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FinlandSHOT PEENING SUCCESS STORIES FOR AEROSPACE APPLICATIONS
HISTOIRES DE RÉUSSITE DU GRENAILLAGE DE PRÉCONTRAINTE POUR LES APPLICATIONS AÉROSPATIALES
Le grenaillage de précontrainte a prouvé son efficacité pour prolonger la durée de vie en service et améliorer les performances des composants métalliques en les protégeant contre la fatigue, la fatigue par frottement, la fissuration par corrosion sous contrainte et une variété d'autres mécanismes de défaillance. Voici quelques-unes de ces histoires de réussite pour les applications aérospatiales :
- Conduits d'Échappement de Groupe Auxiliaire de Puissance (APU)
- Étude de Croissance des Fissures de la NASA Langley
- Disques de Soufflante de Moteur à Turbine
- Rotors de Compresseur HP de Moteur à Turbine
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Conduits d'Échappement de Groupe Auxiliaire de Puissance (APU)
Un type particulier de Groupe Auxiliaire de Puissance (APU) est utilisé pour fournir de l'énergie à un avion lorsqu'il est au sol avec les moteurs principaux éteints. Les conduits d'échappement tubulaires sont en alliage d'aluminium 8009 haute température soudé dans une conception bout à bout. Les tests de fatigue en traction-traction ont mesuré une résistance à la fatigue de 23 ksi (156 MPa) à 3 000 cycles dans l'état tel que soudé. Le grenaillage aux billes de verre des soudures a entraîné une amélioration de 13% de la résistance à la fatigue à 26 ksi (180 MPa).
Étude de Croissance des Fissures de la NASA Langley
Les ingénieurs de la NASA ont réalisé une étude sur les taux de croissance des fissures de l'aluminium 2024-T3 avec et sans grenaillage de précontrainte. Les échantillons ont été testés avec une fissure initiale de 0,050" (1,27 mm) puis soumis à des cycles jusqu'à la rupture. (Il convient de noter que le défaut critique de tolérance aux dommages de l'armée de l'air des États-Unis est de 0,050" (1,27 mm)). Il a été constaté que la croissance des fissures était considérablement retardée lorsque le grenaillage de précontrainte était inclus. Comme les résultats suivants le démontrent, à une condition de contrainte nette de 15 ksi (104 MPa), la durée de vie restante a augmenté de 237%. À une condition de contrainte nette de 20 ksi (138 MPa), la durée de vie restante a augmenté de 81%.
Ce test reflète des conditions plus sévères que les conditions réelles. Les conditions réelles n'auraient généralement pas de défauts initiaux et devraient répondre avec de meilleures améliorations de la durée de vie en fatigue à ces niveaux de contrainte. (Note sur la préparation des échantillons : Une entaille a été placée dans la surface via le procédé d'Usinage par Électro-Érosion (EDM). Les échantillons ont été chargés en fatigue jusqu'à ce que la fissure atteigne environ 0,050" (1,27 mm). Si les échantillons étaient grenaillés, ils l'étaient après la génération de la fissure initiale de 0,050" (1,27 mm). C'était le point de départ pour les résultats ci-dessus.)
Disques de Soufflante de Moteur à Turbine
En 1991, l'Autorité Fédérale de l'Aviation (FAA) a émis une directive de navigabilité qui exigeait l'inspection des fissures dans le disque de soufflante basse pression. À l'époque, plus de 5 000 moteurs étaient utilisés sur des jets d'affaires aux États-Unis et en Europe. La FAA exigeait que les moteurs qui n'avaient pas de grenaillage à la lance après usinage dans la rainure en queue d'aronde de la pale de soufflante soient inspectés. Les moteurs ayant des disques de soufflante sans grenaillage à la lance devaient réduire la durée de vie en service de 10 000 à 4 100 cycles (décollages et atterrissages). Les disques qui ont été retravaillés avec grenaillage à la lance selon AMS 2432 (Grenaillage de Précontrainte Contrôlé par Ordinateur) avant 4 100 cycles ont obtenu une extension de 3 000 cycles.
Rotors de Compresseur HP de Moteur à Turbine
Deux entreprises leaders dans la fabrication de moteurs à turbine à réaction fabriquent conjointement des rotors de compresseur haute pression. Des pièces séparées sont usinées à partir de titane forgé (Ti 4Al-6V) puis soudées ensemble. Les tests ont produit les résultats suivants :
- Tel que soudé – 4 000 cycles*
- Soudé et poli – 6 000 cycles
- Soudé et grenaillé – 16 000 cycles
Martelage de la lance du disque de ventilateur
* Dans la terminologie des moteurs d'avion, un cycle équivaut à la montée en puissance requise pour un décollage de l'avion pour lequel le moteur est configuré.
Initialement, le grenaillage de précontrainte était utilisé comme "assurance" supplémentaire contre la défaillance. Après de nombreuses années de service sans défaillance, associées à des innovations dans les contrôles du grenaillage de précontrainte, le grenaillage de précontrainte a été intégré comme un processus de fabrication complet dans les améliorations de moteurs.
