Martelage par grenaillage

Le martelage est un procédé important et, pour des raisons de sécurité, essentiel dans de nombreux secteurs industriels, particulièrement dans les industries aérospatiale et automobile.

La technique de martelage remonte aux armuriers de l’âge du bronze ; bien que ces dernières années, cette technique ait été utilisée par des ingénieurs qui travaillaient la surface d’un composant avec un « marteau à panne ronde » afin d’induire une contrainte de compression interne et ainsi augmenter sa durée de vie.

Les exigences technologiques dans tous les secteurs industriels, en particulier les industries aéronautique et aérienne, deviennent de plus en plus strictes, notamment en ce qui concerne le martelage.

Consultez le Guide des systèmes de martelage par grenaillage de Kresco qui présente les principaux composants utilisés dans les grenailleuses conçues pour répondre aux exigences techniques les plus strictes de l’industrie aérospatiale.

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Qu’est-ce que le martelage par grenaillage ?

Le martelage par grenaillage est un procédé de travail à froid qui consiste à produire une couche de contrainte résiduelle de compression et à modifier les propriétés mécaniques des métaux. Pour y parvenir, cette technique implique de projeter sur une surface métallique de petits médias abrasifs sphériques (particules rondes métalliques, de verre ou de céramique) avec une force suffisante pour créer une déformation.

Schéma montrant une bille frappant une surface métallique pour créer une empreinte, illustrant le procédé de martelage par grenaillage avec des flèches indiquant la force d’impact ainsi que la compression et l’étirement de la surface sous l’empreinte qui en résultent.

Schéma montrant des particules avec des flèches pointant vers le haut ou vers le bas, séparées par une barrière brune et bleue au milieu. Les flèches au-dessus de la barrière pointent vers le bas ; les flèches en dessous pointent vers le haut, illustrant une différence de mouvement ou d’alignement.

Les machines de martelage par grenaillage ne sont pas très différentes des machines de sablage abrasif conventionnelles. Le procédé de martelage peut être effectué dans des cabinets de sablage, des chambres de sablage et d’autres équipements de sablage traditionnels.

Applications

Le martelage par grenaillage est une technique utilisée dans une vaste gamme de procédés de fabrication et d’applications. Par exemple, les poêles en fonte tirent leurs propriétés mécaniques et de transfert thermique améliorées du procédé de martelage. Dans des secteurs tels que l’aéronautique, l’automobile et la fabrication ferroviaire, le martelage par grenaillage est un procédé incontournable lorsqu’il s’agit de former des composants dotés de résistances mécaniques accrues tout en utilisant des quantités minimales de matériaux pour réduire le poids total. Après tout, nous savons tous que la consommation de carburant ou d’autres sources d’énergie d’un véhicule est fortement corrélée à son poids. L’idée est similaire à l’utilisation de tiges d’acier comme renforts pour le béton dans l’industrie de la construction : elle permet d’utiliser moins de matériau pour atteindre une résistance mécanique donnée. Comme mentionné précédemment, le martelage par grenaillage améliore également la résistance mécanique des composants et réduit le risque de défaillance lorsqu’ils sont soumis à des conditions extrêmes. Pour ces raisons, les composants de transmission (ex. : engrenages) sont souvent soumis au procédé de martelage afin d’induire une contrainte de compression, ce qui augmente considérablement leur résistance à la fatigue et réduit le risque de fissures pendant leur durée de vie opérationnelle, alors que ces composants sont soumis à de multiples contraintes de traction et de compression.

Normes et exigences

Les normes de la SAE International (anciennement connue sous le nom de Society of Automotive Engineers) proviennent d’une association basée aux États-Unis qui couvre les exigences techniques pour les procédés et techniques de martelage par grenaillage par impact de grenaille métallique, de billes de verre ou de grenaille de céramique. Les normes préfixées par AMS (Aerospace Material Specification) font référence aux normes utilisées dans l’industrie aérospatiale. Le préfixe J se rapporte aux normes générales concernant les médias abrasifs, les méthodes de contrôle de la qualité des pièces traitées ou les paramètres de procédé utilisés dans diverses applications générales (y compris les véhicules terrestres), tandis que MIL (Military) se rapporte aux équipements et armes militaires. Dans certains cas, les normes préfixées par J peuvent également être utilisées dans les industries aérospatiale et militaire. La norme type de procédé de martelage utilisée dans diverses applications couvre les exigences techniques pour le martelage des surfaces de pièces par impact de grenaille métallique, de billes de verre ou de grenaille de céramique :

SAE J2441 (Martelage par grenaillage)

Les procédés de martelage par grenaillage peuvent être automatisés pour garantir des résultats constants :

AMS 1- 2430 (Martelage par grenaillage, automatique) – nécessite au minimum un procédé contrôlé par automate programmable industriel (API).
AMS 2432 (Martelage par grenaillage, surveillé par ordinateur) – implique un procédé contrôlé et surveillé par ordinateur qui permet un meilleur accès, partage et analyse des données à distance, ainsi que la mise en œuvre d’un téléchargement de paramètres de procédé prédéfinis.

Le type et la taille des médias abrasifs utilisés dans le procédé sont également définis dans les normes aérospatiales :

AMS 2431 (Exigences générales relatives aux médias de grenaillage)
AMS 2431/1 (Grenaille d’acier moulé, dureté régulière)
AMS 2431/2 (Grenaille d’acier moulé, haute dureté)
AMS 2431/3 (Grenaille de fil coupé en acier au carbone conditionné, dureté régulière)
AMS 2431/4 (Grenaille de fil coupé en acier inoxydable conditionné)
AMS 2431/5 (Billes de martelage en acier cémenté APB)
AMS 2431/6 (Grenaille de verre APB)
AMS 2431/7 (Grenaille de céramique AZB)
AMS 2431/8 (Grenaille de fil coupé en acier au carbone conditionné, haute dureté)

Les normes militaires définissent les médias et les techniques pour les véhicules et les armes militaires :

MIL PRF-9954 (Nettoyage et martelage aux billes de verre)
MIL PRF-9954B (Nettoyage et martelage aux billes de verre)
MIL-P-81985 (Martelage des métaux)
MIL-S-13165 A, B, C (Martelage de pièces métalliques)
MIL-STD-852 (Procédures de martelage aux billes de verre)

Ces normes générales s’appliquent à de nombreuses applications de martelage, y compris l’aérospatiale et le militaire :

SAE J2277 (Détermination du recouvrement du martelage par grenaillage)
SAE J2597 (Courbes de saturation de martelage par grenaillage contrôlées par ordinateur)
SAE J441 (Grenaille de fil coupé)
SAE J442 (Éprouvette, support et jauge pour le martelage par grenaillage)
SAE J443 (Procédures d’utilisation de l’éprouvette Almen standard pour le martelage par grenaillage)
SAE J444 (Spécifications de granulométrie et de grenaille moulée pour le martelage et le nettoyage)

Toutes les machines de martelage par grenaillage fabriquées par Kresco sont conçues sur mesure pour répondre aux normes spécifiques utilisées dans les industries manufacturière, militaire et aérospatiale.

Médias abrasifs utilisés dans le martelage par grenaillage

Par définition, le martelage par grenaillage utilise des médias abrasifs de forme sphérique pour produire l’action de martelage – appelés grenaille. Le matériau et la taille de la grenaille dépendent de la composition du matériau de la pièce et du résultat souhaité. Les médias les plus couramment utilisés pour le martelage par grenaillage sont :

Billes de céramique
Billes de verre
Grenaille d’acier
Grenaille d’acier inoxydable
Grenaille de fil coupé

Schéma montrant deux panneaux d’abrasifs sphériques impactant une surface. Le panneau A illustre des abrasifs à un angle plus élevé au-dessus de la surface, tandis que le panneau B démontre une approche plus parallèle — mettant en évidence différentes profondeurs de préparation de surface étiquetées A et B.

Consultez le Guide de sélection des médias de Kresco pour choisir le média adapté à votre application.

Martelage par grenaillage