FR3106676A1

FR3106676A1 - Optimization of a method for determining shot peening parameters by learning

Info

Publication number: FR3106676A1
Application number: FR2000709A
Authority: FR
Inventors: Jawad BADREDDINE; Julio RENAUD Pierre
Original assignee: Safran SA
Current assignee: Safran SA
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2040-01-24
Also published as: WO2021148761A1; FR3106676B1

Abstract

L’invention concerne un procédé comprenant les étapes suivantes : a) Fournir les spécifications de grenaillage de la pièce comprenant au moins les zones de la pièce à grenailler ; b) Fournir un objet tridimensionnel de la pièce, modélisé par éléments finis à l’aide d’un maillage tridimensionnel de la pièce ; c) Déterminer une ou plusieurs combinaisons de valeurs d’intensité de grenaillage et de taux de recouvrement pour chaque zone ; Figure à publier avec l’abrégé : figure 1The invention relates to a method comprising the following steps: a) Providing the shot peening specifications of the part comprising at least the areas of the part to be shot peened; b) Provide a three-dimensional object of the part, modeled by finite elements using a three-dimensional mesh of the part; c) Determine one or more combinations of blasting intensity and coverage rate values for each zone; Figure to be published with the abstract: figure 1

Description

Optimization of a method for determining shot peening parameters by learning

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

L’invention porte sur les opérations de grenaillage de pièces destinées au domaine de l’aéronautique, et en particulier sur l’optimisation du paramétrage des machines de grenaillage.The invention relates to the operations of shot peening of parts intended for the field of aeronautics, and in particular to the optimization of the setting of shot blasting machines.

Etat de la technique antérieureState of the prior art

Le grenaillage de précontrainte est largement utilisé dans le domaine de l’aéronautique. Il s’agit d’un traitement mécanique de surface également considéré comme un procédé de renforcement mécanique.Shot peening is widely used in the aerospace industry. This is a mechanical surface treatment also considered a mechanical strengthening process.

Cette opération consiste à déformer plastiquement une couche superficielle de la surface d’une pièce en projetant des billes à grande vitesse. Lors de l’impact, chaque bille forme un renfoncement local à la surface de la pièce. Les opérations de grenaillage ont les effets techniques suivants:
-améliorer la durée de vie en fatigue des pièces industrielles traitées,
- compenser des abattements de durée de vie induits par les traitements de surface des pièces,
- homogénéiser l’état de surface usinées des pièces.This operation consists in plastically deforming a surface layer of the surface of a part by projecting balls at high speed. Upon impact, each ball forms a local recess on the surface of the part. Shot blasting operations have the following technical effects:
-improve the fatigue life of treated industrial parts,
- compensate for the reduction in service life induced by the surface treatments of the parts,
- homogenize the machined surface condition of the parts.

Afin que l’opération de grenaillage induise des propriétés homogènes en surface de la pièce traitée, la surface doit être entièrement recouverte par les impacts de billes. Les meilleurs résultats sont obtenus avec une grenaille homogène (par exemple en acier dur trempé et revenu dont la dureté doit être supérieure à celle des pièces traitées) projetée le plus perpendiculairement possible à la surface à traiter. Il est connu d’utiliser également des billes en verre ou céramique, ces billes étant également appelées grenaille.In order for the shot peening operation to induce homogeneous surface properties of the treated part, the surface must be completely covered by the impacts of balls. The best results are obtained with a homogeneous shot (for example in hardened and tempered steel, the hardness of which must be greater than that of the treated parts) projected as perpendicularly as possible to the surface to be treated. It is known to also use glass or ceramic balls, these balls also being called shot.

Dans le domaine de l’aéronautique, le grenaillage de précontraintes s’applique couramment sur des pièces industrielles métalliques complexes telles que des aubes, des disques turbine alvéolés, des disques aubagés monoblocs, des arbres de turbine, des composants de trains d’atterrissage, des roues, pignons.In the field of aeronautics, shot peening of prestressing is commonly applied to complex metal industrial parts such as blades, honeycombed turbine discs, one-piece bladed discs, turbine shafts, landing gear components, wheels, pinions.

L’intensité de grenaillage est quantifiée en Almen selon la méthode Almen.The blasting intensity is quantified in Almen according to the Almen method.

La détermination des paramètres d’un procédé de grenaillage pour une pièce industrielle complexe, c’est-à-dire des paramètres entrés en machine, comporte plusieurs étapes.The determination of the parameters of a shot peening process for a complex industrial part, that is to say the parameters entered into the machine, involves several steps.

La première étape consiste à analyser la spécification au plan propre à la pièce à traiter par le procédé de grenaillage. Ce document, réalisé par des ingénieurs, comprend les informations relatives au grenaillage de la pièce, par exemple:
- les zones de la pièce doivent être grenaillées (par conséquent quelles zones ne doivent pas être grenaillées),
- le type de grenaille devant être utilisé,
- l’intensité Almen à utiliser pour chacune des zones, et
- le taux de recouvrement pour chacune des zones à grenailler.The first step is to analyze the specification on the plan specific to the part to be treated by the shot peening process. This document, produced by engineers, includes information relating to the shot peening of the part, for example:
- the areas of the part must be shot blasted (therefore which areas should not be shot blasted),
- the type of shot to be used,
- the Almen intensity to be used for each of the zones, and
- the coverage rate for each of the areas to be shot blasted.

La deuxième étape consiste à choisir de premiers paramètres machines. Cette étape est généralement effectuée par des spécialistes, capable de déterminer, par expérience, les paramètres machines pouvant être utilisés pour respecter les spécifications au plan de la pièce.The second step consists in choosing the first machine parameters. This step is generally carried out by specialists, able to determine, by experience, the machine parameters that can be used to meet the specifications in the plan of the part.

Une troisième étape consiste à mesurer, suite au grenaillage de la pièce, les grandeurs suivantes:
- recouvrement et intensité du grenaillage pour chacune des zones;
- distorsions de la pièce induite.A third step consists in measuring, following the shot blasting of the part, the following quantities:
- coverage and intensity of shot blasting for each of the zones;
- distortions of the induced part.

Ce procédé, bien que ne représentant pas de difficultés particulières, s’appuie uniquement sur l’expertise de spécialistes de grenaillage, de leurs essais sur des pièces et sur des mannequins, ce qui pose un problème évident de reproductibilité puisque l’opération dépend d’un opérateur. Par ailleurs, ceci peut se révéler problématique, notamment lorsque ces spécialistes quittent les entreprises.This process, although not presenting any particular difficulties, relies solely on the expertise of shot blasting specialists, their tests on parts and on dummies, which poses an obvious problem of reproducibility since the operation depends on 'an operator. Moreover, this can be problematic, especially when these specialists leave companies.

Egalement, certaines exigences, en particulier celles liées aux contraintes résiduelles, au taux de recouvrement, à la rugosité surfacique, ou encore aux tolérances dimensionnelles de la pièce, ne peuvent être contrôlées avant que la pièce ne soit soumise à un procédé de grenaillage. Le contrôle de ces exigences ne peut ainsi être fait quea posteriori, nécessitant donc plusieurs itérations pour trouver les paramètres machines optimaux au regard des exigences des spécifications au plan de la pièce.Also, certain requirements, in particular those related to residual stresses, to the coverage rate, to surface roughness, or to the dimensional tolerances of the part, cannot be controlled before the part is subjected to a shot peening process. The control of these requirements can thus only be done a posteriori , thus requiring several iterations to find the optimal machine parameters with regard to the requirements of the specifications at the plan of the part.

En outre, la complexité géométrique de certaines zones à grenailler (par exemple des alvéoles dans un disque, perçages, diamètre interne d’arbres de transmission de puissance…) peut rendre le contrôle du grenaillage (intensité Almen, recouvrement, rugosité, contraintes résiduelles) difficile, voire impossible, dans ces zones.In addition, the geometric complexity of certain areas to be blasted (for example cells in a disc, holes, internal diameter of power transmission shafts, etc.) can make blasting control (Almen intensity, overlap, roughness, residual stresses) difficult, if not impossible, in these areas.

Il apparait assez vite que les paramètres de grenaillage sélectionnés ne sont pas nécessairement les paramètres optimaux pour les opérations de grenaillages souhaités. Le choix des paramètres optimaux nécessiterait beaucoup de temps pour réaliser des essais de grenaillage avec l’ensemble des combinaisons de paramètres possibles et la réalisation de mesures (par exemple de contraintes résiduelles, de dimensions de la pièce, etc.) apèrs les opérations de grenaillage pour sélectionner la combinaison de paramètres respectant le mieux les spécifications de grenaillage.It quickly becomes apparent that the selected blasting parameters are not necessarily the optimal parameters for the desired blasting operations. The choice of the optimal parameters would require a lot of time to carry out shot blasting tests with all the possible combinations of parameters and to carry out measurements (for example of residual stresses, dimensions of the part, etc.) after the shot blasting operations. to select the combination of parameters that best meet the shot peening specifications.

Le présent document vise, dans un premier temps, à limiter les tests de grenaillage, permettant de déduire les bons paramètres de la grenailleuse permettant un grenaillage en accord avec spécifications au plan de la pièce, et de proposer une solution permettant de déterminer les paramètres optimaux pour réaliser un grenaillage optimal de la pièce. Un autre objectif de l’invention est de proposer une solution permettant de capitaliser le savoir faires relatif au choix de paramètres machines pour le grenaillage.This document aims, initially, to limit the shot blasting tests, allowing to deduce the good parameters of the shot blasting machine allowing a shot blasting in accordance with specifications in the plan of the part, and to propose a solution making it possible to determine the optimal parameters. to achieve optimal shot peening of the part. Another objective of the invention is to provide a solution that makes it possible to capitalize on the know-how relating to the choice of machine parameters for shot peening.

Plus globalement, le présent document a pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique aux inconvénients de la technique actuelle exposée ci-dessus.More generally, the aim of this document is to provide a simple, effective and economical solution to the drawbacks of the current technique described above.

Présentation de l’inventionPresentation of the invention

A cette fin, il est proposé un procédé d’optimisation de paramètres de grenaillage par apprentissage pour une pièce, le procédé comprenant les étapes suivantes :
a) Fournir les spécifications de grenaillage de la pièce comprenant au moins les zones de la pièce à grenailler, et pour chacune de ces zones, une gamme de valeurs d’intensité de grenaillage, une gamme de valeurs de taux de recouvrement et une gamme de valeurs de distance de débordement maximum ;
b) Fournir un objet tridimensionnel de la pièce, modélisé par éléments finis à l’aide d’un maillage tridimensionnel de la pièce ;
c) Déterminer une ou plusieurs combinaisons de valeurs d’intensité de grenaillage et de taux de recouvrement pour chaque zone ;
Pour chaque combinaison:
d) calculer un profil de contraintes résiduelles à partir de valeurs d’intensité I de grenaillage et de taux de recouvrement C, à l’aide d’une deuxième base de données ;
e) Calculer un tenseur de contraintes résiduelles à partir du profil de contraintes résiduelles et en fonction de la distance z à la surface la plus proche ;
f) Calculer, en chaque point du maillage tridimensionnel, la distorsion induite, après un équilibrage statique de la pièce, à partir du tenseur de contraintes résiduelles et de l’équilibrage statique ;
g) Sélectionner les combinaisons, pour chaque zone, pour lesquelles les distorsions induites en chaque point du maillage sont conformes à des tolérances dimensionnelles de la pièce ;To this end, a method is proposed for optimizing shot peening parameters by learning for a part, the method comprising the following steps:
a) Provide the shot peening specifications of the part including at least the areas of the part to be shot blast, and for each of these areas, a range of shot peening intensity values, a range of coverage rate values and a range of maximum overflow distance values;
b) Provide a three-dimensional object of the part, modeled by finite elements using a three-dimensional mesh of the part;
c) Determine one or more combinations of shot peening intensity and coverage rate values for each zone;
For each combination:
d) calculate a profile of residual stresses on the basis of shot-blasting intensity I and coverage rate C values, using a second database;
e) Calculate a residual stress tensor from the residual stress profile and as a function of the distance z to the nearest surface;
f) Calculate, at each point of the three-dimensional mesh, the induced distortion, after a static balancing of the part, from the tensor of residual stresses and from the static balancing;
g) Select the combinations, for each zone, for which the distortions induced at each point of the mesh conform to the dimensional tolerances of the part;

Pour chaque combinaison sélectionnée:
h) Déterminer les paramètres de la grenailleuse ;
i) Simuler le grenaillage avec les paramètres de la grenailleuse des combinaisons sélectionnées, pour chaque zone, sur l’objet modélisé tridimensionnel de la pièce ;
j) Sélectionner, pour chaque zone, la combinaison présentant le temps de grenaillage le plus court ;
k) Vérifier que les déformations distorsions induites suite à la simulation de grenaillage sur l’objet modélisé tridimensionnel de la pièce est conforme aux tolérances dimensionnelles de la pièce.For each selected combination:
h) Determine the parameters of the shot blasting machine;
i) Simulate shot blasting with the shot blasting machine parameters of the selected combinations, for each zone, on the three-dimensional modeled object of the part;
j) Select, for each zone, the combination with the shortest blasting time;
k) Check that the deformations distortions induced following the shot peening simulation on the three-dimensional modeled object of the part comply with the dimensional tolerances of the part.

Ce procédé, pouvant être destiné à être mis en œuvre sur un ordinateur, propose une méthode d’apprentissage permettant par simulation d’optimiser la détermination de gammes de paramétrage des machines de grenaillage et ceux à partir des spécifications au plan de la pièce à grenaillage, d’une première et d’une deuxième base de données.This method, which can be intended to be implemented on a computer, proposes a learning method allowing by simulation to optimize the determination of the parameterization ranges of the shot blasting machines and those from the specifications on the plane of the shot peening part. , a first and a second database.

Contrairement à la technique antérieure, il est possible par simulation de connaitre, les effets induits par les opérations de grenaillage sur la pièce traitée. Ainsi, il est possible de déterminer si les paramètres choisis sont conformes aux exigences explicités dans les spécifications au plan de la pièce, notamment les exigences relatives à l’intensité Almen à laquelle a été soumise la pièce, aux distorsions, aux contraintes résiduelles, au taux de recouvrement, à la rugosité surfacique, ou encore aux tolérances dimensionnelles de la pièce.Unlike the prior art, it is possible by simulation to know the effects induced by the shot peening operations on the treated part. Thus, it is possible to determine whether the parameters chosen comply with the requirements explained in the specifications in the plan of the part, in particular the requirements relating to the Almen intensity to which the part has been subjected, to the distortions, to the residual stresses, to the coverage rate, surface roughness, or dimensional tolerances of the part.

La simulation de l’ensemble des paramètres permet également de pouvoir sélectionner les paramètres optimums eu regard des exigences explicités dans les spécifications au plan de la pièce.The simulation of all the parameters also makes it possible to select the optimum parameters with regard to the requirements explained in the specifications on the part plan.

Ce procédé permet donc de valider par calculs et simulation que les exigences de la spécification au plan de la pièce sont respectées en tout point de la pièce, et ceci avant de faire un essai réel sur la pièce. Cela permet une économie de temps non négligeable, dès lors que les essais réels sur la pièce sont réalisés avec des paramètres de grenaillage de la grenailleuse validés par simulation. Ainsi, les essais réels sur la pièce consistent en une étape de validation des paramètres déterminés par le procédé.This process therefore makes it possible to validate by calculations and simulation that the requirements of the specification in terms of the part are respected at all points of the part, and this before carrying out a real test on the part. This allows a significant saving of time, since the actual tests on the part are carried out with the shot blasting parameters of the shot blasting machine validated by simulation. Thus, the actual tests on the part consist of a step of validating the parameters determined by the process.

Le choix des paramètres optimums vise à déterminer dans l’ensembles des gammes de grenaillages sélectionnés, dans quelle mesures ces gammes peuvent être mise en œuvre sur la grenailleuse, et le temps de cycle de la grenailleuse avec de tels paramètres.The choice of optimum parameters aims to determine in all the selected shot blasting ranges, to what extent these ranges can be implemented on the shot blasting machine, and the cycle time of the shot blasting machine with such parameters.

Ainsi, ce procédé permet de choisir les meilleurs paramètres de la grenailleuse et donc les meilleures stratégies de grenaillage, tout en assurant des distorsions réduites de la pièce suite au grenaillage. Ainsi pour chacune des zones à grenailler de la pièce, on s’assure que les paramètres optimums sont appliqués. Ce procédé permet de traduire des exigences de dimensionnement du bureau d’études (par exemple les contraintes résiduelles requises, etc.) en des paramètres de grenailleuse optimaux. Ainsi ce procédé permet de prendre en compte les distorsions induites par le grenaillage plus tôt, en particulier lors du dimensionnement des pièces. Il s’agit donc de permettre d’augmenter la durée de vie et améliorer les performances de ces pièces.Thus, this process makes it possible to choose the best parameters of the shot blasting machine and therefore the best shot blasting strategies, while ensuring reduced distortions of the part following shot blasting. Thus, for each of the areas to be shot peened in the part, we make sure that the optimum parameters are applied. This process translates design office sizing requirements (eg required residual stresses, etc.) into optimal shot blast parameters. Thus, this method makes it possible to take into account the distortions induced by the earlier shot peening, in particular during the dimensioning of the parts. It is therefore a question of making it possible to increase the lifespan and improve the performance of these parts.

Ce procédé permet également d’augmenter la productivité, en choisissant des paramètres de grenailleuse de réduisant le temps d’occupation de la grenailleuse par pièce et les essais sur pièces, ces derniers étant requis en nombre pour la mise en production d’une gamme.This process also helps increase productivity, by choosing shot blast settings that reduce shot blasting machine occupancy time per part and part testing, the latter being required in number to bring a line into production.

Il peut également être prévu, pour chaque pièce produite en série, de conserver les paramètres de grenaillage, permettant ainsi une capitalisation et une pérennisation du savoir-faire en termes d’opération de grenaillage.Provision can also be made, for each part produced in series, to retain the shot blasting parameters, thus enabling the capitalization and perpetuation of know-how in terms of the shot blasting operation.

Ce procédé permet en outre de réduire l’utilisation de la machine de grenaillage et le nombre d’essais sur pièces pour déterminer les paramètres de grenaillage requis pour la mise en production d’une série de pièces.This process further reduces the use of the shot blasting machine and the number of part tests to determine the shot blasting parameters required to put a series of parts into production.

Bien entendu, ce procédé est applicable au grenaillage de tout type de pièces en alliage métallique.Of course, this process is applicable to the shot blasting of any type of metal alloy parts.

Par ailleurs, les spécifications de grenaillage utilisé dans le procédé peuvent comprendre un ou plusieurs des éléments suivants :
i. des parties de la pièce à grenailler ;
ii. des parties de la pièce interdites au grenaillage ;
iii. des parties de la pièce pour lesquelles le grenaillage est admissible;
iv. le type de grenaille ;
v. des caractéristiques mécaniques et dimensionnelles de la grenaille ;
vi. une plage d’intensité de grenaillage pour chacune des parties à grenailler ;
vii. une plage de taux de recouvrement minimum et/ maximum pour chacune des parties à grenailler ;
viii. profil de contraintes résiduelles minimal ;
ix. rugosité surfacique maximum admissible ;
x. des tolérances dimensionnelles de la pièce.Additionally, the shot peening specifications used in the process may include one or more of the following:
i. parts of the part to be blasted;
ii. parts of the part prohibited from shot blasting;
iii. parts of the part for which shot blasting is admissible;
iv. the type of shot;
v. mechanical and dimensional characteristics of the shot;
vi. a range of blasting intensity for each of the parts to be blasted;
vii. a range of minimum and / maximum coverage rates for each of the parts to be shot blasted;
viii. minimal residual stress profile;
ix. maximum permissible surface roughness;
x. dimensional tolerances of the part.

Ces spécifications sont propres à chaque type de pièces. En effet, en fonction de leur condition d’utilisation, les opérations de grenaillage des pièces diffèrent. Les exigences devant être remplies par les pièces obtenues suite au grenaillage sont des données d’entrées du procédé, de sorte que ces exigences sont prises en considération lors de la sélection de paramètres machines, puis suite à la simulation de ces paramètres machine sur un modèle tridimensionnel de la pièce pour s’assurer que certaines des exigences (par exemple, le profil des contraintes résiduelles minimal, les tolérances dimensionnelles de la pièce et la rugosité surfacique admissible) sont respectées.These specifications are specific to each type of part. Indeed, depending on their condition of use, the operations of shot peening of the parts differ. The requirements to be fulfilled by the parts obtained as a result of the shot peening are input data to the process, so these requirements are taken into account when selecting machine parameters and then following the simulation of these machine parameters on a model. three-dimensional workpiece to ensure that some of the requirements (for example, minimum residual stress profile, part dimensional tolerances and allowable surface roughness) are met.

Les zones à grenailler peuvent être divisées en sous-zones pour lesquelles les étapes c) à j) sont appliquées.The areas to be blasted can be divided into sub-areas for which steps c) to j) are applied.

Il s’agit donc de définir une ou plusieurs zones. Chacune des zones est à grenailler avec un même masque et avec un débordement admissible et pour laquelle est associé une plage d’intensité Almen et de recouvrement admissibles. Il s’agit de diviser les zones à grenailler en zones compatible avec la grenailleuse.It is therefore a matter of defining one or more zones. Each of the zones is to be shotblasted with the same mask and with an admissible overflow and for which an admissible Almen intensity and overlap range is associated. This involves dividing the areas to be shot blast into areas compatible with the shot blast machine.

L’étape b) peut comprendre en outre les étapes suivantes:
- Réaliser un maillage bidimensionnel de la surface de l’objet modélisé de la pièce.Step b) can further comprise the following steps:
- Carry out a two-dimensional mesh of the surface of the modeled object of the part.

L’étape k) peut comprendre les étapes suivantes:
- Calculer pour chaque point du maillage tridimensionnel par éléments finis de l’étape b), la distance z à la surface la plus proche;
- Calculer pour chaque point du maillage bidimensionnel le profil de contraintes résiduelles selon z à partir de la combinaison de paramètres de la grenailleuse;
- Calculer le tenseur de contraintes résiduelles initial pour chaque point de maillage, en fonction de la combinaison de paramètres de la grenailleuse;
- Calculer l’équilibrage statique de la pièce par éléments finis à partir l’objet modélisé tridimensionnel de la pièce et de propriétés élastiques d’un matériau constitutif de la pièce;
- Calculer, pour chaque point du maillage tridimensionnel, la distorsion induite, après un équilibrage statique de la pièce, à partir du tenseur de contraintes résiduelles et de l’équilibrage statique.Step k) can include the following steps:
- Calculate for each point of the three-dimensional finite element mesh of step b), the distance z to the nearest surface;
- Calculate for each point of the two-dimensional mesh the profile of residual stresses according to z from the combination of parameters of the shot blasting machine;
- Calculate the initial residual stress tensor for each mesh point, depending on the combination of shot blasting machine parameters;
- Calculate the static balancing of the part by finite elements from the three-dimensional modeled object of the part and elastic properties of a material constituting the part;
- Calculate, for each point of the three-dimensional mesh, the induced distortion, after a static balancing of the part, from the tensor of residual stresses and the static balancing.

Le grenaillage impliquant des distorsions et des déformations de la pièce, l’étape k) consiste en des calculs afin de déterminer pour tout point du volume de la pièce les contraintes résiduelles résultantes de l’opération de grenaillage simulée. Ces calculs participent à l’obtention d’une modélisation de la pièce déformée suite au grenaillage simulé. Le tenseur de contraintes résiduelles peut être déterminé à l’aide d’une troisième base de données, liant le tenseur de contraintes résiduelles aux paramètres de la grenailleuse. Cette troisième base de données peut également permettre la capitalisation du savoir-faire de l’entreprise.Since shot peening involves distortions and deformations of the part, step k) consists of calculations in order to determine for any point in the volume of the part the residual stresses resulting from the simulated shot blasting operation. These calculations help to obtain a model of the deformed part following the simulated shot peening. The residual stress tensor can be determined using a third database, relating the residual stress tensor to the parameters of the shot blast machine. This third database can also enable the capitalization of the company's know-how.

L’identification des profils de contraintes peut s’appuyer sur des abaques, dans lesquelles le profil de contraintes résiduelles est lié aux conditions de grenaillage. Le calcul du tenseur de contraintes résultant de l’opération de grenaillage simulé est effectué pour chaque point du maillage dans le volume de la pièce.The identification of stress profiles can be based on charts, in which the residual stress profile is related to the blasting conditions. The calculation of the stress tensor resulting from the simulated shot peening operation is carried out for each point of the mesh in the volume of the part.

La modélisation de la pièce post-grenaillage prend également en considération l’équilibrage statique de la pièce suite au grenaillage, et donc permet d’obtenir un modèle tridimensionnel, où les distorsionsinduites par le grenaillage sont ainsi prises en compte la modélisation de la pièce suite au grenaillage.The modeling of the post-shot peening part also takes into consideration the static balancing of the part following the shot peening, and therefore makes it possible to obtain a three-dimensional model, where the distortions induced by the shot peening are thus taken into account. shot peening.

Cette étape permet alors de visualiser une prédiction des déformations induites par le grenaillage avec les paramètres de grenaillage sélectionné et utilisés pour la simulation. Il est alors possible, sans réaliser de grenaillage réel, de visualiser dans quelles mesures les paramètres de grenaillage induisent des distorsions, et si celles-ci sont acceptables par rapport aux tolérances acceptables pour la pièce grenaillée.This step then makes it possible to visualize a prediction of the strains induced by the shot peening with the shot peening parameters selected and used for the simulation. It is then possible, without carrying out actual shot peening, to visualize the extent to which the shot peening parameters induce distortions, and whether these are acceptable with respect to the tolerances acceptable for the shot peened part.

En outre, l’étape c) peut utiliser un tirage statistique tel que par exemple l’algorithme de Monte-Carlo.In addition, step c) can use a statistical selection such as, for example, the Monte-Carlo algorithm.

Le présent document concerne également un programme d’ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre le procédé tel que décrit ci-dessus.This document also relates to a computer program comprising instructions for implementing the method as described above.

Un tel programme permet ainsi de simuler le grenaillage d’une pièce avec des paramètres de grenaillage choisis en adéquation avec les exigences de grenaillage propre à la pièce à grenailler, de visualiser les distorsions et les déformations géométriques de la pièce en prenant en considération le matériau constitutif de la pièce à grenailler, et de valider ou non les paramètres de grenaillage si les déformations géométriques sont comprises dans les tolérances acceptées.Such a program thus makes it possible to simulate the shot peening of a part with shot blasting parameters chosen in line with the shot peening requirements specific to the part to be shot blasted, to visualize the distortions and geometric deformations of the part taking into consideration the material. component of the part to be blasted, and whether or not to validate the blasting parameters if the geometric deformations are within the accepted tolerances.

Egalement, avant tout essai sur pièce, le programme permet de sélectionner les paramètres de grenaillage optimaux, c’est-à-dire permettant un grenaillage plus rapide, c’est-à-dire présentant un temps de grenaillage le plus court.Also, before any part test, the program makes it possible to select the optimal blasting parameters, that is to say allowing a faster blasting, that is to say having the shortest blasting time.

Ainsi, lors des essais de grenaillage sur pièce, les paramètres de la grenailleuse sont donc a priori choisis pour que le grenaillage réponde à l’ensemble des exigences au plan de la pièce, et pour que le grenaillage soit le plus rapide possible.Thus, during the shot peening tests on the part, the parameters of the shot blasting machine are therefore a priori chosen so that the shot blasting meets all the requirements in terms of the part, and so that the shot blasting is as fast as possible.

Ceci permet donc de simuler les paramètres de grenaillage et déterminer, avant de grenailler en condition réelles une pièce, si ces paramètres de grenaillage sont conformes aux spécifications de grenaillage.This therefore makes it possible to simulate the shot blasting parameters and to determine, before shot blasting a part in real conditions, whether these shot blasting parameters comply with the shot blasting specifications.

Ainsi, contrairement à l’art antérieur, le grenaillage en conditions réelle sur une pièce n’est effectué qu’avec des paramètres pouvant être, selon la simulation, en adéquation avec les spécifications de grenaillage. Cela réduit donc le nombre d’essais sur une pièce réelle, et donc réduit de fait le nombre d’itérations nécessaires pour déterminer les paramètres de grenaillages adéquats pour une pièce donnée par une personne sans expérience dans le domaine du grenaillage.Thus, unlike the prior art, shot peening in real conditions on a part is carried out only with parameters which may be, depending on the simulation, in line with the shot peening specifications. This therefore reduces the number of tests on a real part, and therefore effectively reduces the number of iterations required to determine the correct shot peening parameters for a given part by a person with no shot peening experience.

Par conséquent, il est aussi possible par le biais de ce programme, de mutualiser les connaissances relatives au grenaillage de pièces, de sorte que les personnes en charge du grenaillage de pièces peuvent s’appuyer sur l’expérience d’autres, dont les simulations de paramètres peuvent être conservées en mémoire.Therefore, it is also possible through this program to share knowledge relating to shot peening of parts, so that those in charge of shot blasting can draw on the experience of others, including simulations. parameters can be stored in memory.

Le présent document porte également sur un support de stockage de données sur lequel est enregistré le programme d’ordinateur précité.This document also relates to a data storage medium on which the aforementioned computer program is recorded.

De plus, le présent document porte sur un système de CAO comprenant un processeur couplé à une mémoire et une interface utilisateur graphique et apte à communiquer avec une grenailleuse, tel que le programme précité est enregistré en mémoireIn addition, the present document relates to a CAD system comprising a processor coupled to a memory and a graphical user interface and able to communicate with a shot blasting machine, such as the aforementioned program is stored in memory.

Brève description des figuresBrief description of the figures

représente un logigramme du procédé selon le présent document. represents a flowchart of the process according to this document.

représente un exemple de spécifications de grenaillage pour un exemple de pièce à grenailler. shows an example shot peening specification for an example shot peening part.

représente un logigramme détaillé du procédé selon le présent document et réparti sur trois parties A, B et C qui lorsqu’elles sont agencées côte à côte forment le logigramme détaillé du procédé, la partie B étant intercalée entre la partie A et la partie C. represents a detailed flowchart of the process according to this document and distributed over three parts A, B and C which when they are arranged side by side form the detailed flowchart of the process, part B being inserted between part A and part C.

dont la partie A représente une modélisation tridimensionnelle de la pièce à grenailler et la partie B représente une modélisation tridimensionnelle d’une portion de la pièce à grenailler. part A of which represents a three-dimensional modeling of the part to be shot peening and part B represents a three-dimensional modeling of a portion of the part to be shot peening.

dont la partie A est une représentation tridimensionnelle d’une simulation de grenaillage de la pièce à grenailler. part A of which is a three-dimensional representation of a shot peening simulation of the part to be shot blasted.

dont la partie A représente une cartographie de l’intensité Almen observé par la surface de la portion de la pièce pour laquelle le grenaillage est simulé pour les paramètres des grenaillages de la machine et dont la partie B représente une cartographie du taux de recouvrement observé par la surface de la portion de la pièce pour laquelle le grenaillage est simulé pour les paramètres des grenaillages de la machine. part A of which represents a map of the Almen intensity observed by the surface of the portion of the part for which the shot peening is simulated for the machine shot peening parameters and part B of which represents a map of the coverage rate observed by the area of the portion of the part for which the shot peening is simulated for the machine shot peening parameters.

comprend deux parties, une partie A illustrant le champ de contraintes résiduelles après grenaillage (équilibrés dans la pièce) et une partie B illustrant le champ de déformation de la pièce après grenaillage (comparaison entre la géométrie initiale et déformée (facteur 20 sur les déformations), cette dernière partie B illustre le déplacement avant et après grenaillage includes two parts, part A illustrating the residual stress field after shot peening (balanced in the part) and part B illustrating the deformation field of the part after shot peening (comparison between the initial and deformed geometry (factor 20 on deformations) , this last part B illustrates the movement before and after shot peening

représente un schéma des étapes pour calculer des contraintes résiduelles induites par les opérations de grenaillage. represents a diagram of the steps for calculating residual stresses induced by shot blasting operations.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

La figure 1 illustre le principe général du procédé selon le présent document est d’optimiser un procédé de détermination, par apprentissage, de paramètres de grenaillage de la grenailleuse.Figure 1 illustrates the general principle of the method according to this document is to optimize a method for determining, by learning, shot blasting parameters of the shot blasting machine.

Les paramètres de grenaillage de la grenailleuse sont des paramètres dits machines, et peuvent être par exemple:
- distance de la buse par rapport à la pièce (d_buse),
- angle du jet de grenaille,
- distance parcourue par la buse (d_travail),
- pression du jet, en particulier de la pression l’air comprimé qui permet de projeter le jet à travers la buse de grenaillage;
- débit de la grenaille en sortie de buse,
- vitesse de déplacement de la buse,
- nombre de cycles, c’est-à-dire du nombre d’aller-retour de la buse par rapport à la zone traitée.The shot blasting parameters of the shot blasting machine are so-called machine parameters, and can be for example:
- distance of the nozzle from the part (d _nozzle ),
- angle of the shot jet,
- distance traveled by the nozzle (d _working ),
- pressure of the jet, in particular the pressure of the compressed air which makes it possible to project the jet through the shot-blasting nozzle;
- flow rate of the shot at the nozzle outlet,
- nozzle movement speed,
- number of cycles, that is to say the number of round trips of the nozzle relative to the treated area.

Le grenaillage résultant d’une combinaison de ces paramètres machines de la grenailleuse, peut se caractériser, par exemple, par l’intensité Almen du grenaillage, le taux de recouvrement, le profil de contraintes résiduelles dans la pièce.The shot peening resulting from a combination of these machine parameters of the shot blasting machine, can be characterized, for example, by the Almen intensity of the shot peening, the coverage rate, the residual stress profile in the part.

La pièce à grenailler peut être toute pièce, en métal ou en alliage métallique, pouvant être intégrée ou non dans un aéronef. Dans le domaine de l’aéronautique, des pièces présentes dans les turbomachines, les trains d’atterrissage ou encore dans les équipements de transmission de puissance peuvent faire l’objet d’un grenaillage.The part to be blasted can be any part, made of metal or a metal alloy, which may or may not be integrated into an aircraft. In the field of aeronautics, parts present in turbomachines, landing gears or even in power transmission equipment can be shot peened.

Cette pièce peut présenter des symétries, dans ce cas, ces symétries de géométrie sont exploitées dans le déroulé du procédé.This part can present symmetries, in this case, these geometrical symmetries are exploited in the course of the process.

La première étape A consiste à fournir les spécifications de grenaillage de la pièce comprenant au moins une zone de la pièce à grenailler, et pour chacune de ces zones, une gamme de valeurs d’intensité de grenaillage, une gamme de valeurs de taux de recouvrement et une gamme de valeurs de distance de débordement maximum.The first step A consists in providing the shot peening specifications of the part comprising at least one area of the part to be shot peening, and for each of these areas, a range of shot peening intensity values, a range of coverage rate values and a range of maximum overflow distance values.

Les spécifications de grenaillage rassemblent l’ensemble des informations nécessaires au grenaillage d’une pièce afin qu’elle soit utilisable et conforme aux tolérances dimensionelles. En particulier, les spécifications assurent le grenaillage de la pièce n’induise pas de problème de comportement mécanique de cette dernière. Un exemple de spécifications de grenaillage 2 est illustré à la figure 2. Comme on peut le voir, les spécifications comprennent des informations telles que:
i. des parties 4, 6 de la pièce à grenailler.
ii. des parties 10 de la pièce interdites au grenaillage;
iii. des parties de la pièce pour lesquelles le grenaillage est admissible;
iv. le type de grenaille ;
v. des caractéristiques mécaniques et dimensionnelles de la grenaille ;
vi. une plage d’intensité de grenaillage pour chacune des parties à grenailler ;
vii. une plage de taux de recouvrement minimum et/ maximum pour chacune des parties à grenailler ;
viii. profil de contraintes résiduelles minimal ;
ix. rugosité surfacique maximum admissible ;
x. des tolérances dimensionnelles de la pièce.Shot peening specifications bring together all the information needed to shot peen a part so that it is usable and within dimensional tolerances. In particular, the specifications ensure the shot peening of the part does not induce a problem with the mechanical behavior of the latter. An example shot blasting specification 2 is shown in Figure 2. As can be seen, the specification includes information such as:
i. parts 4, 6 of the piece to be shot blast.
ii. parts 10 of the part prohibited from shot blasting;
iii. parts of the part for which shot blasting is admissible;
iv. the type of shot;
v. mechanical and dimensional characteristics of the shot;
vi. a range of blasting intensity for each of the parts to be blasted;
vii. a range of minimum and / maximum coverage rates for each of the parts to be shot blasted;
viii. minimal residual stress profile;
ix. maximum permissible surface roughness;
x. dimensional tolerances of the part.

Dans l’exemple illustratif du procédé, la pièce à grenailler est un disque de turbine, constitutif d’un labyrinthe d’étanchéité. Dans les parties de la pièce à grenailler, différentes parties sont à distinguer dans l’exemple de la figure 2. Les premier 4 et deuxième 6 types de partie désignent des zones à grenailler d’intensités Almen différentes. Un troisième type 8 de partie désigne les zones, à ne pas grenailler, mais pour lesquels des rebonds de grenaille sont autorisés. Les parties 10 de la pièce interdite au grenaillage, sont des parties où même des rebonds de grenailles ne sont pas tolérés. Lors du grenaillage de la pièce, des protections dites serrées autour de ces parties, sont utilisées.In the illustrative example of the process, the part to be shot peening is a turbine disk, constituting a sealing labyrinth. In the parts of the part to be shot blast, different parts can be distinguished in the example of Figure 2. The first 4 and second 6 types of part designate areas to be shot blast of different Almen intensities. A third type 8 of part designates the zones, which should not be shot blast, but for which shot rebounds are authorized. The parts 10 of the part prohibited for shot blasting are parts where even shot rebounds are not tolerated. When shot blasting the part, so-called tight protections around these parts are used.

Le type de grenaille peut être des billes en acier, en céramique ou en verre, de diamètres plus ou moins variables. Le choix de la grenaille combiné à l’intensité de grenaillage impacte alors la rugosité surfacique obtenue suite au grenaillage.The type of shot can be steel, ceramic or glass balls of more or less variable diameters. The choice of shot combined with the intensity of shot blasting then impacts the surface roughness obtained following shot blasting.

Le taux de recouvrement est également précisé: il s’agit du ratio de la zone grenaillée sur la zone à grenailler. Pour s’assurer d’un grenaillage complet de la pièce, le taux de recouvrement minimal est généralement choisi dans la plage de valeurs comprises entre [1,25; 1,5].The coverage rate is also specified: this is the ratio of the shot-blasted area to the area to be shot-blasted. To ensure complete shot blasting of the part, the minimum coverage rate is generally chosen from the range of values between [1.25; 1.5].

Pour une combinaison d’une intensité Almen et d’un taux de recouvrement donnée, plusieurs combinaisons de paramètres de la machine de grenaillage sont possibles, et aboutissent à des résultats de grenaillage similaire. L’objet de ce procédé est de fournir la combinaison de paramètres de grenaillage, choisi parmi plusieurs combinaisons de paramètres de grenaillage permettant d’obtenir un grenaillage conforme aux spécifications, permettant de réduire le temps de grenaillage et donc par conséquent permettant un grenaillage optimisé.For a combination of a given Almen intensity and recovery rate, several combinations of shot peening machine parameters are possible, and lead to similar shot peening results. The object of this process is to provide the combination of shot peening parameters, chosen from several combinations of shot peening parameters to achieve shot peening in accordance with specifications, reducing shot peening time and therefore allowing optimized shot peening.

L’objet des étapes suivantes, B, C, D, E, F et G, est de déterminer les états de contraintes admissibles pour des couples de valeurs d’intensité Almen et de taux de recouvrement, conformes aux spécifications au plan, en fin de grenaillage. Au terme de ces étapes, il est possible de déterminer quels couples impliquent des distorsions de la pièce conformes aux tolérances dimensionnelles de la pièce spécifiées dans les exigences au plan.The object of the following stages, B, C, D, E, F and G, is to determine the states of admissible stresses for couples of values of intensity Almen and rate of recovery, in conformity with the specifications in the plan, at the end shot blasting. At the end of these steps, it is possible to determine which torques imply distortions of the part conforming to the dimensional tolerances of the part specified in the requirements in the drawing.

Dans la deuxième étape B, un modèle tridimensionnel de la pièce est fourni, réalisé par éléments finis à l’aide d’un maillage tridimensionnel de la pièce et subdiviser le modèle tridimensionnel en une pluralité de zones. Cela peut également être réalisé en utilisant un modèle bidimensionnel de la pièce. Le modèle obtenu, sera alors utilisé pour effectuer la simulation de grenaillage pour des combinaisons données de paramètres.In the second step B, a three-dimensional model of the part is provided, produced by finite elements using a three-dimensional mesh of the part and subdividing the three-dimensional model into a plurality of areas. This can also be done using a two-dimensional model of the part. The model obtained will then be used to perform the shot peening simulation for given combinations of parameters.

Cette deuxième étape consiste en particulier à fournir un modèle modélisé selon la méthode des éléments finis. L’utilisation de la méthode des éléments finis est nécessaire pour permettre de quantifier les déformations de la pièce suite à la simulation de grenaillage.This second step consists in particular in providing a model modeled according to the finite element method. The use of the finite element method is necessary to allow quantification of the deformations of the part following the shot peening simulation.

Pour cela, un modèle tridimensionnel de la pièce 12 (pouvant être obtenu via un outil de conception assisté par ordinateur) est importé dans un logiciel exploitant la méthode des éléments finis, tel que par exemple, le logiciel ABAQUS ®. Le modèle tridimensionnel 12 du disque ici considéré comme la pièce à grenailler, est illustré à la figure 4A. Comme on peut le voir, le disque 12 est une pièce annulaire, présentant une symétrie centrale.For this, a three-dimensional model of the part 12 (which can be obtained via a computer-aided design tool) is imported into software using the finite element method, such as, for example, the ABAQUS® software. The three-dimensional model 12 of the disc here considered as the part to be shot peening is illustrated in FIG. 4A. As can be seen, the disc 12 is an annular part, having a central symmetry.

Selon que la géométrie de la pièce s’y prête ou non, il est possible de ne modéliser qu’une portion de la pièce 12 pour simplifier la modélisation. Dans l’exemple, la pièce étant un disque, la symétrie de révolution de la pièce permet de simplifier le problème en considérant uniquement une portion 14 de celui-ci. Un modèle tridimensionnel 14 de la portion considérée est alors utilisé pour effectuer un maillage, tel qu’illustré à la figure 4B. Cette méthode s’applique alors toute pièce axisymétrique.Depending on whether the geometry of the part is suitable or not, it is possible to model only a portion of part 12 to simplify the modeling. In the example, the part being a disc, the symmetry of revolution of the part makes it possible to simplify the problem by considering only a portion 14 of it. A three-dimensional model 14 of the portion considered is then used to perform a mesh, as illustrated in FIG. 4B. This method then applies to any axisymmetric part.

Une fois le modèle tridimensionnel de cette portion 14 obtenu, le modèle tridimensionnel est enrichi de données définissant les propriétés élastiques du matériau dans lequel le disque est conçu ainsi que les conditions aux limites de la portion. Les données en lien avec l’élasticité du matériau peuvent être par exemple le module de Young et le coefficient de poisson du matériau utilisé. Quant aux conditions aux limites, la symétrie, le bridage et les efforts auxquels sont soumis la pièce sont pris en considération.Once the three-dimensional model of this portion 14 has been obtained, the three-dimensional model is enriched with data defining the elastic properties of the material in which the disc is designed as well as the boundary conditions of the portion. Data related to the elasticity of the material can be, for example, the Young's modulus and the Poisson's ratio of the material used. As for the boundary conditions, the symmetry, the clamping and the forces to which the part is subjected are taken into account.

Un maillage de la portion 14 de pièce est par la suite calculé sur la surface de la portion de la pièce, de manière à définir au moins 5 éléments, de préférence 10.A mesh of the part portion 14 is subsequently calculated on the surface of the part portion, so as to define at least 5 elements, preferably 10.

Un ensemble, représentant le maillage, comprenant les nœuds ainsi que les éléments surfaciques constitutifs du maillage de la portion 14, est enregistré.A set, representing the mesh, comprising the nodes as well as the surface elements constituting the mesh of the portion 14, is recorded.

En parallèle, ou par la suite, un fichier est généré par le logiciel exploitant la méthode des éléments finis, comprenant des calculs d’équilibrage.In parallel, or subsequently, a file is generated by the software using the finite element method, including balancing calculations.

Dans le cas particulier où une portion 14 de la pièce 12 présentant des symétries a été modélisée, l’étape B comprend en outre une étape visant à établir un modèle bidimensionnel axisymétrique de la pièce 12. En particulier, dans cette étape, un modèle bidimensionnel de la pièce est fourni en entrée du logiciel de modélisation selon la méthode des éléments finis. Comme pour la première partie de la deuxième étape B, le modèle bidimensionnel est alors utilisé pour réaliser un maillage de la pièce, divisant la surface de la pièce en sous-surfaces. L’ensemble constituant le maillage, c’est-à-dire les nœuds et les éléments surfaciques sont enregistrés. En outre, le modèle bidimensionnel est enrichi de données relatives aux propriétés élastiques des matériaux constitutifs de la pièce. Les données en lien avec l’élasticité du matériau peuvent être par exemple le module de Young et le coefficient de poisson du matériau utilisé. Quant aux conditions aux limites, la symétrie, le bridage et les efforts auxquels sont soumis la pièce sont pris en considération.In the particular case where a portion 14 of part 12 exhibiting symmetries has been modeled, step B further comprises a step aimed at establishing an axisymmetric two-dimensional model of part 12. In particular, in this step, a two-dimensional model of the part is supplied as input to the modeling software according to the finite element method. As for the first part of the second step B, the two-dimensional model is then used to produce a mesh of the part, dividing the surface of the part into sub-surfaces. The whole constituting the mesh, that is to say the nodes and the surface elements are recorded. In addition, the two-dimensional model is enriched with data relating to the elastic properties of the constituent materials of the part. Data related to the elasticity of the material can be, for example, the Young's modulus and the Poisson's ratio of the material used. As for the boundary conditions, the symmetry, the clamping and the forces to which the part is subjected are taken into account.

Egalement, à la fin de cette deuxième étape B, la surface de la pièce 12 à grenailler est divisée en zones, appelées par la suite macro-zones. En particulier, chaque macro-zone à grenailler est considérée individuellement, et dans le cas où les macro-zones à grenailler présentent une grande surface, elles sont divisées en zones élémentaires pour lesquelles des instructions pour la grenailleuse sont déterminées individuellement. Il est bien-sûr envisageable que la pièce 12 ne possède qu’une zone à grenailler avec une seule ou plusieurs macro-zones et une ou plusieurs zones élémentaires.Also, at the end of this second step B, the surface of the part 12 to be shot peened is divided into zones, hereinafter called macro-zones. In particular, each macro-zone to be blasted is considered individually, and in the case where the macro-zones to be blasted have a large area, they are divided into elementary zones for which instructions for the blast machine are determined individually. It is of course conceivable that the part 12 has only one zone to be blasted with one or more macro-zones and one or more elementary zones.

La troisième étape C du procédé comprend la détermination des états de contraintes admissibles pour chacune des macro-zones.The third step C of the method comprises determining the admissible stress states for each of the macro-zones.

Pour chacune des macro-zones, le profil de contraintes minimal à respecter, la plage d’intensités Almen minimales et maximales, ainsi que la plage de taux de recouvrement minimal et maximal sont identifiés à partir des exigences au plan de la pièce.For each of the macro-zones, the minimum stress profile to be respected, the range of minimum and maximum Almen currents, as well as the range of minimum and maximum coverage rates are identified from the requirements of the room plan.

A partir de ces données, un tirage statistique est réalisé simultanément dans les plages d’intensités Almen et de taux de recouvrement, précisées dans la spécification au plan. Ce tirage statistique permet de former des couples d’intensité Almen/taux de recouvrement (appelés couples intensité/recouvrement par la suite document) admissibles pour chaque macro-zone de la pièce. Par exemple, le tirage statistique peut être effectué avec l’algorithme de Monte-Carlo.From these data, a statistical drawing is carried out simultaneously in the ranges of Almen intensities and recovery rate, specified in the specification in the plan. This statistical drawing makes it possible to form pairs of Almen intensity / recovery rate (called intensity / recovery pairs hereinafter in the document) admissible for each macro-zone of the room. For example, the statistical selection can be performed with the Monte-Carlo algorithm.

Pour chacun des couples intensité/recouvrement, une matrice de test est générée. Cette matrice de test est un plan d’essai numérique à réaliser, c’est-à-dire une liste de calculs à réaliser pour déterminer les états de matière post-grenaillage pour chacun de ces couples de paramètres.For each of the intensity / recovery pairs, a test matrix is generated. This test matrix is a digital test plan to be carried out, that is to say a list of calculations to be carried out to determine the post-shot peening states of matter for each of these pairs of parameters.

Ainsi, par la suite, dans l’étape D, un état de contraintes résiduelles est associé à chaque matrice de test. Cela est soit calculé à l’aide de la formule Math. 1, soit déterminé à l’aide d’une première base de données, liant un couple intensité/recouvrement avec un état de contraintes résiduelles. Cette première base de données peut être un premier abaque numérique ou expérimental.Thus, subsequently, in step D, a state of residual stresses is associated with each test matrix. This is either calculated using the Math formula. 1, or determined using a first database, linking an intensity / recovery pair with a state of residual stresses. This first database can be a first numerical or experimental chart.

Comme on peut le voir, le calcul des états de contraintes est effectué sous l’hypothèse d’un massif semi infini, ce qui signifie que l’état de contraintes en un point de la pièce ne dépend que de la profondeur de ce point à la surface de la pièce.As can be seen, the computation of the stress states is carried out under the assumption of a semi-infinite mass, which means that the stress state at a point of the part only depends on the depth of this point at the surface of the room.

Ainsi, dans la sixième étape E du procédé, pour chaque matrice de test c’est-à-dire pour chaque couple intensité/recouvrement, on calcule une distance z de chaque point d’intégration de GAUSS du maillage à un élément de surface du maillage le plus proche. Les éléments de surface sont notés E_npour n zones élémentaires. Les points d’intégration de GAUSS font partie intégrante de la méthode des éléments finis. En ces points d’intégration de GAUSS, plusieurs équations différentielles sont résolues (par intégration) de sorte à obtenir les contraintes résiduelles qui sont induites par le grenaillage et qui sont responsables des distorsions de pièces. La Figure 8 illustre la méthode de calcul de la distance à la surface des points d’intégration du maillage selon la méthode des éléments finis. Cela est réalisé pour chaque macro-zone définie précédemment, et ceci en parallèle. La distance z, de chaque élément 34 de la pièce, correspond à la distance la plus courte à la surface parmi les éléments de surface E₁, E₂, E₃du maillage situé à proximité. Dans l’exemple illustré, la distance z est déterminée à l’aide l’élément de surface E₂, les distances z₁et z₂étant supérieure à la distance z₃. La distance z est alors la distance entre le projeté orthogonal d’un point 36 de l’élément 34 dans la pièce et le point 36 de l’élément 34 dans la pièce comme cela est visible sur la figure 8.Thus, in the sixth step E of the method, for each test matrix, that is to say for each intensity / overlap pair, a distance z from each point of integration of GAUSS of the mesh to a surface element of the mesh is calculated. closest mesh. The surface elements are noted E _n for n elementary zones. GAUSS integration points are an integral part of the finite element method. At these GAUSS integration points, several differential equations are solved (by integration) so as to obtain the residual stresses which are induced by shot peening and which are responsible for the distortions of parts. Figure 8 illustrates the method of calculating the distance to the surface of the integration points of the mesh according to the finite element method. This is done for each macro-zone defined previously, and this in parallel. The distance z, from each element 34 of the part, corresponds to the shortest distance to the surface among the surface elements E ₁ , E ₂ , E ₃ of the mesh located nearby. In the example illustrated, the distance z is determined using the surface element E ₂ , the distances z ₁ and z ₂ being greater than the distance z ₃ . The distance z is then the distance between the orthogonal projection of a point 36 of the element 34 in the part and the point 36 of the element 34 in the part as can be seen in figure 8.

A partir de cette distance, on détermine le profil de contraintes résiduelles à chaque point z à partir des états de contraintes pour le couple intensité/recouvrement donné déterminé à l’étape D.From this distance, one determines the profile of residual stresses at each point z from the stress states for the given intensity / overlap couple determined in step D.

Dans la cinquième étape E, un tenseur de contraintes initial est calculé pour chaque point du volume de la pièce à grenailler.In the fifth step E, an initial stress tensor is calculated for each point of the volume of the part to be shot peened.

Cela peut être réalisé par deux méthodes mathématiques. Il est envisageable de le réaliser avec d’autres méthodes mathématiques connues applicable au cas d’espèce.This can be done by two mathematical methods. It is conceivable to carry it out with other known mathematical methods applicable to the present case.

La première méthode est la méthode dite des «Eigen Strain», prenant en considération l’inhomogénéité de la dilatation thermique, suite aux opérations de grenaillage.The first method is the so-called "Eigen Strain" method, taking into account the inhomogeneity of thermal expansion, following shot blasting operations.

La déformation plastique induite par le grenaillage est calculée pour chaque point de GAUSS du maillage. Ce calcul est réalisé à partir de l’équation suivante:
The plastic strain induced by shot peening is calculated for each GAUSS point of the mesh. This calculation is made from the following equation:

Ensuite, le calcul de l’état initial à introduire dans la pièceconsiste à déterminer le tenseur de contrainte équivalent. Le tenseur de contraintes résiduelles initial est calculé pour chaque point de maillage, correspondant aux points d’intégration de GAUSS, en fonction de la combinaison de paramètres de la grenailleuse, suivant l’équation suivante:Then, the computation of the initial state to be introduced into the piece consists in determining the equivalent stress tensor. The initial residual stress tensor is calculated for each point of mesh, corresponding to the points of integration of GAUSS, according to the combination of parameters of the shot blasting machine, according to the following equation:

Ce calcul du tenseur de contraintes résiduelles initial est effectué à l’aide d’une deuxième base de données, dans laquelle les paramètres de contrôle du grenaillage (intensité de grenaillage, intensité de grenaillage, etc.) sont liés au profil de contraintes résiduelles massif semi-infini (σ_xx ^res(z)). Cette deuxième base de données sert également de capitalisation du savoir-faire de l’entreprise, notamment des professionnels de grenaillage.This computation of the initial residual stress tensor is performed using a second database, in which the shot peening control parameters (shot peening intensity, shot peening intensity, etc.) are linked to the semi-infinite solid residual stress profile (σ _xx ^res ( z)). This second database also serves to capitalize on the company's know-how, in particular shot blasting professionals.

Une fois ces calculs réalisés, un fichier est généré, de sorte à contenir l’ensemble des informations nécessaires au calcul d’équilibrage statique de la pièce suite au grenaillage, c’est-à-dire la déformation plastique induite par le grenaillage ainsi que l’état initial.Once these calculations have been carried out, a file is generated, so as to contain all the information necessary for the calculation of the static balancing of the part following the shot peening, that is to say the plastic deformation induced by the shot peening as well as the initial state.

La deuxième méthode pouvant être mise en œuvre est la méthode des champs thermiquesThe second method that can be implemented is the method of thermal fields.

Ainsi, l’équilibrage élastique de la pièce, en d’autres termes les contraintes résiduelles finales, peut être déterminée. Un calcul mécanique d’équilibrage élastique est réalisé pour déterminer les contraintes résiduelles finales, par la méthode des éléments finis, à l’aide de l’équation Math 5, la formule générique du tenseur des contraintes résiduelles finales.Thus, the elastic balancing of the part, in other words the final residual stresses, can be determined. A mechanical elastic balancing calculation is performed to determine the final residual stresses, by the finite element method, using Math Equation 5, the generic formula for the final residual stress tensor.

La sixième étape F consiste à calculer, en chaque point du maillage tridimensionnel, la distorsion induite, après un équilibrage statique de la pièce, à partir du tenseur de contraintes résiduelles et de l’équilibrage statique.The sixth step F consists in calculating, at each point of the three-dimensional mesh, the induced distortion, after a static balancing of the part, from the residual stress tensor and the static balancing.

Cette étape vise à déterminer dans quelle mesure, pour chaque matrice de test, un grenaillage avec le couple intensité/recouvrement en question impacterait la géométrie de la pièce, deux méthodes peuvent être utilisées, pour réaliser le calcul de l’équilibrage élastique.This step aims to determine to what extent, for each test matrix, a shot peening with the intensity / overlap pair in question would impact the geometry of the part, two methods can be used to calculate the elastic balancing.

A l’aide de l’équation Math. 5, on calcule le déplacement relatif des points Z dans le volume relatif à la macro-zone donnée.Using the Math equation. 5, one calculates the relative displacement of the points Z in the volume relating to the given macro-zone.

Une fois, la position finale des points du volume relatif à la macro-zone est obtenue, le dimensionnel final, pour la matrice de test pour couple intensité/recouvrement donné et une macro-zone donnée, est analysé et comparé avec les tolérances dimensionnelles de la pièce fourni dans les spécifications au plan dans une étape G.Once, the final position of the points of the volume relative to the macro-zone is obtained, the final dimensional, for the test matrix for a given intensity / overlap couple and a given macro-zone, is analyzed and compared with the dimensional tolerances of the part supplied in the specifications to the plan in a step G.

Si les tolérances dimensionnelles ne sont pas respectées, alors une autre matrice de test est choisie, c’est-à-dire un autre couple intensité/recouvrement, et les étapes E, F et G sont répétées, jusqu’à identifier une matrice de test résultant en des distorsions respectant les tolérances dimensionnelles des spécifications au plan, pour la macro-zone donnée. Une fois une matrice de test est identifiée pour une macro-zone donnée, elle est enregistrée dans un fichier. Pour chacune des zones élémentaires, toutes les matrices de test résultant en des distorsions respectant les spécifications au plan sont ainsi enregistrées dans un fichier.If the dimensional tolerances are not respected, then another test matrix is chosen, that is to say another current / recovery pair, and steps E, F and G are repeated, until a matrix of test resulting in distortions respecting the dimensional tolerances of the specifications on the plane, for the given macro-zone. Once a test matrix is identified for a given macro-area, it is saved to a file. For each of the elementary zones, all the test matrices resulting in distortions respecting the specifications on the plane are thus recorded in a file.

Une fois toutes les matrices de test identifiées pour une macro-zone donnée, une autre macro-zone est alors considérée, pour laquelle les étapes B, C, D E, F et G sont exécutées, de sorte à identifier toutes les matrices de tests en accord avec les spécifications au plan. De la même manière, une matrice de test, dont les distorsions induites sont en accord avec les tolérances dimensions de la spécification au plan, est identifiée pour chacune des zones élémentaires. A chaque identification de matrice de test, cette dernière est enregistrée dans le fichier.Once all the test matrices have been identified for a given macro-zone, another macro-zone is then considered, for which steps B, C, DE, F and G are carried out, so as to identify all the test matrices in agreement with the specifications on the plan. In the same way, a test matrix, whose induced distortions are in agreement with the dimensional tolerances of the specification on the plane, is identified for each of the elementary zones. Each time a test matrix is identified, it is saved in the file.

Ainsi une fois que toutes les matrices de test ont été identifiés pour chacune des zones élémentaires, le fichier comprend l’ensemble des couples intensité/recouvrement pour effectuer le grenaillage de la pièce considérée.So once all the test matrices have been identified for each of the elementary zones, the file includes all the intensity / overlap pairs to perform the shot peening of the part considered.

Dans la huitième étape H, à partir d’une deuxième base de données liant les couples intensité/recouvrement aux paramètres machine de la grenailleuse, pour chacune des zones élémentaires, les paramètres de la grenailleuse sont extraits.In the eighth step H, from a second database linking the intensity / recovery pairs to the machine parameters of the shot blasting machine, for each of the elementary zones, the parameters of the shot blasting machine are extracted.

A cette étape, des instructions de travail sont définies pour chaque macro-zone, spécifiées au plan et des contraintes machines et géométriques liées au grenaillage de la pièce. Par exemple, une macro-zone peut faire l’objet de trois instructions de travail unitaires, apte à grenailler des zones élémentaires de la macro-zone. Il y alors une instruction de travail par zone élémentaire. Chaque instruction de travail, pour une zone élémentaire donnée, peut correspondre à des paramètres machine de la grenailleuse différents, devant toutefois respecter les spécifications au plan et les contraintes machine et métier liées au grenaillage (par exemple, l’accessibilité du jet, l’angle de grenaillage, etc.).At this stage, work instructions are defined for each macro-zone, specified in the plan and machine and geometric constraints linked to the shot peening of the part. For example, a macro-zone can be the subject of three unit work instructions, suitable for shot peening elementary zones of the macro-zone. There is then one work instruction per elementary zone. Each work instruction, for a given elementary zone, may correspond to different machine parameters of the shot blasting machine, which must, however, respect the specifications in the plan and the machine and trade constraints linked to shot blasting (for example, the accessibility of the jet, the shot peening angle, etc.).

Pour chacune des instructions de travail:
- La deuxième base de données est utilisée pour déterminer à partir du couple intensité/recouvrement, et d’autres informations de la spécification au plan comme les tolérances dimensionnelles, les paramètres machines de la grenailleuse influents (Pression; Débit massique de média; angle d’incidence; temps de traitement; vitesse de robot…).
Par exemple, pour une instruction de travail relative à une zone élémentaire d’une macro-zone donnée, la liste des paramètres de grenaillage admissibles {α _i (angle du jet) ; d _i (distance de la buse par rapport à la pièce) ; Q _i (débit de la grenaille en sortie de buse) ; P _i (pression du jet) ; V _i (vitesse de déplacement de la buse) ; N _c (nombre de cycle) ;dt _i (distance de travail parcourue par la buse); etc.} est identifiée, oùireprésente le nombre de combinaisons admissibles, c’est-à-dire le nombre de matrice de test.
- La combinaison de paramètres de grenaillage admissible avec un temps de traitement (temps de grenaillage) le plus court est conservé (et qui respecte en outre les contraintes machine et métier).For each of the work instructions:
- The second database is used to determine from the current / overlap couple, and other information from the specification to the drawing such as dimensional tolerances, influencing machine parameters of the shot blasting machine (Pressure; Mass flow rate of media; angle d incidence; processing time; robot speed, etc.).
For example, for a work instruction relating to an elementary zone of a given macro-zone, the list of admissible shot blasting parameters {α _i (jet angle) ; d _i (distance of the nozzle from the part) ; Q _i (flow rate of the shot at the nozzle outlet) ; P _i (jet pressure) ; V _i (nozzle travel speed) ; NOT _vs (number of cycles) ;dt _i (working distance traveled by the nozzle); etc.} is identified, whereirepresents the number of admissible combinations, that is, the number of test matrix.
- The combination of admissible shot blasting parameters with the shortest processing time (shot peening time) is retained (and which also respects machine and business constraints).

Ainsi, pour chacune des instructions de travail, des combinaisons de paramètres de grenaillage sont conservées puis simulées lors de la neuvième étape. L’ensemble des combinaisons de grenaillage conservées est ainsi l’ensemble les paramètres machine optimaux de la grenailleuse pour chacune des instructions de travail. A la fin de cette étape il y a une combinaison optimale de paramètres par instruction de travail.Thus, for each of the work instructions, combinations of shot blasting parameters are kept and then simulated during the ninth step. The set of shot blasting combinations kept is thus the optimum machine parameters of the shot blasting machine for each of the work instructions. At the end of this step there is an optimal combination of parameters per work instruction.

La neuvième étape du procédé I vise à simuler les paramètres de la grenailleuse optimaux conservés. La simulation consiste à simuler la projection d’un jet de grenaille en chaque point de ladite zone et en déduire en chaque point un état de surface comprenant une information d’intensité Almen et de taux de recouvrement.The ninth step of process I aims to simulate the optimal shot blasting machine parameters retained. The simulation consists in simulating the projection of a shot jet at each point of said zone and deducing therefrom a surface condition at each point comprising information on Almen intensity and coverage rate.

Dans un premier temps, des volumes de simulation du jet 22 de grenaille sont définis. Ces volumes servent à délimiter l’espace dans lequel la grenaille (les billes de grenaillage) peut être simulée. Les dimensions et géométrie de ces volumes sont choisis de sorte à englober les zones élémentaires de la pièce 12 et le volume balayé par le jet 22 de grenaille suivant la trajectoire de la buse 24. Plusieurs volumes sont créés en fonction des stratégies de grenaillage et de la géométrie de la pièce 12, en d’autres termes du nombre et de la position des zones élémentaires définies dans l’étape A les unes par rapport aux autres. Les volumes sont créés à l’aide d’une copie du modèle tridimensionnel de la deuxième étape B. Une fois les volumes définis, un maillage surfacique est réalisé à l’aide de méthode des éléments finis. Les informations relatives au maillage (c’est-à-dire les sommets et des éléments surfaciques délimités par des segments reliant les nœuds) des différents volumes sont stockées dans différents fichiers.First, the simulation volumes of the shot 22 jet are defined. These volumes serve to delimit the space in which the shot (the shot peening balls) can be simulated. The dimensions and geometry of these volumes are chosen so as to encompass the elementary zones of the part 12 and the volume swept by the shot jet 22 following the trajectory of the nozzle 24. Several volumes are created according to the shot peening and blasting strategies. the geometry of part 12, in other words of the number and position of the elementary zones defined in step A with respect to each other. The volumes are created using a copy of the three-dimensional model from step two B. Once the volumes are defined, a surface mesh is produced using the finite element method. The information relating to the mesh (that is to say the vertices and surface elements delimited by segments connecting the nodes) of the different volumes is stored in different files.

Dans un deuxième temps, la projection d’un jet de grenaille est simulée en chaque point de ladite zone et en déduire en chaque point un état de surface 24 comprenant une information d’intensité Almen et de taux de recouvrement.Secondly, the projection of a shot jet is simulated at each point of said zone and deduce therefrom at each point a surface condition 24 comprising information on Almen intensity and coverage rate.

Pour cela, pour chacune des zones élémentaires définies précédemment et pour chaque instruction de travail, les paramètres obtenus 20 de la grenailleuse à l’aide de l’abaque sont utilisés comme données d’entrée de la simulation de l’instruction de la grenailleuse pour une zone donnée. Ainsi, dans cette étape, il est précisément simulé l’instruction de travail en cours pour la zone élémentaire considérée avec les paramètres retenus en début d’étape. Une interface utilisateur a été développée pour visualiser la simulation, comme illustrée en figure 5.For this, for each of the elementary zones defined previously and for each work instruction, the parameters obtained from the shot blasting machine using the abacus are used as input data for the simulation of the shot blasting machine instruction for a given area. Thus, in this step, the current work instruction is precisely simulated for the elementary zone considered with the parameters retained at the start of the step. A user interface has been developed to visualize the simulation, as shown in figure 5.

On voit donc sur la figure 5 que la trajectoire de chacune des billes de la grenaille du jet 22 de la grenailleuse pour chaque instruction pour chacune des zones élémentaires de la pièce est ainsi simulée.It can therefore be seen in FIG. 5 that the trajectory of each of the balls of the shot of the jet 22 of the shot blasting machine for each instruction for each of the elementary zones of the part is thus simulated.

Bien que non représenté, il possible d’obtenir une représentation du taux de recouvrement pour la zone considérée.Although not shown, it is possible to obtain a representation of the recovery rate for the area considered.

Pour chaque zone élémentaire (c’est-à-dire pour chaque instruction de travail) donc, une simulation du jet de grenaille est réalisée pour chacune des matrices test (et donc des paramètres de la grenailleuse identifiés).For each elementary zone (that is to say for each work instruction), therefore, a shot blast simulation is carried out for each of the test dies (and therefore of the identified shot blast parameters).

Une étape suivante du procédé consiste à combiner les états de surface des zones élémentaires de la pièce afin d’obtenir une cartographie d’intensité Almen et de taux de recouvrement pour le modèle tridimensionnel.A next step in the process is to combine the surface states of the elementary areas of the part in order to obtain an Almen intensity and coverage rate map for the three-dimensional model.

La simulation des instructions de travail de grenaillage étant faite successivement ou parallèlement pour chacune des zones élémentaires, lorsque l’ensemble des simulations pour chacune des zones élémentaires est réalisée, l’ensemble des données sont consolidées pour analyser et visualiser les intensités Almen ainsi que les taux de recouvrement obtenus pour les paramètres optimisés de la grenailleuse. La figure 6 représente la recombinaison des résultats de simulation pour chacune des zones élémentaires. Pour faciliter l’analyse, une cartographie 30 de l’intensité Almen et une cartographie 32 du taux de recouvrement sur une coupe bidimensionnelle du modèle tridimensionnel de la pièce 12 est réalisé. Chaque couleur correspondant à une gamme d’intensité Almen ou de taux de recouvrement, il peut être facilement visualiser si l’intensité Almen et/ou le taux de recouvrement sont conformes aux exigences de spécifications. Des critères conformité ou de non-conformité peuvent également être affichés à l’utilisateur, à partir des résultats de simulation et des exigences au plan pour la zone en question.The simulation of the shot peening work instructions being carried out successively or in parallel for each of the elementary zones, when all the simulations for each of the elementary zones are carried out, all the data are consolidated to analyze and visualize the Almen intensities as well as the recovery rate obtained for the optimized parameters of the shot blasting machine. FIG. 6 represents the recombination of the simulation results for each of the elementary zones. To facilitate the analysis, a mapping 30 of the Almen intensity and a mapping 32 of the recovery rate on a two-dimensional section of the three-dimensional model of part 12 is performed. With each color corresponding to a range of Almen Intensity or Coverage Rate, it can be easily seen whether the Almen Intensity and / or Coverage Rate meet specification requirements. Compliance or non-compliance criteria can also be displayed to the user, based on simulation results and plan requirements for the area in question.

Une telle cartographie s’avère instructives, car elle permet d’obtenir des informations additionnelles notamment sur le recouvrement pour les jonctions séparant les zones élémentaires.Such mapping is instructive, because it makes it possible to obtain additional information, in particular on the overlap for the junctions separating the elementary zones.

Ainsi, il est vérifié localement vérifier si l’intensité Almen simulée et le taux de recouvrement sont conformes aux plages d’intensité de grenaillage et de taux de recouvrement compris dans les spécifications de grenaillage. En d’autres termes, on valide que les paramètres de la grenailleuse sélectionnés permettent un grenaillage de la pièce selon les exigences de grenaillage explicités dans les spécifications.Thus, it is checked locally to verify whether the simulated Almen intensity and the coverage rate comply with the shot peening intensity and coverage rate ranges included in the shot peening specifications. In other words, it is validated that the selected shot blasting machine parameters allow shot peening of the part according to the shot peening requirements explained in the specifications.

Si localement, les intensités Almen et/ou le taux de recouvrement ne sont pas en adéquation avec les spécifications de grenaillage, les instructions de travail concernées des zones élémentaires dans lesquelles les valeurs d’intensité Almen et/ou le taux de recouvrement ne sont pas conformes sont identifiées. Dans ce cas, pour chaque instruction de travail, la combinaison de paramètres machine de la grenailleuse avec un temps de traitement le plus faible est choisie. La simulation est alors réalisée, et tant que les valeurs d’intensité Almen et/ou de taux de recouvrement ne sont pas conformes aux exigences au plan. La combinaison des paramètres avec le temps de traitement le plus court et des valeurs d’intensités Almen et de taux de recouvrement simulés en adéquation avec les exigences au plan est alors sélectionné.If locally, the Almen intensities and / or the coverage rate are not in line with the shot peening specifications, the work instructions concerned for the elementary areas in which the Almen intensity values and / or the coverage rate are not compliant are identified. In this case, for each work instruction, the combination of machine parameters of the shot blasting machine with the lowest processing time is chosen. The simulation is then carried out, and as long as the Almen intensity values and / or recovery rate do not comply with the requirements of the plan. The combination of the parameters with the shortest processing time and the values of Almen currents and simulated recovery rates in line with the requirements of the plan is then selected.

Une fois que localement, toutes les intensités Almen et le taux de recouvrement sont conformes aux spécifications de grenaillage, pour les combinaisons de paramètres machine de la grenailleuse, la onzième étape K est réalisée.Once all Almen intensities and coverage rate locally meet the shot peening specifications, for the machine parameter combinations of the shot blasting machine, the eleventh step K is performed.

La onzième étape K, consiste à déterminer le modèle tridimensionnel de la pièce 12 suite au grenaillage, en prenant en considération les déformations induites par le grenaillage.The eleventh step K consists in determining the three-dimensional model of the part 12 following the shot peening, taking into account the deformations induced by the shot peening.

Pour cela dans un premier temps, le tenseur de contraintes est calculé à partir de la cartographie. Le tenseur de contraintes est ensuite appliqué à chacun des points constitutifs de la pièce 12.For that initially, the stress tensor is calculated starting from the cartography. The stress tensor is then applied to each of the constituent points of part 12.

Cela est réalisé en utilisant un tenseur de contraintes est calculé à partir de la cartographie. Le tenseur de contraintes est ensuite appliqué à chacun des points constitutifs de la pièce 12.This is done using a stress tensor that is calculated from the mapping. The stress tensor is then applied to each of the constituent points of part 12.

Comme pour la cinquième étape, le calcul du tenseur de contraintes est effectué sous l’hypothèse d’un massif semi infini, ce qui signifie que le tenseur de contraintes ne dépend que de la profondeur z. Le calcul est réalisé similairement à l’étape F, à l’exception du calcul du tenseur de contraintes résiduelles initial.As for the fifth step, the computation of the stress tensor is performed under the assumption of a semi-infinite mass, which means that the stress tensor depends only on the depth z. The calculation is carried out similarly to step F, except for the calculation of the initial residual stress tensor.

En effet, le calcul du tenseur de contraintes résiduelles initial est effectué à l’aide d’une troisième base de données, dans laquelle les paramètres machine de la grenailleuse sont liés au profil de contraintes résiduelles massif semi-infini (σ_xx ^res(z)). Cette troisième base de données sert également de capitalisation du savoir-faire de l’entreprise, notamment des professionnels de grenaillage. Ce calcul est suivi du calcul mécanique d’équilibrage statique, tel que détaillé dans l’étape F.Indeed, the computation of the initial residual stress tensor is performed using a third database, in which the machine parameters of the shot blasting machine are linked to the solid semi-infinite residual stress profile (σ _xx ^res (z)). This third database also serves as a capitalization of the company's know-how, in particular shot blasting professionals. This calculation is followed by the mechanical calculation of static balancing, as detailed in step F.

Au terme de ce calcul, on peut alors obtenir la modélisation de la déformation induite suite au grenaillage simulé, et alors le visualiser tel qu’illustré à la figure 7.At the end of this calculation, we can then obtain the modeling of the strain induced following the simulated shot peening, and then visualize it as illustrated in Figure 7.

La forme initiale 40 de la pièce avant grenaillage est illustrée et la forme de la pièce après grenaillage 42 est également illustrée.The initial shape 40 of the part before shot peening is illustrated and the shape of the part after shot peening 42 is also illustrated.

La douzième étape L, consiste à comparer dimensionnellement le modèle tridimensionnel post-grenaillage au modèle tridimensionnel de la pièce.The twelfth step L consists in dimensionally comparing the post-shot peening three-dimensional model to the three-dimensional model of the part.

Un code couleur peut permettre d’identifier/visualiser dans quelle mesure ces déformations sont acceptables au regard des tolérances imposées pour la pièce en question.A color code can identify / visualize to what extent these deformations are acceptable with regard to the tolerances imposed for the part in question.

Si les tolérances de dimension ne sont pas conformes, le procédé est à nouveau réalisé à partir de la huitième étape H, pour les zones pour lesquelles les tolérances ne sont pas respectées.If the dimensional tolerances do not conform, the process is carried out again from the eighth step H, for the areas for which the tolerances are not respected.

Au terme de ces étapes, le procédé est répété de sorte à générer l’ensemble de la gamme des paramètres pour lesquels les exigences de spécifications de grenaillage sont respectées. En outre, la gamme finale de paramètres est optimisée: il s’agit de la gamme de paramètres pour laquelle le temps de traitement sera le plus court, tout en respectant les exigences de spécifications de grenaillage.At the end of these steps, the process is repeated so as to generate the entire range of parameters for which the shot peening specification requirements are met. In addition, the final range of parameters is optimized: this is the range of parameters for which the processing time will be the shortest, while still meeting the requirements of the shot peening specifications.

Suite au déroulement du détaillé dans le présent document, une dernière étape vise à valider la gamme des paramètres de grenaillage, obtenus suite à l’exécution du procédé, sur une pièce réelle. Ainsi, suite à la simulation, un grenaillage en conditions réelles est réalisé sur différentes pièces afin de valider les différentes gammes de paramètres de la grenailleuse obtenus.Following the progress of the detailed in this document, a final step aims to validate the range of shot peening parameters, obtained following the execution of the process, on a real part. Thus, following the simulation, shot peening in real conditions is carried out on different parts in order to validate the different ranges of parameters of the shot blasting machine obtained.

Cela permet de valider sur les résultats expérimentaux sont bien conformes avec les exigences de grenaillage spécifiées pour la pièce en question.This allows validation on the experimental results that comply with the shot peening requirements specified for the part in question.

Le procédé tel que décrit dans le document a vocation à être implémenté et mise en œuvre sur un ordinateur.The method as described in the document is intended to be implemented and implemented on a computer.

En particulier, un programme d’ordinateur comprenant des instructions pour mettre en œuvre le procédé peut être ainsi développé. Ce programme peut ainsi être enregistré sur une mémoire d’un ordinateur ou un support de stockage de données lisible par ordinateur, permettant l’exécution du procédé sur ordinateur.In particular, a computer program comprising instructions for carrying out the method can thus be developed. This program can thus be recorded on a computer memory or a computer readable data storage medium, allowing the process to be carried out on a computer.

Egalement, le présent document concerne un système de CAO comprenant un processeur couplé à une mémoire et une interface utilisateur graphique et apte à communiquer avec une grenailleuse, tel que le programme est enregistré en mémoire. Ainsi, le procédé est exécuté sur ordinateur et dès lors que des paramètres de la grenailleuse sont identifiés, ceux-ci peuvent être envoyés à la grenailleuse, de sorte à tester en condition réelles ces paramètres au regard des exigences de grenaillage de la pièce.Also, the present document relates to a CAD system comprising a processor coupled to a memory and a graphical user interface and able to communicate with a shot blasting machine, such that the program is stored in memory. Thus, the process is carried out on a computer and once the parameters of the shot blasting machine are identified, these can be sent to the shot blast machine, so as to test these parameters in real conditions with regard to the shot peening requirements of the part.

La simulation permet ainsi de ne tester en condition réelles de grenaillage, que des paramètres de grenailleuse qui ont de bonnes chances de permettre un grenaillage conforme aux spécifications de grenaillage. Cela permet un gain de temps, et également un gain économique, grâce à la simulation.The simulation thus makes it possible to test, in real shot blasting conditions, only shot blasting machine parameters which have a good chance of allowing shot blasting in accordance with the shot blasting specifications. This saves time, and also saves money, thanks to the simulation.

Claims

A method of optimizing shot peening parameters by learning for a part, the method comprising the following steps:
a) Provide the shot peening specifications of the part including at least the areas of the part to be shot blast, and for each of these areas, a range of shot peening intensity values, a range of coverage rate values and a range of maximum overflow distance values;
b) Provide a three-dimensional object of the part, modeled by finite elements using a three-dimensional mesh of the part;
c) Determine one or more combinations of shot peening intensity and coverage rate values for each zone;
For each combination:
d) calculate a profile of residual stresses on the basis of shot-blasting intensity I and coverage rate C values, using a second database;
e) Calculate a residual stress tensor from the residual stress profile and as a function of the distance z to the nearest surface;
f) Calculate, at each point of the three-dimensional mesh, the induced distortion, after a static balancing of the part, from the tensor of residual stresses and the static balancing;
g) Select the combinations, for each zone, for which the distortions induced at each point of the mesh conform to the dimensional tolerances of the part;
For each selected combination:
h) Determine the parameters of the shot blasting machine;
i) Simulate shot blasting with the shot blasting machine parameters of the selected combinations, for each zone, on the three-dimensional modeled object of the part;
j) Select, for each zone, the combination with the shortest blasting time;
k) Check that the deformations distortions induced following the shot peening simulation on the three-dimensional modeled object of the part comply with the dimensional tolerances of the part.

The method of claim 1, wherein step a) comprises providing one or more of the following:
i. parts of the part to be blasted;
ii. parts of the part prohibited from shot blasting;
iii. parts of the part for which shot blasting is admissible;
iv. the type of shot;
v. mechanical and dimensional characteristics of the shot;
vi. a range of blasting intensity for each of the parts to be blasted;
vii. a range of minimum and / maximum coverage rates for each of the parts to be shot blasted;
viii. minimal residual stress profile;
ix. maximum permissible surface roughness;
x. dimensional tolerances of the part.

A method according to claim 1 or 2, wherein the areas to be blasted are divided into sub-areas for which steps c) to j) are applied.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein step b) further comprises the following steps:
- Carry out a two-dimensional mesh of the surface of the modeled object of the part

A method according to claim 4, wherein step k) comprises the following steps:
- Calculate for each point of the three-dimensional finite element mesh of step b), the distance z to the nearest surface;
- Calculate for each point of the two-dimensional mesh the profile of residual stresses according to z from the combination of parameters of the shot blasting machine;
- Calculate the initial residual stress tensor for each mesh point, depending on the combination of shot blasting machine parameters;
- Calculate the static balancing of the part by finite elements from the three-dimensional modeled object of the part and elastic properties of a material constituting the part;
- Calculate, for each point of the three-dimensional mesh, the induced distortion, after a static balancing of the part, from the tensor of residual stresses and the static balancing.

Method according to one of claims 1 to 5, in which step c) uses a statistical selection such as, for example, the Monte-Carlo algorithm.

A computer program comprising instructions for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, when said program is executed on a computer.

Data storage medium on which the computer program according to claim 7 is recorded.

CAD system comprising a processor coupled to a memory and a graphical user interface and able to communicate with a shot blasting machine, such that the program according to claim 7 is stored in memory.