WO2009127725A1 - Procede de grenaillage par ultrasons de pieces de turbomachines - Google Patents

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WO2009127725A1
WO2009127725A1 PCT/EP2009/054595 EP2009054595W WO2009127725A1 WO 2009127725 A1 WO2009127725 A1 WO 2009127725A1 EP 2009054595 W EP2009054595 W EP 2009054595W WO 2009127725 A1 WO2009127725 A1 WO 2009127725A1
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WO
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groove
blasting
balls
hook
blade
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PCT/EP2009/054595
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Ana Viguera Sancho
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Snecma
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Priority to EP09732287A priority patent/EP2288473B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/005—Vibratory devices, e.g. for generating abrasive blasts by ultrasonic vibrations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/47—Burnishing
    • Y10T29/479—Burnishing by shot peening or blasting

Definitions

  • the present invention relates to a process for treating and compressing surfaces comprising areas of difficult access, more specifically the axial retaining hooks of turbomachine blades comprising a groove between the hook and the root of the blade.
  • the axial retaining hooks of the vanes in the housing thereof on a turbine disk and the rims of the turbine disks comprising a radial axial retaining groove of the vanes are highly stressed.
  • the blade hooks undergo a high level of static stress, as to the grooves of the discs, there are problems of contact and wear between the disc and the flange applied against the face of the disc.
  • the prestressing shot peening operation is a mechanical treatment intended to improve the properties of a metal part by surface hardening. It is based on the structural transformation of materials.
  • the conventional method is to put the mechanical parts under superficial compression, by the projection of small steel balls, glass or ceramic. This micro-grinding operation creates a compressed zone which is the seat of internal compressive stresses by which the resistance is increased.
  • the surface is hammered by spraying BA 315 steel balls (0.315 mm diameter steel ball) with an intensity F15A (according to the Almen number).
  • a gas flow is used, produced by expansion through a nozzle, then the nozzle is moved parallel to the surface of the workpiece, or the workpiece relative to the nozzle, to cover the surface to be treated.
  • shot blasting Given the difficulty of accessibility of certain areas, this type of shot blasting can not be done in optimal conditions. Indeed, the shot blast can not be directed directly on the surface and shot blasting is done by rebound, in the best case.
  • Reball shot blasting is much less efficient because the balls arrive at the surface with a lower kinetic energy. Also, in in some cases, the level of compression is not sufficient to treat the surface of the room.
  • Laser shock treatment is a process that aims to generate plasticizing shock waves in a material, in order to also improve its surface properties.
  • the shock waves are obtained by focusing on the surface of the material a very intense laser pulse (GW / cm2) in the presence of a confinement medium for very short durations (a few nanoseconds).
  • the treatment is capable of inducing residual compressive stresses of thicknesses up to several hundred micrometers on a wide variety of materials, particularly for applications in the field of steels, aluminum alloys or titanium .
  • the treatment allows the improvement of surface properties, such as resistance to fatigue, wear or corrosion.
  • One of the advantages of this technique lies in the fact that the surface states of the pieces are little modified.
  • the applicant has set a goal of treating surfaces on a turbomachine blade axial retention hook having areas of difficult access to gas turbine engine parts using the ultrasonic shot blasting process.
  • the ultrasonic shot blasting process makes it possible to compress and thereby harden the surface layers of metallic materials, the purpose of this technique being to improve the service life of the parts.
  • the method consists of vibrating a sonotrode, at frequencies close to the ultrasonic frequency, via acoustic elements, connected to a generator. Beads of different types are propelled towards the material to be shot, via the sonotrode.
  • the invention consists in applying the ultrasonic blasting process on said areas, such as blade grooves, for which processes such as conventional shot blasting or laser shock do not allow a complete recovery of the surface.
  • the method of ultrasonic blasting, by means of a fog of balls set in motion in contact with a sonotrode, of a metal surface comprising a difficult access zone is characterized in that the surface being that of an axial retaining hook of a turbomachine blade comprising a groove formed between the hook and the root of the blade and a surface portion external to said groove, the ball mist is contained in an enclosure enclosing said surface.
  • the application of the method gives the possibility of a deeper compression in the areas of difficult access and, consequently, allows the improvement of the tolerance to damage (fatigue, fretting, ..).
  • the shot peening process targets parts made of a material of the group steel, titanium alloy or nickel-based superalloy or aluminum
  • the invention is of interest when said hook groove has a width of between 1.5 mm and 10 mm and a depth of between 1.5 mm and 20 mm.
  • They have a diameter less than or equal to 2.5 mm and a mass greater than or equal to 0.5 g, and a diameter of between 300 ⁇ m and 2.5 mm.
  • the treatment time is between 5 and 200 seconds.
  • the sonotrode forms a portion of the wall of the enclosure.
  • Patent FR2816538 discloses a method for increasing the life of the blade fasteners on a turbine rotor using ultrasonic blasting of the grooves and blade roots. Shot peening is carried out with an Almen arrow at least equal to F8A in order to increase the compression prestressing of the surfaces in contact without increasing the roughness.
  • the balls are projected by the percussion of a vibrating thankrode and contained in a chamber formed by the annular or axial groove, the sonotrode being introduced into the mouth of the latter and two ears covering the lateral openings.
  • the accessibility of the areas to be treated is not in question in the teaching of this patent since the housing grooves of the blades allow the formation of enclosures with their wall.
  • the patent FR 2873609 relates to ultrasonic blasting and the use of projectiles to obtain a sufficient intensity of treatment on concave surfaces having a radius of curvature lower than that of the projectiles.
  • the projectiles have both a high hardness and a density while being of small dimension and their use makes it possible to treat areas that are difficult to access with conventional projectiles having small radii of curvature. These projectiles are capable of acquiring kinetic energy large enough to generate the desired level of stress in the room.
  • This patent describes several embodiments of enclosures adapted to the configuration of the surfaces to be treated. However his teaching does not include the treatment of parts having a part with a throat of small opening.
  • FIG. 1 shows schematically a turbomachine blade hook.
  • FIG. 2 represents the schematization of the X-ray diffraction stress analysis zones.
  • FIG. 3 shows the stress profile obtained by conventional shot blasting, on the analysis zone A of FIG. 2, with the abscissa depth in microns and the ordinate the value of the residual stress in MPa.
  • Figure 4 shows the tooling for ultrasonic blasting of blade hooks.
  • FIG. 5 shows the stress profile obtained by ultrasound shot blasting, on the analysis zone A of FIG. 2.
  • the rotor discs comprise a rim, on the periphery of which is mounted a plurality of removable blades.
  • the blades are mounted in axial grooves, dovetail for example, machined in the rim, and comprise a foot, also dovetail, machined at the base of the blade, the assembly being effected by the fitting of the foot into the groove.
  • the blade roots are nested in the grooves by sliding, with limited play.
  • the feet are immobilized axially by means of axial retaining hooks integral with the blade root. The hooks cooperate with a transverse rod disposed between the root of the blade and the hook.
  • the grooves contain the axial movement of the feet of dawn.
  • the material is included in the group steel, titanium alloy, superalloy based on nickel or aluminum.
  • Figure 1 shows the geometry concerned by application of the method of the invention.
  • the surface to be treated comprises the interior of the groove 5 formed between the hook 20 and the foot 13 of the blade as well as the adjacent outer surface portion 7. It consists of an inverted U-shaped zone 5. The width of this zone varies between 1.5 mm and 10 mm, and the depth varies between 1.5 mm and 20 mm.
  • the surface to be treated also comprises the surface portion 7 of the outer hook at the groove 5.
  • the hooks are highly stressed; the high level of static stresses on said hooks can cause problems of breakage and wear.
  • FIG 4 shows the tooling developed to allow ultrasonic blasting of the hooks.
  • the blade 10 comprises, schematically a blade 11, a foot 13, section for example dovetail, and possibly a stilt.
  • a platform is interposed between the foot 13 and the blade 11.
  • the tooling 30 comprises a support plate with a vibrating surface 32 and a sonotrode, excited by means for producing vibrations at an ultrasonic frequency, not shown in the drawings.
  • Said vibrating surface constitutes the active wall of an enclosure 25.
  • an opening 26 is formed, through which the hook 20 has been introduced. dawn 10.
  • the opening 26 is closed by the face of the foot of the blade with the hook.
  • the hook 20 is thus included in the enclosure.
  • the groove 5 and the surface portion 7 of the hook, adjacent and external to the groove, are included in the enclosure.
  • the throat here has a width of 3.2 mm and a depth of 7.26 mm.
  • the vibrating surface 32 is situated at a short distance from the hook 20. It is wider than the groove 5 and at least partially sees the surface portion of the external hook at the groove 5.
  • Balls 2 with a diameter of 1.5 mm, are introduced into the chamber 25 through the opening 26.
  • a ball fog is created. in the chamber 25.
  • the balls are propelled towards the hook 20, striking the wall of said groove 5 and the adjacent surface portion 7.
  • the frequency of the ultrasonic oscillations, the dimensions of the vibrating surface 32, as well as the diameter, the material and the mass of the balls are chosen so that the zone of the groove of the hook but also the portion of the outer surface at the groove is shot blast homogeneously for a very short time.
  • a significant advantage of ultrasound blasting is that its implementation requires only a small amount of beads. In the present case, it is therefore possible to use high quality balls such as steel rolling balls. These beads have a higher hardness than tungsten carbide balls.
  • the steel bearing balls do not break, they are perfectly spherical, and therefore do not produce sharp stops that can increase the roughness of the surface of the shot blasted part.
  • the blasting time is determined according to the recovery rate, the recovery ratio being the ratio between the impacted surface and the total surface exposed to shot blasting.
  • the development of ultrasonic shot blasting was carried out on a hook 20 over an area 3.2 mm wide and 7.26 mm deep.
  • the parameters used for the process were as follows: diameter of the beads between 300 ⁇ m and 2.5 mm, with a mass of between 0.5 and 5 grams, an amplitude of between 20 and 500 ⁇ m, and with a treatment time varying between 5 and 200 seconds.
  • FIG. 5 shows the stress profile obtained by ultrasonic peening, object of the invention, in zone 2 of the hook 20 represented in FIG.
  • zones A and B of FIG. 2 SEM analyzes were carried out in order to verify the overlap obtained by ultrasonic shot blasting.
  • SEM analysis provides a reflected image of the sample (magnified up to 100,000 times or more), highlighting details that can not be detected otherwise.

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Abstract

La présente invention porte sur un procédé de grenaillage par ultrasons, au moyen d'un brouillard de billes mises en mouvement au contact d'une sonotrode, d'une surface métallique comprenant une zone d'accès difficile. Il est caractérisé par le fait que la surface étant celle d'un crochet (20) de retenue axiale d'une aube de turbomachine comprenant une gorge (5) ménagée entre le crochet et le pied de l'aube, le brouillard de billes est contenu dans une enceinte (25) englobant ladite portion de surface (7) extérieure à ladite gorge et ladite gorge.

Description

Procédé de grenaillage par ultrasons de pièces de turbomachines
La présente invention concerne un procédé de traitement et de mise en compression de surfaces comprenant des zones d'accès difficile, plus précisément les crochets de retenue axiale d'aubes de turbomachine comprenant une gorge entre le crochet et le pied de l'aube.
Dans un moteur aéronautique à turbine à gaz, les crochets de retenue axiale des aubes dans le logement de ces dernières sur un disque de turbine et les jantes des disques de turbine comprenant une rainure radiale de retenue axiale des aubes sont fortement sollicitées. Les crochets d'aubes subissent un fort niveau de contraintes statiques, quant aux rainures des disques, il existe des problèmes de contact et d'usure entre le disque et le flasque appliqué contre la face du disque.
Actuellement, pour améliorer leurs performances mécaniques, ces pièces sont traitées en surface, par grenaillage classique, afin d'en améliorer leur résistance à la fatigue et à la corrosion.
L'opération de grenaillage de précontrainte est un traitement mécanique destiné à améliorer les propriétés d'une pièce métallique par durcissement superficiel. Il est fondé sur la transformation structurelle des matériaux. Le procédé classique consiste à mettre les pièces mécaniques sous compression superficielle, par la projection de petites billes d'acier, de verre ou de céramique. Cette opération de microbillage crée une zone comprimée qui est le siège de contraintes internes de compression par lesquelles la résistance est augmentée.
Selon un exemple de grenaillage classique, on martèle la surface par projection de billes d'acier BA 315 (bille d'acier de diamètre 0,315mm) avec une intensité F15A (suivant l'indice Almen). On utilise un flux gazeux, produit par détente au travers d'une buse, puis on déplace la buse, parallèlement à la surface de la pièce, ou bien la pièce par rapport à la buse, pour couvrir la surface à traiter.
Compte tenu de la difficulté d'accessibilité de certaines zones, ce type de grenaillage ne peut se réaliser dans des conditions optimales. En effet, le jet de grenaillage ne peut être dirigé de façon directe sur la surface et le grenaillage se réalise par rebond, dans le meilleur des cas.
Le grenaillage par rebond est beaucoup moins efficace car les billes arrivent à la surface avec une énergie cinétique plus faible. Aussi, dans certains cas, le niveau de compression n'est pas suffisant pour traiter la surface de la pièce.
En outre, le grenaillage classique ne donne pas l'assurance d'un bon recouvrement des zones d'accès difficile telles que les gorges d'aubes ou bien les rainures des disques.
L'utilisation du procédé de mise en compression par choc laser n'est pas non plus applicable à ces zones. En effet, ces zones étant masquées, elles ne sont pas accessibles au faisceau laser.
Le traitement par choc laser, est un procédé qui vise à générer des ondes de choc plastifiantes dans un matériau, afin d'en améliorer également ses propriétés de surface. Les ondes de choc sont obtenues en focalisant sur la surface du matériau une impulsion laser très intense (GW/cm2) en présence d'un milieu de confinement sur des très courtes durées (quelques nanosecondes). Le traitement est susceptible d'induire des contraintes résiduelles de compression sur des épaisseurs atteignant plusieurs centaines de micromètres et ce, sur une grande variété de matériaux, en particulier pour les applications qui intéressent le domaine des aciers, des alliages d'aluminium ou du titane. Le traitement permet l'amélioration des propriétés de surface, comme la résistance à la fatigue, à l'usure ou encore à la corrosion. Un des intérêts de cette technique réside dans le fait que les états de surface des pièces sont peu modifiés.
Le déposant s'est fixé comme objectif de traiter des surfaces sur un crochet de rétention axiale d'aube de turbomachine présentant des zones d'accès difficile de pièces de moteur à turbine à gaz en utilisant le procédé de grenaillage par ultrasons.
Le procédé de grenaillage par ultrasons permet de mettre en compression et, ainsi, de durcir les couches superficielles de matériaux métalliques, le but de cette technique étant d'améliorer la durée de vie des pièces. Le procédé consiste à mettre en vibration une sonotrode, à des fréquences proches de la fréquence ultra sonore, par l'intermédiaire d'éléments acoustiques, reliés à un générateur. Des billes de différentes natures sont propulsées vers le matériau devant être grenaille, par l'intermédiaire de la sonotrode.
Afin de palier les inconvénients des procédés classiques de traitement de surface sur les zones d'accès difficile, l'invention consiste à appliquer le procédé de grenaillage par ultrasons sur lesdites zones, de type gorges d'aubes, pour lesquelles des procédés tels que le grenaillage classique ou bien le choc laser ne permettent pas un recouvrement complet de la surface.
Conformément à l'invention, le procédé de grenaillage par ultrasons, au moyen d'un brouillard de billes mises en mouvement au contact d'une sonotrode, d'une surface métallique comprenant une zone d'accès difficile est caractérisé par le fait que la surface étant celle d'un crochet de retenue axiale d'une aube de turbomachine comprenant une gorge ménagée entre le crochet et le pied de l'aube et une portion de surface extérieure à ladite gorge, le brouillard de billes est contenu dans une enceinte englobant ladite surface.
Avantageusement, l'application du procédé donne la possibilité d'une mise en compression plus profonde dans les zones d'accès difficile et, par conséquence, permet l'amélioration de la tolérance aux dommages (fatigue, fretting,..).
Le procédé de grenaillage vise des pièces réalisées avec un matériau du groupe acier, alliage de titane ou superalliage à base de nickel ou des aluminiums
L'avantage de l'application du procédé est la possibilité d'obtenir un recouvrement complet, ainsi qu'un meilleur état de surface, avec l'absence de replis de matière dans les angles. Un autre avantage réside dans le fait que ce procédé est très répétitif.
L'invention présente un intérêt quand ladite gorge du crochet a une largeur comprise entre 1,5 mm et 10 mm et une profondeur comprise entre 1,5 mm et 20 mm.
On utilise plus particulièrement des billes présentant les caractéristiques suivantes :
Elles ont un diamètre inférieur ou égal à 2,5 mm et une masse supérieure ou égale à 0,5 g, et un diamètre compris entre 300 μm et 2,5 mm.
Ce sont des billes de roulement en acier avec un faible teneur carbone, et l'amplitude de vibration de la sonotrode est supérieure ou égale à 20 μm.
De préférence le temps de traitement est compris entre 5 et 200 secondes. La sonotrode forme une portion de la paroi de l'enceinte.
On connaît le brevet FR2816538 qui décrit un procédé pour augmenter la durée de vie des attaches d'aubes sur un rotor de turbine mettant en oeuvre un grenaillage par ultrasons des rainures et des pieds d'aubes. Le grenaillage est effectué avec une flèche Almen au moins égal à F8A afin d'augmenter la précontrainte de compression des surfaces en contact sans augmenter la rugosité. Les billes sont projetées par la percussion d'une sontrode mise en vibration et contenues dans une enceinte formée par la rainure annulaire ou axiale, la sonotrode étant introduite dans l'embouchure de celle-ci et deux oreilles recouvrant les ouvertures latérales. L'accessibilité des zones à traiter n'est pas en question dans l'enseignement de ce brevet puisque les rainures de logement des aubes permettent la formation d'enceintes avec leur paroi.
Le brevet FR 2873609 porte sur le grenaillage par ultrasons et l'utilisation de projectiles permettant d'obtenir une intensité de traitement suffisante sur des surfaces concaves présentant un rayon de courbure plus faible que celui des projectiles. Les projectiles ont une dureté et une densité toutes deux élevées tout en étant de faible dimension et leur utilisation permet de traiter des zones difficilement accessibles avec les projectiles conventionnels ayant de faibles rayons de courbure. Ces projectiles sont capables d'acquérir une énergie cinétique suffisamment grande pour générer le niveau de contraintes souhaité dans la pièce. Ce brevet décrit plusieurs réalisations d'enceintes adaptées à la configuration des surfaces à traiter. Cependant son enseignement ne comprend pas le traitement de pièces présentant une partie avec une gorge de faible ouverture.
On comprendra mieux les buts, aspects, et avantages de la présente invention, à la lecture de la description donnée, ci-après, des différents modes de réalisation. Ceux ci sont présentés à titre d'exemples, non limitatifs. Les dessins annexés sont décrits ci-dessous :
La figure 1 représente schématiquement un crochet d'aube de turbomachine. La figure 2 représente la schématisation des zones d'analyse de contraintes par diffraction X.
La figure 3 montre le profil des contraintes obtenu par grenaillage classique, sur la zone A d'analyse de la figure 2, avec en abscisse la profondeur en microns et en ordonnée la valeur de la contrainte résiduelle en MPa.
La figure 4 montre l'outillage permettant le grenaillage par ultrasons de crochets d'aubes.
La figure 5 montre le profil des contraintes obtenu par le grenaillage ultrasons, sur la zone d'analyse A de la figure 2.
Dans un turboréacteur, les disques de rotors comprennent une jante, à la périphérie de laquelle est montée une pluralité d'aubes amovibles. Les aubes sont montées dans des rainures axiales, en queue d'aronde par exemple, usinées dans la jante, et comprennent un pied, également en queue d'aronde, usiné à la base de l'aube, l'assemblage s 'effectuant par l'emboitement du pied dans la rainure. Les pieds d'aubes sont emboités dans les rainures par coulissement, avec un jeu limité. Les pieds sont immobilisés axialement par l'intermédiaire de crochets de retenue axiale solidaires du pied des aubes. Les crochets coopèrent avec un jonc transversal disposé entre le pied de l'aube et le crochet. Ainsi, les gorges contiennent le mouvement axial des pieds d'aube. Une plateforme, surmontant le pied de l'aube, délimite la veine de gaz. Le matériau est compris dans le groupe acier, alliage de titane, superalliage à base de nickel ou des aluminiums.
La figure 1 présente la géométrie concernée par application du procédé de l'invention. La surface à traiter comprend l'intérieur de la gorge 5 formée entre le crochet 20 et le pied 13 de l'aube ainsi que la portion de surface 7 extérieure adjacente. Elle est constituée d'une zone 5 en forme de U renversé. La largeur de cette zone varie entre 1,5 mm et 10 mm, et la profondeur varie entre 1,5 mm et 20 mm. La surface à traiter comprend également la portion de surface 7 du crochet extérieure à la gorge 5.
Les crochets sont fortement sollicités; le fort niveau de contraintes statiques sur lesdits crochets peut entraîner des problèmes de casse et d'usure.
La figure 4 montre l'outillage développé pour permettre le grenaillage par ultrasons des crochets. L'aube 10 comprend, schématiquement une pale 11, un pied 13, à section par exemple en queue d'aronde, et éventuellement une échasse. Une plateforme est interposée entre le pied 13 et la pale 11.
L'outillage 30 comporte une plaque de support avec une surface vibrante 32 et une sonotrode, excitée par des moyens de production de vibrations à une fréquence ultrasonore, non montrés sur les dessins. Ladite surface vibrante constitue la paroi active d'une enceinte 25. Dans ce volume défini par les parois 31, sur un côté de la surface vibrante 32 de l'enceinte, on aménage une ouverture 26, par laquelle on a introduit le crochet 20 de l'aube 10. L'ouverture 26 est obturée par la face du pied de l'aube avec le crochet.
Le crochet 20 est ainsi inclus dans l'enceinte. La gorge 5 et la portion de surface 7 du crochet, adjacente et extérieure à la gorge, sont comprises dans l'enceinte. La gorge a ici une largeur de 3,2 mm et une profondeur de 7,26 mm.
La surface vibrante 32 est située à faible distance du crochet 20. Elle est plus large que la gorge 5 et voit au moins en partie la portion de surface du crochet extérieure à la gorge 5.
Des billes 2, d'un diamètre de 1,5 mm, sont introduites dans l'enceinte 25 à travers l'ouverture 26. Lorsque la surface vibrante 32 est soumise à des oscillations ultrasonores par la sonotrode, il se crée un brouillard de billes dans l'enceinte 25. Les billes sont propulsées vers le crochet 20, percutant la paroi de ladite gorge 5 et la portion de surface adjacente 7.
La fréquence des oscillations ultrasonores, les dimensions de la surface vibrante 32, ainsi que le diamètre, la matière et la masse des billes sont choisis de telle sorte que la zone de la gorge du crochet mais aussi la portion de surface extérieure à la gorge soit grenaillée de manière homogène pendant un temps très court.
Dans l'exemple ci-dessus les paramètres retenus, après la mise au point du grenaillage par ultrasons, avec l'outillage sont repris dans le tableau suivant :
Figure imgf000009_0001
Un avantage non négligeable du grenaillage par ultrasons est que sa mise en œuvre ne nécessite qu'une faible quantité de billes. On peut donc, dans le cas présent, utiliser des billes de haute qualité telles que des billes de roulement en acier. Ces billes ont une dureté plus élevée que les billes en carbure de tungstène. Les billes de roulement en acier ne se cassent pas, elles sont parfaitement sphériques, et par conséquent ne produisent pas d'arrêtés vives susceptibles d'augmenter la rugosité de la surface de la pièce grenaillée.
Le temps de grenaillage est déterminé en fonction du taux de recouvrement, le taux de recouvrement étant le rapport entre la surface impactée et la surface totale exposée au grenaillage.
Nous remarquons que pour un taux de recouvrement correspondant à 125 %, le temps de grenaillage est de 75 secondes.
La mise au point du grenaillage par ultrasons a été réalisée sur un crochet 20, sur une zone d'une largeur de 3.2 mm et d'une profondeur de 7,26 mm. Les paramètres utilisés pour le procédé étaient les suivants: diamètre des billes entre 300 μm et 2,5 mm, avec une masse située entre 0,5 et 5 grammes, une amplitude comprise entre 20 et 500μm, et avec un temps de traitement variant entre 5 et 200 secondes.
Tel qu'on le voit sur la figure 2, des mesures de contraintes ont été réalisées sur les zones A et B du pied de l'aube comprenant la gorge. La zone A est formée d'un volume du pied 13 délimité par la surface latérale de la gorge 5 et la zone B est formée d'un volume du pied 13 délimité par le fond de la gorge 5. Ces mesures ont été réalisées pour déterminer les contraintes résiduelles en profondeur par diffraction X. Le résultat en termes de profil de contraintes obtenu par grenaillage classique BA 315 (bille en acier de diamètre 0,315 mm) et d'intensité F15A (suivant l'indice Almen) est montré sur la figure 3.
La figure 5 montre le profil des contraintes obtenu par grenaillage ultrasons, objet de l'invention, dans la zone 2 du crochet 20 représenté en figure 2.
Si on compare les résultats obtenus par grenaillage classique (figure 3) avec ceux obtenus par grenaillage ultrasons (figure 5), dans la zone A de la surface traitée, on observe des niveaux de contraintes similaires. Par contre, le grenaillage par ultrasons permet d'obtenir des contraintes sur une profondeur beaucoup plus importante (notamment dans un rapport de 100% par rapport au grenaillage classique).
Sur les zones A et B de la figure 2, des analyses MEB ont été réalisées afin de vérifier le recouvrement obtenu par le grenaillage ultrasonore.
L'analyse MEB permet d'obtenir une image réfléchie de l'échantillon (agrandie jusqu'à 100 000 fois ou plus), mettant en évidence des détails impossibles à déceler autrement.
Les résultats de cette analyse montrent un recouvrement complet dans les zones A et B du crochet 20, l'absence de stries résiduelles, ainsi que l'absence de replis formés par les impacts.

Claims

Revendications
1. Procédé de grenaillage par ultrasons, au moyen d'un brouillard de billes mises en mouvement au contact d'une sonotrode, d'une surface métallique comprenant une zone d'accès difficile caractérisé par le fait que la surface étant celle d'un crochet (20) de retenue axiale d'une aube de turbomachine comprenant une gorge (5) ménagée entre le crochet et le pied de l'aube et une portion de surface (7) extérieure à ladite gorge, le brouillard de billes est contenu dans une enceinte (25) englobant ladite portion de surface (7) extérieure à ladite gorge et ladite gorge.
2. Procédé de grenaillage selon la revendication 1 dont ladite gorge (5) a une largeur comprise entre 1,5 mm et 10 mm et une profondeur comprise entre 1,5 mm et 20 mm.
3. Procédé de grenaillage selon la revendication 1 ou 2, selon lequel on utilise des billes ayant : a. un diamètre inférieur ou égal à 2,5 mm, b. une masse supérieure ou égale à 0,5 g.
4. Procédé selon la revendication précédente, l'amplitude des déplacements des billes étant supérieure ou égale à 20 μm.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, le temps de traitement étant compris entre 5 et 200 secondes.
6. Procédé de grenaillage selon la revendication 1, les billes ayant un diamètre compris entre 300 μm et 2,5 mm.
7. Procédé de grenaillage selon la revendication 1, les billes étant des billes de roulement en acier ou des billes en carbure de tungstène ou des aluminiums.
8. Procédé selon la revendication précédente, la sonotrode formant une portion de la paroi de l'enceinte (25).
9. Procédé de grenaillage selon l'une des revendications précédentes, les crochets étant réalisés avec un matériau du groupe acier, alliage de titane ou superalliage à base de nickel ou des aluminiums.
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