvre au moyen d'une ou plusieurs chambres de traitement.

Avantageusement, on entraîne la pièce en rotation de manière à ce que chaque paroi mince effectue plusieurs passages dans la même chambre de traitement ou des passages successifs dans les différentes chambres de traitement, de préférence au moins cinq passages.

Lorsque la paroi mince présente des faces avant et arrière exposées successivement aux impacts lors de la rotation de la pièce, le fait d'effectuer plusieurs tours ou passages dans les chambres de traitement permet de rendre plus progressif le grenaillage et d'utiliser des projectiles moins énergétiques.

On diminue ainsi le risque d'une déformation trop forte de la ou des parois minces, tout en ayant après plusieurs tours ou passages un grenaillage satisfaisant.

Avantageusement, on se sert des parois minces de la pièce à traiter pour éviter la sortie des projectiles de la ou des chambres de traitement.

On peut entraîner en rotation dans ce cas la pièce à traiter séquentiellement, en interrompant le traitement durant la rotation de la pièce pour éviter que les projectiles ne s'échappent de la ou des chambres de traitement.

On peut aussi utiliser, pour empêcher ou contribuer à empêcher les projectiles

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de quitter la ou les chambres de traitement, un ou plusieurs jets de gaz comprimé, orienté (s) de manière à renvoyer les projectiles dans la ou les chambres de traitement correspondantes et orienté (s) également, de préférence, de manière à accélérer leur retour vers une surface vibrante.

L'utilisation de tels jets de gaz comprimé permet de simplifier la récupération des projectiles et de se passer, le cas échéant, d'une ou plusieurs enceintes de récupération passives.

Avantageusement, lorsque les surfaces vibrantes sont définies par des sonotrodes et que la pièce est entraînée en rotation de manière séquentielle, on coupe l'alimentation des sonotrodes durant la rotation de la pièce.

L'entraînement en rotation de manière séquentielle, combiné avec la coupure de l'alimentation des sonotrodes lors de la rotation de la pièce à traiter, permet d'éviter l'emploi de chambres passives de récupération des projectiles, notamment en aval de la chambre de traitement.

On commande avantageusement l'excitation des sonotrodes de manière à augmenter l'énergie du grenaillage au cours du traitement.

On peut ainsi augmenter l'intensité du grenaillage au fur et à mesure que le nombre de passages de la ou des parois minces dans la ou les chambres de traitement augmente.

On tient ainsi compte du fait que plus la pièce a été exposée aux impacts des projectiles, plus sa surface est dure et plus il faut d'énergie pour introduire de nouvelles contraintes de compression.

L'entraînement de la pièce à traiter peut se faire selon un axe géométrique de rotation vertical ou horizontal ou autre, notamment sensiblement parallèle à un bord de la surface à traiter.

L'entraînement en rotation autour d'un axe vertical a pour avantage de réduire l'effet d'entraînement des projectiles par les parois minces hors de la chambre de traitement, car les projectiles ont moins de chance d'être emprisonnés entre deux parois minces lorsque la surface du support sur lequel elles se raccordent est sensiblement verticale et que l'espace entre les parois minces au niveau du support débouche directement vers le bas.

On dispose avantageusement de deux surfaces vibrantes respectivement de

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part et d'autre du chemin parcouru par les parois traitées, afin d'avoir un traitement plus homogène.

La pièce comportant la ou les parois minces peut encore être placée dans une enceinte unique, ce qui permet d'éviter les problèmes de pertes de projectiles.

De préférence, la pièce traitée est entraînée en rotation par rapport à la ou aux surfaces vibrantes. En variante, on utilise une ou plusieurs surfaces vibrantes que l'on déplace en rotation par rapport à la ou aux parois minces, lesquelles sont alors fixes.

On peut profiter du traitement par grenaillage pour marquer la pièce en interposant un masque entre une face de la pièce et les projectiles, ce masque comportant des ajours correspondant à la marque à réaliser.

Un tel marquage présente l'avantage de résister aux traitements chimiques ou thermiques éventuellement subis par la pièce ultérieurement.

On peut utiliser pour le grenaillage un mélange de billes ou microbilles ayant des diamètres différents et/ou réalisées dans des matériaux différents, en fonction du résultat recherché.

De préférence, les deux faces de la paroi mince sont traitées simultanément ou presque, ce qui permet de compenser les effets des projectiles percutant l'une des faces par les effets des projectiles percutant l'autre face.

On peut aussi ne traiter qu'une seule des deux faces de la paroi mince à la fois.

Dans ce cas, de préférence, on retourne la paroi mince à la fin du traitement d'une de ses deux faces pour traiter l'autre face.

Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, la paroi mince à traiter est insérée entre deux tiroirs mobiles, chacun des tiroirs pouvant être déplacé entre une position escamotée et une position de fermeture, le tiroir situé du côté opposé à la surface vibrante par rapport à la paroi mince étant en position de fermeture pour fermer la chambre de traitement et le tiroir situé du côté de la surface vibrante étant en position escamotée pour permettre aux projectiles de rebondir sur la surface vibrante.

Après le traitement d'une face de la paroi mince, la pièce est retournée avec les tiroirs. La surface vibrante reste fixe et le tiroir précédemment en position de fermeture est escamoté et vice-versa.

Dans une mise en oeuvre de l'invention, on traite une pièce de forme annulaire

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comportant une pluralité de pales constituant des parois minces. Cette pièce est entraînée en rotation autour d'un axe qui est de préférence vertical. La pièce est traitée de préférence au moyen de deux sonotrodes ayant des axes sensiblement parallèles et de préférence verticaux. Les axes de ces deux sonotrodes sont décalés angulairement autour de l'axe de rotation de la pièce traitée et les surfaces vibrantes définies par ces deux sonotrodes se situent respectivement au niveau des deux extrémités d'un espace interpale.

La pièce est de préférence entraînée en rotation à une vitesse choisie de telle sorte que la différence de traitement entre une face qui arrive dans la zone de traitement et une face qui en sort reste négligeable sur l'ensemble du traitement.

La pièce peut être entraînée en rotation séquentiellement, l'excitation des sonotrodes étant alors interrompue pendant la rotation de la pièce.

Des parois peuvent être prévues de part et d'autre des pales pour combler les vides existants entre les bords des pales et les sonotrodes.

L'invention a encore pour objet une machine permettant de grenailler une pièce comportant au moins une paroi mince définissant deux faces principales opposées, la racine carrée de la surface de chaque face étant supérieure à la distance moyenne entre les deux faces d'au moins un facteur cinq et de préférence d'au moins un facteur dix, cette machine comportant des organes d'excitation permettant de mettre en vibration au moins une surface vibrante et des éléments d'entraînement permettant de provoquer une rotation relative au moins par intermittence de ladite pièce par rapport à la ou aux surfaces vibrantes, la machine comportant au moins une chambre permettant de recevoir la ou les parois minces pour leur traitement, au moins une surface vibrante donnant dans cette chambre, la ou les surfaces vibrantes étant aptes à créer un nuage de projectiles dans la ou chaque chambre, la machine étant agencée pour traiter une partie seulement de la pièce à la fois, de telle sorte que le traitement s'effectue de manière progressive sur la ou lesdites faces pour introduire des contraintes de compression.

Avantageusement, la machine comporte des éléments permettant de générer des jets de gaz comprimés dirigés sur les projectiles, de manière à les empêcher de quitter la chambre de traitement et/ou accélérer leur retour vers la surface vibrante.

De préférence, la machine comporte une ou plusieurs sonotrodes définissant la ou les surfaces vibrantes.

Avantageusement, la machine comporte des moyens de contrôle permettant

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d'augmenter progressivement l'énergie d'excitation des sonotrodes.

Pour certaines pièces à traiter, notamment une collerette radiale à la périphérie d'une pièce, la machine peut comporter un carter définissant une chambre de traitement, pouvant être retourné par rapport à une surface vibrante, pour traiter successivement deux faces d'une paroi mince.

Avantageusement, le carter précité loge deux tiroirs mobiles entre lesquels peut être insérée une paroi mince, chacun des tiroirs pouvant être déplacé entre une position escamotée permettant aux projectiles de rebondir sur la surface vibrante et une position de fermeture où il ferme la chambre de traitement.

L'invention a encore pour objet une machine destinée à traiter une pièce de forme annulaire comprenant une pluralité de pales, notamment une roue aubagée monobloc tournant autour d'un axe de rotation, de préférence vertical. Une telle machine peut comporter deux sonotrodes d'axes sensiblement parallèles, de préférence verticaux, décalés angulairement autour de l'axe de rotation de la pièce à traiter, de manière à se situer respectivement entre les bords inférieurs et supérieurs de deux pales délimitant un espace interpale.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de réalisation non limitatifs, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue schématique et partielle, de côté, d'une machine à grenailler conforme à un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, d'une variante de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 3 représente, de manière schématique et en perspective, une machine conforme à une variante de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 représentant une autre variante de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 5 illustre le marquage d'une pièce et la protection d'un bord, - la figure 5A est une coupe schématique illustrant une autre manière de protéger le bord d'une pale, - la figure 6 est une vue schématique et partielle, en perspective, d'une machine à grenailler conforme à un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention,

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- la figure 7 est une vue schématique et partielle, en perspective, d'une machine à grenailler conforme à un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, cette machine comprenant des tiroirs, - la figure 8 est une vue schématique et partielle selon le trait de coupe VIII-VIII de la figure 7, les tiroirs étant dans une première configuration relative,

- la figure 9 est une vue analogue à la figure 8, les tiroirs étant dans une deuxième configuration relative, et - la figure 10 est une vue de côté, schématique et partielle, d'une machine conforme à un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention.

La figure 1 représente un premier exemple de dispositif de grenaillage 1 permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention.

Ce dispositif 1 comporte une chambre de traitement 2 formée entre des parois supérieure 3 et inférieures 4 et 5, dans laquelle est généré un nuage de projectiles 6 au moyen d'une surface vibrante 7 correspondant ici à l'extrémité supérieure d'une sonotrode 9.

La paroi 5 est située en amont de la chambre de traitement 2 et la paroi 4 est située en aval.

La pièce traitée est ici constituée par une roue aubagée 10 entraînée en rotation autour d'un axe vertical X, comprenant un support 11 de forme générale annulaire, pourvu sur sa périphérie extérieure de pales 12 réalisées par exemple d'un seul tenant avec le support 11.

On ne sort pas du cadre de la présente invention lorsque les pales sont réalisées à part et assemblées sur le support avant le traitement.

L'épaisseur des pales 12 est relativement faible par rapport à leur hauteur, mesurée dans le sens de l'axe X et par rapport à leur dimension radiale. Les pales 12 constituent des parois minces au sens de la présente invention.

Chaque pale 12 présente une arête supérieure 13 correspondant au bord de fuite et une arête inférieure 14 plus large, correspondant au bord d'attaque.

Le nuage de projectiles 6 généré dans la cavité 2 est entretenu par la sonotrode 9, cette dernière étant commandée par un générateur 15.

Les projectiles 6 rebondissent sur les parois délimitant la chambre de traitement 2 et sur la sonotrode 9 où ils acquièrent de l'énergie cinétique.

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Dans l'exemple de réalisation décrit, l'écart entre les parois inférieures 4 et 5 situées respectivement en amont et aval de la sonotrode 9 et la paroi supérieure 3 est choisi de telle sorte que le jeu ménagé entre ces parois et les arêtes 13 ou 14 soit suffisamment faible pour empêcher la sortie des projectiles 6.

La paroi 4 située en aval présente une rampe se rapprochant de la roue 10 au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la sonotrode 9.

Un conduit 16 débouche en haut de cette rampe pour insuffler de l'air comprimé et repousser vers la chambre de traitement 2 les projectiles entraînés vers l'extérieur du dispositif par la rotation de la roue 10, laquelle est ici continue mais pourrait, en variante, être discontinue.

On a représenté sur la figure 2 un dispositif l'conforme à une variante de mise en oeuvre de l'invention, comportant une chambre de traitement 2'.

Ce dispositif l'diffère du dispositif 1 précédemment décrit principalement par le fait qu'il comporte, en plus de la sonotrode 9, une deuxième sonotrode 9' définissant une surface vibrante 7'parallèle à la surface vibrante 7 et disposée en regard de cette dernière, au-dessus de la roue 10.

La paroi supérieure 3 de l'exemple de réalisation précédent est remplacée par une paroi supérieure 3'pourvue d'un passage pour la sonotrode 9', cette dernière étant reliée au générateur 15.

La chambre de traitement 2'est identique à la chambre de traitement 2 pour le reste.

La présence de la deuxième sonotrode 9'permet de rendre le traitement plus homogène et de diminuer sa durée en permettant aux projectiles 6 de reprendre de l'énergie cinétique sur la surface vibrante 7'sans attendre de retomber sur la surface vibrante 7.

La roue 10 est entraînée en rotation autour de l'axe X, dans l'exemple de réalisation décrit, de manière continue, sur un nombre de tours de préférence supérieur ou égal à cinq, mais l'entraînement en rotation pourrait tout aussi bien s'effectuer de manière séquentielle.

L'énergie des projectiles 6 est choisie de telle sorte qu'un seul passage dans la chambre de traitement 2 ou 2'soit insuffisant pour provoquer un grenaillage suffisant des pales.

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En multipliant le nombre de tours, on peut cumuler les effets du traitement jusqu'à atteindre un niveau de grenaillage satisfaisant, sans pour autant soumettre les pales à un bombardement par des projectiles ayant une énergie cinétique trop élevée.

Le bombardement des pales s'effectue simultanément sur leurs deux faces principales lorsque ces dernières sont sensiblement au centre de la chambre de traitement 2 ou 2'.

A l'arrivée des pales dans la chambre de traitement, seule leur face située du côté aval par rapport au sens de rotation de la roue est bombardée tandis qu'après traversée de la chambre de traitement c'est la face opposée qui est bombardée.

Le fait de n'exposer qu'une seule face des pales au bombardement par les projectiles lors de leur arrivée dans la chambre ou lors de leur départ n'est pas gênant puisque l'énergie des projectiles 6 est choisie pour rester suffisamment faible et ne pas déformer outre mesure les pales.

Le fait d'effectuer un nombre de tours relativement élevé présente l'avantage qu'en cas de léger recouvrement des parties traitées au début et à la fin du traitement de la pièce dans son ensemble, un tel recouvrement n'entraîne pas un grenaillage excessif, grâce au fait que l'énergie des projectiles 6 reste relativement faible.

Dans l'exemple de réalisation décrit, l'amplitude avec laquelle les sonotrodes 9 et/ou 9'sont excitées peut être augmentée à chaque tour de la roue 10 de manière à tenir compte du fait qu'au cours du traitement la dureté de la surface de la pièce traitée augmente et qu'il faut donc plus d'énergie pour introduire de nouvelles contraintes de compression.

On a représenté sur la figure 3 un dispositif 30 conforme à un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention.

Ce dispositif 30 diffère principalement des dispositifs 1 et l'précédemment décrits par le fait que la pièce à traiter, ici la roue 10 pourvue des pales 12, est entraînée en rotation non plus autour d'un axe vertical X mais autour d'un axe horizontal.

Les pales traversent une chambre de traitement pourvue d'un seul côté ou sur deux côtés opposés d'une ou de deux surfaces vibrantes.

De préférence, les ouvertures de la chambre de traitement par lesquelles entrent et sortent les pales présentent une section qui correspond sensiblement à celle des pales.

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Dans l'exemple de réalisation décrit, une buse 31 est utilisée pour repousser les projectiles en direction de la chambre de traitement lors de la rotation de la roue 10, ce qui permet d'éviter l'utilisation d'enceintes passives de récupération des projectiles.

On a représenté sur la figure 4 une variante du dispositif 30 de la figure 3, dans laquelle la buse 31 est remplacée par un canal intérieur 32, traversant une paroi délimitant la chambre de traitement 33, l'air comprimé sortant de ce canal 32 étant destiné d'une part à empêcher les projectiles de quitter la chambre de traitement 33 et d'autre part à accélérer leur retour vers la surface vibrante 34.

Sur cette figure, la paroi frontale 35 de la chambre de traitement 33 est représentée partiellement, afin de laisser apparaître le canal 32 et la surface vibrante 34.

Avantageusement, on profite du grenaillage pour effectuer un marquage de la pièce traitée, comme on va maintenant le décrire en référence à la figure 5.

Sur cette figure, on a représenté le support 11 partiellement revêtu d'un masque 40 comportant des ajours 41 correspondant à la marque à réaliser.

Durant le grenaillage, la région du support 11 recouverte par le masque 40 ne subit pas les effets du grenaillage, à l'exception de la surface ajourée 41.

Il en résulte sur le support 11 après retrait du masque 40 une marque visible correspondant aux ajours 41.

La marque correspond par exemple à un numéro de série ou de lot, et une telle marque s'avère particulièrement résistante aux traitements conventionnels ultérieurs subis par la pièce.

Le bord de fuite 13 des pales 12 peut être protégé au moyen d'un élément de protection se présentant sous la forme d'un embout 42 fixé sur la pale pendant le grenaillage, comme illustré sur la figure 6.

On peut également, plutôt que d'utiliser des embouts de protection rapportés sur la pièce à traiter, disposer en avant du ou des bords à protéger un ou plusieurs déflecteurs, ces derniers étant situés à une distance relativement faible du ou des bords à protéger. Ainsi, les projectiles sont empêchés de percuter frontalement le ou les bords en question.

Chaque déflecteur peut être placé à quelques mm par exemple du bord à protéger, ce bord pouvant être une arête vive 13 ou un méplat 17 (visible sur la figure 3) présent à l'extrémité libre des pales, du côté opposé à la base 11.

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Chaque déflecteur peut être assujetti de manière amovible à la pièce lorsque cette dernière est entraînée en rotation en continu ou être fixé à la machine à grenailler en cas d'entraînement en rotation de la pièce par intermittence.

A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 5A une pale dont un bord 18 est protégé de l'impact des projectiles 6 par un déflecteur 45.

Dans l'exemple illustré, le déflecteur 45 est disposé sur le trajet des projectiles entre la sonotrode et le bord 18 à protéger. Le déflecteur 45 peut être constitué, comme représenté, par une barre sensiblement parallèle au bord à protéger et de diamètre correspondant sensiblement à l'épaisseur moyenne de la pale au voisinage du bord en question.

Lorsque la pièce est entraînée en rotation de manière séquentielle, les buses
16,31 ou le canal 32 précédemment décrits peuvent être supprimés car il suffit d'interrompre durant la rotation de la pièce l'excitation des sonotrodes pour que les projectiles retombent dans le fond de la chambre de traitement et ne soient pas entraînés par les pales à l'extérieur de celle-ci.

On a représenté sur la figure 6 un autre exemple de machine de grenaillage 50 permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention.

Cette machine 50 comprend un bâti 51 supportant une roue aubagée monobloc 60. La machine 50 comporte également un carter 63 définissant une enceinte de traitement 65 dans le fond de laquelle est disposée une sonotrode non représentée.

Un arbre horizontal 55 tourne dans des paliers 54 réalisés en partie supérieure du bâti 51.

L'arbre 55 est solidaire à une extrémité d'une roue d'entraînement 57 et à l'autre extrémité d'un mandrin 58.

La roue aubagée 60 est montée sur le mandrin 58.

La roue 57 est entraînée en rotation par un moteur 65 par l'intermédiaire d'une courroie 66.

Le bâti 51 comporte des montants 52 permettant de déplacer verticalement le carter 63 et la sonotrode associée, depuis une position basse éloignée de la roue 60 jusqu'à une position haute permettant de traiter les pales.

Les pales s'engagent alors successivement dans l'enceinte de traitement 65 durant la rotation de la roue 60.

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L'enceinte 65 est délimitée, dans une direction parallèle à l'axe de rotation de la roue 60, par des parois 64 adaptées au diamètre de la surface cylindrique de la roue 60 sur laquelle se raccordent les pales.

Les parties latérales du carter 63 comportent des montants 69 qui s'étendent sur une hauteur suffisante pour empêcher les projectiles présents au fond de l'enceinte de quitter cette dernière, les pales engagées dans les montants 69 s'opposant à la remontée des projectiles.

La machine 50 comporte également un tableau de bord 70 permettant de commander la rotation de la roue 60 et le fonctionnement de la sonotrode, entre autres.

On a représenté partiellement sur la figure 7 une machine de grenaillage 71 permettant de traiter les deux faces opposées 72a et 72b d'une collerette annulaire 72, s'étendant radialement à la base d'une pièce 73 de forme générale conique.

La pièce 73 est entraînée en rotation autour de son axe de symétrie, ici vertical.

La machine de grenaillage 71 comporte un carter 74 définissant une chambre de traitement 75, visible sur les figures 8 et 9.

La machine 71 comporte une sonotrode 76 définissant une surface vibrante 77 constituant le fond de la chambre de traitement 75.

Le carter 74 comporte un passage 78 pour la collerette 72, une ouverture latérale de ce passage 78 étant visible sur la figure 7.

Le carter 74 présente un bord biseauté 80 s'étendant selon un arc de cercle le long de la partie conique de la pièce 73, en ménageant avec cette dernière un faible jeu, inférieur au diamètre des projectiles utilisés.

Le carter 74 est supporté par un bâti non représenté permettant de le retourner en lui faisant effectuer une rotation autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation de la pièce à traiter 73.

Le carter 74 loge deux tiroirs 82 et 83 pouvant se déplacer en translation selon un axe W.

Dans l'exemple décrit, les tiroirs 82 et 83 comportent des crémaillères non représentées et un mécanisme d'entraînement comprenant un pignon engrenant avec ces crémaillères, la rotation de ce pignon provoquant le déplacement simultané des deux tiroirs, l'un se rapprochant de la pièce à traiter 73 tandis que l'autre s'en éloigne et

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vice-versa.

Le carter 74 comporte un passage 85 qui en l'absence des tiroirs est traversant.

La sonotrode 76 ferme l'extrémité inférieure de ce passage 85.

Le passage 85 est fermé à son extrémité supérieure par l'un des tiroirs 82 et 83, selon que le carter 74 a été retourné ou non.

Dans la configuration représentée sur la figure 8, on voit que c'est le tiroir 82 qui ferme l'enceinte de traitement 75 à sa partie supérieure, et sur la figure 9 on voit que c'est le tiroir 83 qui remplit cette fonction, l'autre tiroir étant dans une position escamotée permettant à la sonotrode 76 de fermer inférieurement la chambre de traitement 75.

Lorsque le carter 74 est dans la configuration représentée à la figure 8, c'est la face 72a de la collerette 72 qui est grenaillée.

Lorsque le carter 74 est dans la configuration de la figure 9, c'est la face opposée 72b qui est grenaillée.

Il est possible d'utiliser deux sonotrodes et de faire passer la pièce à traiter entre elles, par exemple en l'entraînant en rotation autour d'un axe de rotation, ce dernier pouvant être vertical par exemple ou autre.

On a représenté à titre d'exemple sur la figure 10 deux pales 12"définissant entre elles un espace interpale 1 dans lequel est généré un nuage de projectiles 6 en mouvement, au moyen de deux sonotrodes 9".

Les axes de ces sonotrodes 9"sont sensiblement parallèles et décalés angulairement autour de l'axe de rotation de la pièce pour tenir compte du fait que les pales 12"sont vrillées.

Les axes des sonotrodes 9"sont ainsi disposés sensiblement au centre des régions supérieure et inférieure de l'espace interpale I, respectivement.

Des paires de parois opposées 90,91 et 92,93, sont disposées respectivement au-dessous et au-dessus des pales 12"pour éviter la sortie des projectiles 6 et faciliter leur retour vers les surfaces vibrantes.

A la fin du traitement des surfaces en regard des pales 12", l'excitation des sonotrodes est interrompue par des moyens de commande 95 et les projectiles 6 retombent entre les parois 90 et 91.

La pièce est alors entraînée en rotation pour amener l'espace interpale 1

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suivant entre les sonotrodes 9"et le traitement est repris.

La pièce peut également être traitée en continu, auquel cas elle est entraînée en rotation en permanence pendant que les sonotrodes 9"sont excitées.

Une enceinte de récupération non représentée peut permettre de récupérer les projectiles 6 qui s'échappent de l'espace interpale 1 durant le traitement et des moyens sont avantageusement prévus pour alimenter l'espace interpale en projectiles 6 afin de compenser la perte des projectiles quittant la zone de traitement.

Lorsque l'épaisseur de la couche qui est mise en compression est importante par rapport à l'épaisseur des pales, la vitesse de rotation est choisie de préférence suffisamment élevée pour que l'écart de traitement entre la face qui rentre dans la zone de traitement et la face qui en sort reste négligeable sur l'ensemble du traitement.

Lorsque la pièce est entraînée en rotation, l'axe de rotation de celle-ci n'est pas nécessairement vertical. Il peut notamment être horizontal ou faire un angle aigu avec la verticale, et être par exemple sensiblement parallèle à un méplat présent au niveau d'une extrémité libre d'une pale.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits.

On peut notamment utiliser les dispositifs qui viennent d'être décrits pour traiter des pièces autres que des pièces destinées à l'aéronautique, notamment des pièces de turbines terrestres.

Les sonotrodes peuvent être remplacées par d'autres éléments capables de produire des vibrations permettant de projeter d'une manière comparable des projectiles tels que des billes ou microbilles sur une pièce à traiter.

Les éléments acoustiques peuvent être amovibles et portables afin de pouvoir être utilisés pour d'autres applications, notamment de maintenance.

Claims (30)

REVENDICATIONS

1. Procédé de grenaillage d'une pièce comprenant au moins une paroi mince (12 ; 72) définissant deux faces principales opposées, la racine carrée de la surface de chaque face étant supérieure à la distance moyenne entre les deux dites faces d'au moins un facteur cinq et de préférence d'au moins un facteur dix, procédé dans lequel on provoque une rotation relative au moins par intermittence de ladite pièce par rapport à une ou plusieurs surfaces vibrantes (7 ; 7' ; 34 ; 77), au moins l'une des faces principales étant exposée à des projectiles (6) mis en mouvement au moyen d'une ou de plusieurs desdites surfaces vibrantes, le traitement s'effectuant progressivement sur la ou lesdites face pour introduire des contraintes de compression, en traitant une partie seulement de la pièce à la fois et en exposant de préférence plusieurs fois des régions de la pièce aux projectiles, avec une rotation relative entre lesdites expositions.

2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'on entraîne en rotation la pièce autour d'un axe géométrique de rotation (X) et que l'on expose successivement la ou chaque paroi mince (12 ; 72) aux projectiles dans une chambre de traitement (2 ; 2' ; 75) destinée à être traversée par cette ou chaque paroi mince au cours de son traitement.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé par le fait que la pièce est entraînée en rotation de manière continue.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la pièce est entraînée en rotation de manière séquentielle.

5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que l'on entraîne la pièce en rotation de manière à ce que la ou chaque paroi mince effectue plusieurs passages dans la chambre de traitement, de préférence au moins cinq.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on traite les deux faces principales d'une pluralité de parois minces reparties angulairement sur un support destiné à être entraîné en rotation.

7. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, caractérisé par le fait que lesdites parois minces sont constituées par des aubes (12).

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8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce comporte au moins un bord susceptible d'être endommagé par les impacts des projectiles et par le fait que l'on protège ce bord au moyen d'un élément de protection rapporté sur la pièce ou disposé dans l'enceinte.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'élément de protection (42) s'étend au contact du bord à protéger.

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'élément de protection (45) est écarté du bord à protéger.

11. Procédé selon la revendication 4 et éventuellement l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que l'on se sert des parois minces de la pièce traitée pour éviter la sortie des projectiles de l'enceinte et que l'on entraîne en rotation séquentiellement la pièce, en interrompant le traitement durant la rotation de la pièce.

12. Procédé selon la revendication 2 et éventuellement l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé par le fait que l'on utilise au moins un jet de gaz comprimé pour empêcher les projectiles de quitter la chambre de traitement et/ou pour accélérer leur récupération.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la ou les surfaces vibrantes sont constituées par une ou plusieurs sonotrodes (9 ; 9' ; 109).

14. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, caractérisé par le fait que l'on commande l'excitation de la ou des sonotrodes de manière à augmenter l'énergie de grenaillage au cours du traitement.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on augmente l'intensité du grenaillage au fur et à mesure que le nombre de passages de la paroi mince dans la chambre de traitement augmente.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce est entraînée en rotation autour d'un axe géométrique de rotation verticale.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que la pièce est entraînée en rotation autour d'un axe géométrique de rotation horizontale.

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18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on dispose des surfaces vibrantes (7 ; 7') respectivement de part et d'autre du chemin parcouru par la ou les parois (12) traitées.

19. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on marque la pièce en interposant entre celle-ci et les projectiles un masque (40) comportant des ajours (41) correspondant à la marque à réaliser.

20. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on traite une seule des deux faces (72a, 72b) d'une paroi mince à la fois.

21. Procédé selon la revendication immédiatement précédente, caractérisé par le fait que l'on retourne la paroi mince (72) à la fin du traitement d'une face (72a) de ses deux faces pour traiter l'autre face (72b).

22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 et 21, caractérisé par le fait que la paroi mince (72) est insérée entre deux tiroirs (82 ; 83) mobiles, chacun des tiroirs pouvant être déplacé entre une position escamotée et une position de fermeture, le tiroir situé du côté opposé à la surface vibrante (77) par rapport à la paroi mince étant en position de fermeture pour fermer la chambre de traitement et le tiroir situé du côté de la surface vibrante étant en position escamotée pour permettre aux projectiles de rebondir sur la surface vibrante.

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé par le fait qu'après le traitement d'une face de la paroi mince, la pièce est retournée avec les tiroirs, la surface vibrante restant fixe, le tiroir précédemment en position de fermeture étant escamoté et vice-versa.

24. Machine permettant de grenailler une pièce (10 ; 50 ; 73) comportant au moins une paroi mince (12 ; 72) définissant deux faces principales opposées, la racine carrée de la surface de chaque face étant supérieure à la distance moyenne entre les deux dites faces d'au moins un facteur cinq et de préférence d'au moins un facteur dix, cette machine comportant un dispositif permettant de mettre en vibration au moins une surface vibrante et un dispositif permettant de provoquer une rotation relative au moins par intermittence de ladite pièce par rapport à la ou aux surfaces vibrantes, la machine comportant en outre au moins une chambre permettant de recevoir la ou les parois minces

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pour leur traitement, au moins une surface vibrante donnant dans cette chambre, la ou les surfaces vibrantes étant aptes à créer un nuage de projectiles (6) dans la ou chaque chambre, la machine étant agencée pour traiter une partie seulement de la pièce à la fois, de telle sorte que le traitement s'effectue de manière progressive sur la ou lesdites faces pour introduire des contraintes de compression.

25. Machine selon la revendication immédiatement précédente, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens permettant de générer des jets de gaz comprimé dirigés sur les projectiles de manière à les empêcher de quitter l'enceinte de traitement et/ou accélérer leur renvoi vers la surface vibrante (7 ; 7').

26. Machine selon l'une des revendications 24 et 25, caractérisée par le fait qu'elle comporte une ou plusieurs sonotrodes (9 ; 9' ; 76) définissant la ou les surfaces vibrantes (7 ; 7' ; 77).

27. Machine selon la revendication immédiatement précédente, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens permettant d'augmenter progressivement l'énergie d'excitation des sonotrodes.

28. Machine selon l'une quelconque des revendications 24 à 27, caractérisée par le fait qu'elle comporte un carter (74) définissant une chambre de traitement (75), pouvant être retourné par rapport à une surface vibrante (76) pour traiter successivement deux faces (72a ; 72b) d'une paroi mince (72).

29. Machine selon la revendication immédiatement précédente, caractérisée par le fait que le carter (74) loge deux tiroirs (82 ; 83) mobiles, entre lesquels peut être insérée une paroi mince, chacun des tiroirs pouvant être déplacé entre une position escamotée permettant aux projectiles de rebondir sur la surface vibrante (77) et une position de fermeture où il ferme la chambre de traitement (75).

30. Machine selon l'une quelconque des revendications 24 à 27, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux sonotrodes (9") ayant des axes sensiblement parallèles et décalés angulairement autour de l'axe de rotation de la pièce traitée, les surfaces vibrantes définies par ces sonotrodes se situant respectivement au niveau des deux extrémités d'un espace interpale (1).