Brevet FR2905290A1 — publié le 20080307

L'invention concerne un procédé de grenaillage de la surface intérieure d'un tube. L'invention concerne également un dispositif pour mettre en oeuvre un tel procédé. Le principe du grenaillage consiste à projeter à grande vitesse contre la surface d'une pièce à traiter de petits projectiles (en général des billes) appelés grenailles. Cette grenaille peut notamment être en métal, en verre ou en céramique. Elle est en général entraînée grâce à de l'air comprimé dans des conduites d'où elle s'échappe au niveau d'une buse ou par l'action mécanique d'une turbine. Le grenaillage peut avoir différents buts. Il peut servir à nettoyer une pièce afin de préparer ces surfaces pour une opération de traitement de surface ultérieure telle qu'une opération de peinture ou de métallisation. Il peut aussi être utilisé dans le but d'améliorer la tenue mécanique des pièces traitées. C'est ce but qui intéresse l'objet de la présente demande. Dans ce cas, les paramètres du grenaillage sont définis de manière à 20 introduire, sous l'effet des impacts de la grenaille sur la surface de la pièce traitée, des déformations plastiques pour produire des contraintes superficielles de compression. Ces contraintes s'opposent aux efforts que la pièce subit par la suite lorsqu'elle est utilisée pour assurer la fonction pour laquelle elle a été conçue. Les caractéristiques mécaniques 25 de la pièce traitée sont ainsi améliorées, la pièce est notamment plus résistante aux sollicitations dynamiques entraînant des phénomènes de fatigue. Pour obtenir un bon traitement de la pièce, un certain nombre de 30 paramètres doivent être déterminés : le diamètre de la grenaille, sa matière, sa vitesse, son angle d'impact. Tous ces paramètres doivent MS12. R442.12FR.17. dpt. doc 2905290 2 être maîtrisés pour assurer un traitement uniforme sur toute la surface de la pièce et répétable d'une pièce à l'autre. Dans certaines applications et notamment dans l'industrie automobile, il 5 est nécessaire de traiter par grenaillage les surfaces intérieures de pièces tubulaires. Le traitement de ce genre de pièces pose des problèmes. II est connu de traiter ces pièces par une technique dite de jet libre, illustrée à la figure 1 : on amène une buse 10 de grenaillage à proximité d'une première extrémité ouverte 7 de la pièce 1 et on envoie 10 de la grenaille 11 dans la pièce. Celle-ci impacte la surface intérieure de la pièce. La grenaille est évacuée par une autre extrémité ouverte 8 de la pièce. Cette technique pose des problèmes de qualité du traitement. L'effet obtenu est difficilement répétable d'une pièce à une autre et on note des hétérogénéités sensibles de traitement sur une même pièce. 15 Ces hétérogénéités sont d'autant plus sensibles si la pièce comprend des surfaces intérieures convergentes 5 et divergentes 6 (selon le sens de déplacement de la grenaille). En effet, les surfaces convergentes sont très impactées par la grenaille alors que les surfaces divergentes ne le sont pratiquement pas. Pour remédier à ces inconvénients, il est connu de traiter les surfaces intérieures des pièces par grenaillage grâce à une autre technique dite à enclume mobile. Selon cette technique représentée à la figure 2, une enclume mobile 20 est déplacée dans la pièce le long de celle-ci pendant que la grenaille est projetée. Dans une première étape, on met en position la pièce à traiter et on la bride. Dans une deuxième étape, on met en place la buse de grenaillage à une extrémité de la pièce. Dans une troisième étape, on introduit dans la pièce une enclume ayant une forme adaptée à celle-ci. Dans une quatrième étape, on projette la grenaille dans la pièce tout en retirant de celle-ci l'enclume de manière MS \2.R442.12FR. 1 7.dpt. doc 2905290 3 progressive et régulée. Les rebonds de la grenaille sur l'enclume permettent de traiter les surfaces intérieures divergentes. Une autre solution connue est d'introduire la buse dans la pièce et de 5 projeter la grenaille tout en entraînant en rotation la pièce. Cette solution est difficile à mettre en oeuvre avec des pièces ayant de faibles dimensions transversales. Le but de l'invention est de fournir un procédé de grenaillage remédiant 10 aux inconvénients évoqués précédemment et améliorant les procédés de grenaillage connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un procédé de grenaillage permettant d'obtenir un bon taux de recouvrement (rapport entre l'aire traitée et l'aire devant être traitée) et une bonne répartition des contraintes de surface, ce procédé devant en 15 outre être économique. L'invention concerne également un dispositif pour mettre en oeuvre un tel procédé. Le dispositif de traitement selon l'invention est destiné au grenaillage de la surface intérieure d'une pièce tubulaire comprenant une première 20 ouverture et une deuxième ouverture. II comprend au moins une buse pour projeter de la grenaille dans la deuxième ouverture et est caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de calibrage du débit de grenaille et une plaque d'appui destinés à venir au niveau de la première ouverture. 25 Le moyen de calibrage du débit de grenaille peut comprendre une tôle destinée à obturer la première ouverture, cette tôle étant néanmoins munie d'un trou destiné à évacuer la grenaille. 30 Le dispositif peut comprendre des moyens de mise en position de la pièce. M S \2 . R442.12 FR.17. dp t. do c 2905290 4 Les moyens de mise en position de la pièce peuvent comprendre des épaulements sur la buse et sur le moyen de calibrage du débit de grenaille, ces épaulements étant ajustés aux formes des première et 5 deuxième ouvertures. Le dispositif peut comprendre différentes buses pour traiter autant de pièces simultanément. 10 Le procédé selon l'invention est destiné au traitement par grenaillage de la surface intérieure d'une pièce tubulaire comprenant une première ouverture et une deuxième ouverture. II est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : mettre en place un moyen de calibrage de débit de grenaille et 15 une plaque d'appui au niveau de la première ouverture, projeter la grenaille dans la deuxième ouverture. L'invention concerne encore une pièce obtenue par le procédé de traitement défini précédemment. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode d'exécution du procédé de grenaillage selon l'invention. La figure 1 est un schéma illustrant un premier procédé de traitement par 25 grenaillage connu de l'art antérieur. La figure 2 est un schéma illustrant un deuxième procédé de traitement par grenaillage connu de l'art antérieur. 30 La figure 3 est un schéma illustrant un mode d'exécution du procédé de traitement par grenaillage selon l'invention. MS\2. R442.12FR.17. dpt. doc 20 2905290 5 Le dispositif de traitement par grenaillage représenté à la figure 3 comprend principalement une buse 10 de projection de grenaille 11, un moyen 21 de calibrage du débit de grenaille assurant une fonction d'enclume et de limiteur de débit de grenaille et une plaque d'appui 30. 5 Il est destiné au traitement par grenaillage de la surface intérieure d'une pièce tubulaire 1. Cette pièce comprend un première ouverture 8 à l'une de ses extrémités et une deuxième ouverture 7 à l'autre de ses extrémités. Cette pièce comprend des portions cylindriques 2, 3 et 4 et 10 des portions coniques 5 et 6, la portion 5 étant convergente et la portion 6 étant divergente (relativement au flux de grenaille dans la pièce). La pièce 10 représentée sur la figure 3 à une forme de révolution, cependant, elle pourrait avoir des formes plus complexes. 15 La buse 10 est alimentée en air comprimé et en grenaille. La grenaille est entraînée par le flux de l'air comprimé. Ainsi, la grenaille est projetée hors de la buse avec le gaz. La buse est positionnée au niveau de la deuxième ouverture 7 de la pièce. 20 Au niveau de la première ouverture 8 de la pièce, on positionne le moyen de calibrage du débit de grenaille et la plaque d'appui. Le moyen de calibrage du débit de grenaille comprend par exemple une tôle d'acier 21 obturant la première ouverture de la pièce. Cette tôle est néanmoins percée d'un trou 22 d'axe parallèle au flux de gaz et de grenaille dans la 25 pièce. Ce trou permet à la grenaille projetée dans la pièce de s'échapper. Il est calibré pour réguler le débit de grenaille. On comprend que les dimensions de ce trou dépendent notamment des dimensions de la grenaille et du débit de grenaille désiré. En vis-à-vis de ce trou, on dispose la plaque d'appui 30. Celle-ci est par exemple fixée à la tôle 21 à 30 l'aide d'entretoises 23 ménageant, entre ces deux éléments, un espace nécessaire à l'écoulement de la grenaille qui se fait alors principalement MS12.R442.12FR.17.dpt.doc 2905290 6 par gravité. La grenaille peut alors être collectée pour être de nouveau projetée dans la pièce à traiter. Le moyen de calibrage du débit de grenaille crée une perturbation dans 5 l'écoulement de la grenaille. Ceci assure un traitement, par rebond de la grenaille, des portions divergentes de la pièce, notamment de la portion divergente 6. Le temps de grenaillage et les dimensions du trou 22 déterminent le taux de recouvrement et la répartition des contraintes de surface. 10 La plaque d'appui est là pour arrêter la grenaille projetée à travers le trou 22. La buse et le moyen de calibrage peuvent avantageusement comprendre 15 des épaulements dont les dimensions correspondent à celles des sections des extrémités intérieures ou extérieures de la pièce à traiter. De cette façon la pièce peut être maintenue en position grâce à la buse et au moyen de calibrage. Il suffit alors d'un léger mouvement d'aller-retour de la buse ou du moyen de calibrage selon l'axe de la pièce pour 20 mettre en place la pièce sur le dispositif de traitement ou pour retirer celle-ci du dispositif de traitement. Bien entendu, on peut avantageusement mettre en oeuvre un dispositif comprenant plusieurs buses de projection pour projeter simultanément 25 de la grenaille dans autant de pièces à traiter. On positionne alors, au niveau des différentes pièces, différents moyens de calibrage du débit de grenaille et différentes plaques d'appui. MS\2.R442.12FR.17.dpt.doc Revendications : 1. Dispositif de traitement destiné au grenaillage de la surface intérieure d'une pièce tubulaire (1) comprenant une première ouverture (8) et une deuxième ouverture (7), le dispositif comprenant au moins une buse (10) pour projeter de la grenaille (11) dans la deuxième ouverture et étant caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (21) de calibrage du débit de grenaille et une plaque d'appui (30) destinés à venir au niveau de la première ouverture. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de calibrage du débit de grenaille comprend une tôle (21) destinée à obturer la première ouverture, cette tôle étant néanmoins munie d'un trou (22) destiné à évacuer la grenaille. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mise en position de la pièce. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de mise en position de la pièce comprennent des épaulements sur la buse et sur le moyen de calibrage du débit de grenaille, ces épaulements étant ajustés aux formes des première et deuxième ouvertures. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend différentes buses pour traiter autant de pièces simultanément. 6. Procédé de traitement par grenaillage de la surface intérieure d'une pièce tubulaire (1) comprenant une première ouverture (8) et une MS\2.R442.12FR.17. dpt. doc 7 5 10 2905290 8 deuxième ouverture (7), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : mettre en place un moyen (21) de calibrage de débit de grenaille et une plaque d'appui (30) au niveau de la première ouverture, projeter la grenaille dans la deuxième ouverture. 7. Pièce (1) obtenue par le procédé de traitement de la revendication 6. M S \2 . R442.12 FR.17 . dp t. do c