EP1207012B1 - Procédé et dispositif de grenaillage par ultrasons des alvéoles "axiales" d'attache des aubes sur un rotor - Google Patents

Procédé et dispositif de grenaillage par ultrasons des alvéoles "axiales" d'attache des aubes sur un rotor Download PDF

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EP1207012B1
EP1207012B1 EP01402915A EP01402915A EP1207012B1 EP 1207012 B1 EP1207012 B1 EP 1207012B1 EP 01402915 A EP01402915 A EP 01402915A EP 01402915 A EP01402915 A EP 01402915A EP 1207012 B1 EP1207012 B1 EP 1207012B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavity
sonotrode
sleeve
moving
peening
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01402915A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1207012A1 (fr
Inventor
Benoît Jean Henri Berthelet
Stéphane Michel Kerneis
Marie-Christine Marcelle Ntsama-Etoundi
Francis Lucien Guy Chareyre
Willy Lionel Fradin
Guillaume François Roger Simon
Hakim Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1207012A1 publication Critical patent/EP1207012A1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/02—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution
    • B24B39/026—Impact burnishing
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/286—Particular treatment of blades, e.g. to increase durability or resistance against corrosion or erosion
    • 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 invention relates to a method of surface treatment and compression prestressing by shot blasting the wall of at least one oblong cavity formed in a room, said cavity opening outwards through a lateral mouth and having two ends capable of to present frontal openings.
  • These nozzles can project only microbeads whose diameter is less than 1mm, and typically between 0.3mm and 0.5mm.
  • the shot blasting performed is weak so as not to generate a too high roughness in the vicinity of the treated area, resulting in a hardening of the limited surface.
  • the diameter of the projected balls being small, the more the blasting is strong, the more the degradation of the surface condition will be important.
  • the FR 2689431 discloses a method of surface treatment and compression prestressing by ultrasonically blasting the wall formed at the periphery of a workpiece. Beads are set in motion by a sonotrode in an enclosure formed by the sonotrode, the wall and shutter elements placed against the wall.
  • the object of the invention is to propose a process for blasting oblong cavities, in particular axial rotor rotor cells, which makes it possible to create reproducible prestressing on all the cavities, in a shorter time, while allowing shot blasting. stronger, that is to say a thickness of compression of the larger surface without introducing injuries and limiting the degradation or incrustations of the treated surface.
  • the invention achieves its object by the fact that the blasting process is carried out ultrasonically in accordance with claim 1.
  • the method makes it possible to obtain a homogeneous distribution of the positions of the balls constituting a fog of balls.
  • the balls of the fog of balls moving in random directions, they strike the walls of the cavities at various angles, which improves the surface state compared to the balls projected by a nozzle in a preferred direction.
  • the entire surface is subjected at the same time to the impacts of beads, which significantly reduces the risk of deformation of the cavity, in particular, the cell containing the blade root.
  • the sonotrode can be arranged obliquely to the vertical.
  • the volume in which the ball fog is distributed is less than the volume obtained when the vibrating surface remains outside the mouth, the process requires a shorter shot blasting treatment time.
  • the sonotrode is moved towards its intermediate position in the sheath, the treated cavity is replaced by another cavity to be treated, the sonotrode is moved towards its shotblasting position and the procedure is carried out. ultrasonic peening of the wall of the other cavity to be treated.
  • the vibrating surface is not introduced into the mouth, after blasting the wall of a cavity, the treated cavity is replaced by another cavity to be treated, and ultrasonic blasting of the wall of the other is carried out. cavity to be treated.
  • the geometry of the part is not always adapted to the device and it is necessary to move both the vibrating surface and the closure means to clear the space available between the respective supply steps of each part and / or cavity.
  • the sonotrode after blasting the wall of a cavity, the sonotrode is moved towards its intermediate position in the sleeve, the sonotrode and the sleeve are moved together to a lower position, the treated cavity is replaced by another cavity to treat, we move together the sonotrode and the sheath to the high shotblasting position, the sonotrode is moved substantially vertically relative to the sheath so that the vibrating surface closes the mouth and ultrasonically blasted the wall of the other cavity to be treated.
  • a circular part for example a rotor rim having a plurality of axial cavities formed at the periphery of said rotor rim and having portions of walls which diverge from each mouth
  • a baffle is placed in the cavity to promote shot blasting of the internal flanks of the lateral mouth.
  • the deflector may be substantially triangular geometry with sides parallel to the diverging wall portions so as to reduce the effect of shot blasting the area between said baffle and the bottom of the cavity.
  • the sonotrode is advantageously displaced substantially vertically towards a low position in the sheath, a position in which the dose of beads is able to be driven from the vibrating surface towards a reservoir through openings formed in the sheath after blasting the cavities of the room.
  • the dose of beads is easily recovered to be reused for subsequent treatment or replaced.
  • a dose of beads having a diameter greater than 0.8 mm is used.
  • the beads used in the process according to the invention have a larger diameter than the diameter of the balls that can be projected by a nozzle, so that shot blasting can be stronger while having a less significant surface degradation.
  • the invention also relates to an installation for carrying out the method according to claim 9.
  • the installation advantageously comprises a third clearance smaller than the diameter of the balls formed between one end of the sleeve and the mouthpiece, which when the vibrating surface does not close the mouthpiece makes it possible to guarantee the tightness of the enclosure.
  • the installation may comprise a plurality of acoustic assemblies each comprising a sonotrode and a sleeve disposed around the rotor rim, said acoustic assemblies being able to move in an axial direction of the rotor rim.
  • the various elements of the installation are arranged so that no ball can block said elements likely to move.
  • the sonotrode and the sleeve comprising the closure means have a geometry adapted to the shape of the cavity to be treated.
  • the vibrating surface is of complementary shape to the space left by the mouth and the closure means are formed to close well the openings of said cavity.
  • the second moving means are capable of moving together the closure means and the sonotrode.
  • the first moving means and the second moving means are advantageously able to be controlled simultaneously.
  • the sheath and the sonotrode are placed in an intermediate position in which the space generated by the closure means of said sheath and the vibrating surface of said sonotrode constitutes a reservoir for the dose of beads. Then, said sleeve and said sonotrode supporting the dose of beads are moved together using of the same displacement. Finally, the sonotrode and / or the closure means can be moved individually, depending on the geometry of the cavity to be treated until respectively the vibrating surface closes the mouth of the cavity and the means of shutter seal the openings of the cavity.
  • the installation comprises support means for supporting at least one workpiece and drive means of said support means for stepwise bringing a cavity above the sonotrode.
  • the installation advantageously comprises means for expelling the dose of balls from the vibrating surface towards a reservoir.
  • the figure 1 shows a rotor rim 1 having a plurality of substantially axial cells 2, formed at the periphery of the rotor rim 1 and regularly spaced about the axis of rotation 1A of the rotor rim. These cells 2 have a front opening 3 at each end. These cells 2 are dovetail shaped and have a mouth 2A open radially outwardly and substantially rectilinear shape to allow the mounting of the blade roots 4 substantially shaped dovetail fan blades 6. The cells 2 may be rectilinear or curvilinear.
  • Each blade root 4 is mounted axially by sliding in a cell 2. Between the blade root 4 and the bottom of the cell 2 can be engaged a shim (not shown) which keeps the blade root 4 in position. support against the walls of the corresponding cell 2.
  • the figure 2 shows that the support between the walls of the cell 2 and the blade root 4 results in two lines of contact 2B.
  • the object of the invention is to propose a method and an installation for compressively preloading the wall 2C of each cell 2 and in particular the zones of the two contact lines 2B, so as to increase the wear resistance of these contact lines 2B caused by the friction between the blade root 4 and the wall of the cell 2 and thus increase the fatigue resistance of the rotor rim 1.
  • the figures 3 and 5 show an example of installation used for the implementation of the method in which a single acoustic assembly is used, said acoustic assembly being capable of moving vertically.
  • the acoustic assembly essentially comprises a sonotrode 8 disposed in a sleeve 16 equipped with shutter cheeks 14. The installation is positioned below the rotor rim 1.
  • the sonotrode 8, as well as the sleeve 16 are placed in a position high blasting, as shown on the figure 3 . In this high shotblasting position, the sonotrode 8 preferably closes the mouth 2A and the shutter cheeks 14 formed on the sleeve 16 seal the two openings 3.
  • Beads 10 having a diameter of between 0.8 mm and 5 mm, preferably equal to 1 mm, are projected by the vibrating surface 8A directed towards the top of the sonotrode 8 into the chamber 12 delimited by the wall 2C, the vibrating surface 8A. and the shutter cheeks 14.
  • the vibrating surface 8A is excited by a vibration generator 18, for example quartz, to create a ball mist 10 in the chamber 12.
  • the clearance e1 formed between the sonotrode 8 and the sleeve 16 is smaller than the diameter of the balls 10, so that no ball 10 can pass between the vibrating surface 8A and the sleeve 16.
  • the vibrating surface 8A is substantially rectangular and has a length L1 substantially equal to the length L2 of the cell 2 measured axially.
  • the sonotrode 8 is in the high shotblasting position in the sleeve 16 which borders the vibrating surface 8A.
  • the closure cheeks 14 are of simple shape, for example rectangular, in order to completely hide the openings 3.
  • the width of the vibrating surface 8A is substantially equal to the width of the mouth 2A.
  • the figure 5 shows that the cell 2 is of concave shape with wall portions 2'C diverging from the mouth 2A.
  • a deflector 15 carried by the shutter cheeks 14.
  • Said deflector 15 is triangular with sides substantially parallel to the wall portions 2'C and the bottom of the cell. In particular, it makes it possible to attenuate the effect of shot blasting at the bottom of the cell and to increase the blasting of the walls 2'C.
  • the clearance e2 formed between the vibrating surface 8A of the sonotrode 8 and the mouth 2A is smaller than the diameter of the balls 10 so that no ball 10 can come out of the enclosure 12.
  • a third clearance e3 between an end 16A of the sleeve 16 and the mouth 2A makes it possible to seal the enclosure 12.
  • a first slide 20 makes it possible to carry out the vertical displacements of the sonotrode 8 by sliding said sonotrode 8 in the sleeve 16.
  • Control means (not shown) make it possible to control said first slideway 20 and said second slideway 22.
  • the first slide 20 can be carried either by the second slide 22, as indicated on the figure 5 or by the frame 24, in which case the control of the two slides 20 and 22 must be synchronized to mount together the sonotrode 8 and the sleeve 16 to the high shot blasting position.
  • the sonotrode 8 Before starting the treatment operation of an axial cavity 2, the sonotrode 8 is placed in an intermediate position in the sleeve 16, in which position the space defined by the sleeve 16 and the vibrating surface 8A constitutes a container 26. which allows to contain the dose of 10 which is deposited on the vibrating surface 8A, as shown in FIG. figure 6 .
  • a first cell 2 is brought opposite the sonotrode 8, by rotating the rotor rim 1 about its axis of rotation 1A using driving means (not shown).
  • the drive means comprise for example a stepping motor.
  • the sonotrode 8 and the sleeve 16 are moved towards their high shot-blasting position, then, the first cell 2 is blasted by operating the vibration generator 18. As soon as the blasting of the first cell 2 is finished, the sonotrode 8 is released from the mouth 2A to its intermediate position, then brings a second cell 2 facing the sonotrode 8, rotating the rotor rim 1 by an angle equal to that separating two consecutive axial cells 2 around its rotation axis 1A, and so on until the treatment of all the axial cells 2 formed on the rotor rim 1 is completed.
  • the sonotrode 8 is withdrawn to its lower position, represented figure 7 , in which the release of the dose of balls 10 is carried out.
  • the balls 10 are, for example, blown from the surface 8A with the aid of a blower 28 through openings 30 formed in the sleeve 16 and recovered in a reservoir 32 Said beads may then be refreshed or replaced for further processing.
  • the sonotrode 8 can be moved in an oblique direction without departing from the scope of the invention. What matters is that there is at least one ball 10 in the container 26 in contact with the surface 8A during the start of the sonotrode 8 to initiate the formation of the ball fog.

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Description

  • L'invention concerne un procédé de traitement de surface et de mise en précontrainte de compression par grenaillage de la paroi d'au moins une cavité oblongue formée dans une pièce, ladite cavité débouchant à l'extérieur par une embouchure latérale et ayant deux extrémités susceptibles de présenter des ouvertures frontales.
  • En particulier, il est nécessaire de mettre en précontrainte de compression la paroi d'une alvéole axiale de rotor de turbomachine pouvant contenir un pied d'aube dont les lignes de contact entre l'alvéole axiale et le pied d'aube sont fortement sollicités. En effet, en fonctionnement, les aubes de turbine ou de soufflantes, bloquées dans les alvéoles axiales par différents moyens, sont soumises à des forces centrifuges considérables entraînant une usure par frottement importante au niveau de ces lignes de contact. Cette usure par frottement réduit la durée de vie des pièces en exploitation et entraîne régulièrement leur changement.
  • Pour augmenter la résistance en fatigue du rotor de turbine et durcir la surface des alvéoles axiales au voisinage des lignes de contact, il est connu de grenailler les alvéoles axiales au moyen de billes éjectées par une buse à air comprimé introduite dans chaque alvéole. Les billes provoquent une mise en compression permanente de la surface traitée sur une faible épaisseur s'opposant à l'apparition et à la progression des fissures à la surface de la pièce.
  • Ces buses ne peuvent projeter que des microbilles dont le diamètre est inférieur à 1mm, et typiquement compris entre 0,3mm et 0,5mm.
  • Ce procédé est nécessairement long, car la surface totale de la cavité n'est traitée que par une succession de traitements locaux qui peuvent, en outre, introduire momentanément des déformations locales intempestives et l'incrustation de résidus de billes. En outre, dans ce procédé, la répartition des billes, tant en position qu'en vitesse, se fait selon la loi de Gauss.
  • De plus, le grenaillage effectué est faible pour ne pas générer une rugosité trop élevée au voisinage de la zone traitée, ce qui entraîne un durcissement de la surface limité. En effet, le diamètre des billes projetées étant petit, plus le grenaillage est fort, plus la dégradation de l'état de surface sera importante.
  • Enfin, le procédé, mettant en oeuvre de nombreux paramètres, est peu contrôlable et difficilement reproductible.
  • Le brevet FR 2689431 décrit un procédé de traitement de surface et de mise en précontrainte de compression par grenaillage par ultrasons de la paroi formée à la périphérie d'une pièce. Des billes sont mises en mouvement par une sonotrode dans une enceinte formée par la sonotrode, la paroi et des éléments d'obturation placés contre la paroi.
  • Le but de l'invention est de proposer un procédé de grenaillage de cavités oblongues, en particulier des alvéoles axiales de rotor de turbine, qui permette de créer des précontraintes reproductibles sur toutes les cavités, dans un temps plus court, tout en permettant un grenaillage plus fort, c'est-à-dire une épaisseur de mise en compression de la surface plus importante sans toutefois introduire de blessures et en limitant la dégradation ou les incrustations de la surface traitée.
  • L'invention atteint son but par le fait que le procédé de grenaillage est réalisé par ultrasons conformément à la revendication 1.
  • Le procédé permet d'obtenir une répartition homogène des positions des billes constituant un brouillard de billes. Les billes du brouillard de billes se déplaçant dans des directions aléatoires, elles viennent frapper les parois des cavités sous des angles variés, ce qui améliore l'état de surface par rapport aux billes projetées par une buse dans une direction privilégiée.
  • En outre, l'intégralité de la surface est soumise en même temps aux impacts de billes, ce qui diminue considérablement les risques de déformation de la cavité, en particulier, de l'alvéole contenant le pied d'aube.
  • Pour générer le brouillard de billes, il suffit qu'une bille au moins se mette en contact avec la surface vibrante lorsque la sonotrode est excitée. Aussi la sonotrode peut être disposée obliquement par rapport à la verticale.
  • Le volume dans lequel le brouillard de billes est réparti étant inférieur au volume obtenu lorsque la surface vibrante reste en dehors de l'embouchure, le procédé nécessite un temps de traitement de grenaillage plus court.
  • Dans ce cas, après avoir grenaillé la paroi d'une cavité, on déplace la sonotrode vers sa position intermédiaire dans le fourreau, on remplace la cavité traitée par une autre cavité à traiter, on déplace la sonotrode vers sa position de grenaillage et on procède au grenaillage par ultrasons de la paroi de l'autre cavité à traiter.
  • Si la surface vibrante n'est pas introduite dans l'embouchure, après avoir grenaillé la paroi d'une cavité, on remplace la cavité traitée par une autre cavité à traiter, et on procède au grenaillage par ultrasons de la paroi de l'autre cavité à traiter.
  • Lorsque la pièce comportant au moins une cavité à traiter n'est pas circulaire, ou bien lorsqu'il s'agit de traiter en continu une succession de pièces ayant une seule cavité, la géométrie de la pièce n'est pas toujours adaptée au dispositif et il est nécessaire de déplacer à la fois la surface vibrante et les moyens d'obturation pour dégager l'espace disponible entre les étapes d'amenée respectives de chaque pièce et/ou cavité.
  • Dans le cas ou le fourreau doit s'effacer pour passer d'une cavité à une autre en raison de la géométrie de la pièce, après avoir grenaillé la paroi d'une cavité, on déplace ensemble la sonotrode et le fourreau vers une position basse, on remplace la cavité traitée par une autre cavité à traiter, on déplace ensemble la sonotrode et le fourreau vers la position haute de grenaillage, et on procède au grenaillage par ultrasons de la paroi de l'autre cavité à traiter.
  • Selon une variante de réalisation, après avoir grenaillé la paroi d'une cavité, on déplace la sonotrode vers sa position intermédiaire dans le fourreau, on déplace ensemble la sonotrode et le fourreau vers une position basse, on remplace la cavité traitée par une autre cavité à traiter, on déplace ensemble la sonotrode et le fourreau vers la position haute de grenaillage, on déplace sensiblement verticalement la sonotrode par rapport au fourreau afin que la surface vibrante obture l'embouchure et on procède au grenaillage par ultrasons de la paroi de l'autre cavité à traiter.
  • Lorsqu'on utilise le procédé pour traiter une pièce circulaire, une jante de rotor par exemple comportant une pluralité de cavités axiales formées à la périphérie de ladite jante de rotor et présentant des portions de parois qui divergent à partir de chaque embouchure, l'on fait tourner pas à pas la jante de rotor autour de son axe de rotation disposée à l'horizontale de manière à amener successivement chaque cavité axiale en regard de la sonotrode après le traitement d'une cavité.
  • De préférence, on place un déflecteur dans la cavité afin de favoriser le grenaillage des flancs internes de l'embouchure latérale.
  • Le déflecteur peut être de géométrie sensiblement triangulaire avec des côtés parallèles aux portions de parois divergentes de manière à diminuer l'effet du grenaillage de la zone située entre ledit déflecteur et le fond de la cavité.
  • A la fin du traitement, on déplace avantageusement, sensiblement verticalement la sonotrode vers une position basse dans le fourreau, position dans laquelle la dose de billes est apte à être chassée de la surface vibrante vers un réservoir au travers de lumières formées dans le fourreau après le grenaillage des cavités de la pièce.
  • Ainsi, la dose de billes est facilement récupérée en vue d'être, soit réutilisée pour un traitement suivant, soit être remplacée.
  • Avantageusement, on utilise une dose de billes dont le diamètre est supérieur à 0,8mm.
  • Les billes utilisées dans le procédé selon l'invention ont un diamètre plus grand que le diamètre des billes susceptibles d'être projetées par une buse, de sorte que le grenaillage peut être plus fort tout en ayant une dégradation de la surface moins importante.
  • L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de procédé conformément à la revendication 9.
  • L'installation comporte avantageusement un troisième jeu inférieur au diamètre des billes ménagé entre une extrémité du fourreau et l'embouchure, qui lorsque la surface vibrante n'obture pas l'embouchure permet de garantir l'étanchéité de l'enceinte.
  • L'installation peut comporter une pluralité d'ensembles acoustiques comprenant chacun une sonotrode et un fourreau, disposés autour de la jante de rotor, lesdits ensembles acoustiques étant aptes à se déplacer selon une direction axiale de la jante de rotor.
  • Les différents éléments de l'installation sont agencés de sorte qu'aucune bille ne peut bloquer lesdits éléments susceptibles de se déplacer. En outre, la sonotrode et le fourreau comprenant les moyens d'obturation, ont une géométrie adaptée à la forme de la cavité à traiter. En particulier, la surface vibrante est de forme complémentaire à l'espace laissé par l'embouchure et les moyens d'obturation sont formés de manière à bien obturer les ouvertures de ladite cavité.
  • Avantageusement, les deuxièmes moyens de déplacement sont susceptibles de déplacer ensemble les moyens d'obturation et la sonotrode.
  • Les premiers moyens de déplacement et les deuxièmes moyens de déplacement sont avantageusement aptes à être commandés simultanément.
  • Au départ du traitement, le fourreau et la sonotrode sont placés dans une position intermédiaire dans laquelle l'espace engendré par les moyens d'obturation dudit fourreau et la surface vibrante de ladite sonotrode constitue un réservoir pour la dose de billes. Puis, ledit fourreau et ladite sonotrode supportant la dose de billes sont déplacés conjointement à l'aide d'un même déplacement. Enfin, la sonotrode et/ou les moyens d'obturation sont susceptibles d'être déplacés individuellement, selon la géométrie de la cavité à traiter jusqu'à ce que respectivement la surface vibrante obture l'embouchure de la cavité et que les moyens d'obturation obturent les ouvertures de la cavité.
  • Avantageusement, l'installation comporte des moyens de support pour supporter au moins une pièce à traiter et des moyens d'entraînement desdits moyens de support pour amener pas à pas une cavité au-dessus de la sonotrode.
  • L'installation comprend avantageusement des moyens pour chasser la dose de billes de la surface vibrante vers un réservoir.
  • Ces moyens simples, permettent de chasser la dose de bille au cours d'un traitement si nécessaire, ou à la fin de celui-ci, soit pour rafraîchir les billes, soit pour les remplacer.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'une jante de rotor,
    • la figure 2 est une vue frontale d'une aube de soufflante disposée dans une cavité axiale formée à la périphérie de la jante de rotor,
    • la figure 3 est une coupe axiale de l'installation, le fourreau et la sonotrode étant placés en position haute de grenaillage,
    • la figure 4 est une vue en perspective du fourreau contenant la sonotrode placée en position haute de grenaillage dans ledit fourreau,
    • la figure 5 est une coupe de la figure 3 selon la ligne V-V,
    • la figure 6 est une coupe du fourreau contenant la sonotrode, dans sa position intermédiaire, et
    • la figure 7 est une coupe du fourreau contenant la sonotrode, dans sa position basse.
  • La figure 1 montre une jante de rotor 1 comportant une pluralité d'alvéoles 2 sensiblement axiales, formées à la périphérie de la jante de rotor 1 et régulièrement espacées autour de l'axe de rotation 1A de la jante de rotor. Ces alvéoles 2 présentent une ouverture frontale 3 à chaque extrémité. Ces alvéoles 2 sont en forme de queue d'aronde et présentent une embouchure 2A ouverte radialement vers l'extérieur et de forme sensiblement rectiligne afin de permettre le montage des pieds d'aube 4 sensiblement en forme de queue d'aronde des aubes de soufflante 6. Les alvéoles 2 peuvent être rectilignes ou curvilignes.
  • Chaque pied d'aube 4 est monté axialement par coulissement dans une alvéole 2. Entre le pied d'aube 4 et le fond de la l'alvéole 2 peut être engagée une cale (non représentée) qui maintient le pied d'aube 4 en appui contre les parois de la l'alvéole 2 correspondante.
  • La figure 2 montre que l'appui entre les parois de la l'alvéole 2 et le pied d'aube 4 se traduit par deux lignes de contact 2B.
  • Le but de l'invention est de proposer un procédé et une installation pour mettre en précontrainte de compression la paroi 2C de chaque alvéole 2 et en particulier les zones des deux lignes de contact 2B, de manière à augmenter la résistance à l'usure de ces lignes de contact 2B provoquée par le frottement entre le pied d'aube 4 et la paroi de l'alvéole 2 et ainsi augmenter la résistance en fatigue de la jante de rotor 1.
  • Les figures 3 et 5 montrent un exemple d'installation utilisée pour la mise en oeuvre du procédé dans laquelle un seul ensemble acoustique est utilisé, ledit ensemble acoustique étant susceptible de se déplacer verticalement. L'ensemble acoustique comporte essentiellement une sonotrode 8 disposée dans un fourreau 16 équipé de joues d'obturation 14. L'installation est positionnée en dessous de la jante de rotor 1. La sonotrode 8, ainsi que le fourreau 16 sont placés dans une position haute de grenaillage, comme représentés sur la figure 3. Dans cette position haute de grenaillage, la sonotrode 8 obture de préférence l'embouchure 2A et les joues d'obturation 14 formées sur le fourreau 16 obturent les deux ouvertures 3.
  • Des billes 10 d'un diamètre compris entre 0,8mm et 5mm, préférentiellement égal à 1mm, sont projetées par la surface vibrante 8A orientée vers le haut de la sonotrode 8 dans l'enceinte 12 délimitée par la paroi 2C, la surface vibrante 8A et les joues d'obturation 14. La surface vibrante 8A est excitée par un générateur de vibrations 18, par exemple à quartz, afin de créer un brouillard de billes 10 dans l'enceinte 12.
  • Le jeu e1 ménagé entre la sonotrode 8 et le fourreau 16 est inférieur au diamètre des billes 10, de sorte qu'aucune bille 10 ne peut passer entre la surface vibrante 8A et le fourreau 16.
  • En référence aux figures 3 à 5, la surface vibrante 8A, est sensiblement rectangulaire et a une longueur L1 sensiblement égale à la longueur L2 de l'alvéole 2 mesurée axialement. La sonotrode 8 est en position haute de grenaillage dans le fourreau 16 qui borde la surface vibrante 8A. Les joues d'obturation 14 sont de forme simple, par exemple rectangulaire, afin de masquer intégralement les ouvertures 3. La largeur de la surface vibrante 8A est sensiblement égale à la largeur de l'embouchure 2A.
  • La figure 5 montre que l'alvéole 2 est de forme concave avec des portions de paroi 2'C qui divergent à partir de l'embouchure 2A. Dans l'alvéole 2 on a introduit un déflecteur 15 porté par les joues d'obturation 14. Ledit déflecteur 15 est triangulaire avec des côtés sensiblement parallèles aux portions de paroi 2'C et au fond de l'alvéole. Il permet notamment d'atténuer l'effet du grenaillage du fond de l'alvéole et d'augmenter le grenaillage des parois 2'C.
  • Le jeu e2 ménagé entre la surface vibrante 8A de la sonotrode 8 et l'embouchure 2A est inférieur au diamètre des billes 10 de sorte qu'aucune bille 10 ne peut sortir hors de l'enceinte 12.
  • Si la surface vibrante 8A n'obture pas l'embouchure au cours du grenaillage, un troisième jeu e3 compris entre une extrémité 16A du fourreau 16 et l'embouchure 2A permet d'assurer l'étanchéité de l'enceinte 12.
  • Une première glissière 20 permet d'effectuer les déplacements verticaux de la sonotrode 8 en faisant coulisser ladite sonotrode 8 dans le fourreau 16. Une deuxième glissière 22, portée par un bâti 24, permet quant à elle de déplacer sensiblement verticalement à la fois la sonotrode 8 et le fourreau 16. Des moyens de commande (non représentés) permettent de commander ladite première glissière 20 et ladite seconde glissière 22.
  • La première glissière 20 peut être portée soit par la deuxième glissière 22, comme indiqué sur la figure 5, soit par le bâti 24, auquel cas la commande des deux glissières 20 et 22 doit être synchronisée pour monter ensemble la sonotrode 8 et le fourreau 16 vers la position haute de grenaillage.
  • Avant de débuter l'opération de traitement d'une alvéole axiale 2, la sonotrode 8 est placée dans une position intermédiaire dans le fourreau 16, position dans laquelle l'espace délimité par le fourreau 16 et la surface vibrante 8A, constitue un récipient 26 qui permet de contenir la dose de billes 10 qui est déposée sur la surface vibrante 8A, comme représenté sur la figure 6.
  • Après avoir fixé la jante de rotor 1 par des moyens de maintien (non représentés), on amène une première alvéole 2 en regard de la sonotrode 8, en faisant tourner la jante de rotor 1 autour de son axe de rotation 1A à l'aide de moyens d'entraînement (non représentés). Les moyens d'entraînement comportent par exemple un moteur pas à pas.
  • On déplace la sonotrode 8 et le fourreau 16 vers leur position haute de grenaillage, puis, on procède au grenaillage de la première alvéole 2 en actionnant le générateur de vibrations 18. Dès que le grenaillage de la première alvéole 2 est terminé, la sonotrode 8 est dégagée de l'embouchure 2A vers sa position intermédiaire, puis on amène une deuxième alvéole 2 en regard de la sonotrode 8, en faisant tourner la jante de rotor 1 d'un angle égal à celui séparant deux alvéoles axiales consécutives 2 autour de son axe de rotation 1A, et ainsi de suite jusqu'à ce que le traitement de l'ensemble des alvéoles axiales 2 formées sur la jante de rotor 1 soit terminé.
  • A la fin du traitement, ou à la demande, la sonotrode 8 est retirée vers sa position basse, représentée figure 7, dans laquelle on procède au dégagement de la dose de billes 10. Les billes 10 sont par exemple soufflées de la surface 8A à l'aide d'une soufflette 28 au travers de lumières 30 formées dans le fourreau 16 et récupérées dans un réservoir 32. Lesdites billes 10 peuvent ensuite être rafraîchies ou bien remplacées en vue d'un traitement ultérieur.
  • Il est à noter que la sonotrode 8 peut être déplacée selon une direction oblique sans sortir du cadre de l'invention. Ce qui compte c'est qu'il y ait au moins une bille 10 dans le récipient 26 au contact de la surface 8A lors de la mise en route de la sonotrode 8 afin d'amorcer la formation du brouillard de billes.

Claims (14)

  1. Procédé de traitement de surface et de mise en précontrainte de compression par grenaillage de la paroi (2C) d'au moins une cavité oblongue (2) formée dans une pièce (1), ladite cavité (2) débouchant à l'extérieur par une embouchure latérale (2A), et ayant deux extrémités susceptibles de présenter des ouvertures frontales (3),
    caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes :
    a) on place une dose de billes (10) d'un diamètre déterminé sur une surface vibrante (8A) d'une sonotrode (8) préalablement disposée dans une position intermédiaire dans un fourreau (16) entourant ladite surface vibrante (8A) et comportant des moyens d'obturation (14) susceptibles d'obturer les ouvertures frontales (3) de ladite cavité (2),
    b) on place l'embouchure latérale (2A) de la cavité (2) en regard de ladite sonotrode (8),
    c) on déplace sensiblement verticalement et ensemble, ladite sonotrode (8) supportant la dose de billes (10) et ledit fourreau vers une position haute de grenaillage dans laquelle les moyens d'obturation (14) obturent les ouvertures frontales (3) de la cavité (2) et dans laquelle la sonotrode, disposée en regard de l'embouchure latérale (2A), délimite, avec le fourreau (16), les moyens d'obturation (14) et la cavité, une enceinte (12) étanche aux billes (10),
    d) on déplace sensiblement verticalement la sonotrode (8) par rapport au fourreau (16), afin que la surface vibrante (8A) obture l'embouchure (2A), et
    e) on procède au grenaillage par ultrasons de la paroi (2C) de la cavité (2), en générant un brouillard de billes (10) dans ladite enceinte (12), au moyen de la sonotrode (8) excitée par des moyens de production d'oscillations ultrasonores (18).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, après avoir grenaillé la paroi (2C) d'une cavité (2), on déplace la sonotrode (8) vers sa position intermédiaire dans le fourreau (16), on remplace la cavité traitée par une autre cavité (2) à traiter, on déplace la sonotrode (8) vers sa position de grenaillage et on procède au grenaillage par ultrasons de la paroi (2C) de l'autre cavité à traiter.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, après avoir grenaillé la paroi (2C) d'une cavité (2), on remplace la cavité (2) traitée par une autre cavité (2) à traiter, et on procède au grenaillage par ultrasons de la paroi (2c) de l'autre cavité (2) à traiter.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, après avoir grenaillé la paroi (2C) d'une cavité (2), on déplace ensemble la sonotrode (8) et le fourreau (16) vers une position basse, on remplace la cavité traitée par une autre cavité à traiter, on déplace ensemble la sonotrode (8) et le fourreau (16) vers la position haute de grenaillage, et on procède au grenaillage par ultrasons de la paroi (2C) de l'autre cavité à traiter.
  5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, après avoir grenaillé la paroi (2C) d'une cavité (2), on déplace la sonotrode (8) vers sa position intermédiaire dans le fourreau (16), on déplace ensemble la sonotrode (8) et le fourreau (16) vers une position basse, on remplace la cavité traitée par une autre cavité à traiter, on déplace ensemble la sonotrode (8) et le fourreau (16) vers la position haute de grenaillage, on déplace sensiblement verticalement la sonotrode par rapport au fourreau (16) afin que la surface vibrante (8A) obture l'embouchure (2A) et on procède au grenaillage par ultrasons de la paroi (2C) de l'autre cavité à traiter.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, destiné à traiter une pièce circulaire, une jante de rotor (1) par exemple comportant une pluralité de cavités axiales (2) formées à la périphérie de ladite jante de rotor (1) et présentant des portions de parois (2'C) qui divergent à partir de chaque embouchure, caractérisé par le fait que l'on fait tourner pas à pas la jante de rotor (1) autour de son axe de rotation (1A) disposée à l'horizontale de manière à amener successivement chaque cavité axiale (2) en regard de la sonotrode (8) après le traitement d'une cavité.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on place un déflecteur (15) dans la cavité afin de favoriser le grenaillage des flancs internes de l'embouchure latérale (2A).
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'on utilise une dose de billes (10) dont le diamètre est supérieur à 0,8 mm.
  9. Installation pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle comporte
    une sonotrode (8) disposée dans un fourreau (16) équipé de moyens d'obturation (14) susceptibles d'obturer les couvertures frontales (3) d'une cavité (2), ladite sonotrode (8) étant susceptible de projeter des billes (10) d'un diamètre déterminé dans un enceinte (12) délimitée par la paroi (2C) de la cavité (2), la surface vibrante (8A) de ladite sonotrode (8), le fourreau (16) et les moyens d'obturation (14)
    des moyens de production d'oscillations ultrasonores (18) susceptibles d'exciter ladite sonotrode (8),
    des premiers moyens (20) pour déplacer sensiblement verticalement ladite sonotrode (8), et des deuxièmes moyens (22) pour déplacer sensiblement verticalement ledit fourreau (16),
    un premier jeu (e1) inférieur au diamètre des billes (10) étant ménagé entre ladite sonotrode (8) et ledit fourreau (16), et
    un deuxième jeu (e2) inférieur au diamètre des billes (10) étant ménagé entre la surface vibrante (8A) disposée dans l'embouchure de la cavité (2) et ladite embouchure (2A).
  10. Installation selon la revendication 9, caractérisée par le fait que un troisième jeu (e3) inférieur au diamètre des billes (10) est ménagé entre une extrémité (16A) du fourreau (16) et la pièce.
  11. Installation selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisée par le fait que les deuxièmes moyens de déplacement (22) sont susceptibles de déplacer ensemble les moyens d'obturation (14) et la sonotrode (8).
  12. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée par le fait que les premiers moyens de déplacement (20) et les deuxièmes moyens de déplacement (22) sont aptes à être commandés simultanément.
  13. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens de support pour supporter au moins une pièce (1) à traiter et des moyens d'entraînement desdits moyens de support pour amener pas à pas une cavité (2) au-dessus de la sonotrode (8).
  14. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (28) pour chasser la dose de billes (10) de la surface vibrante (8A) vers un réservoir (32).
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