Martelage de surface

Sommaire

Le martelage de surface (de l’anglais shot peening) est un procédé important et, pour des raisons de sécurité, essentiel dans plusieurs secteurs industriels, soit en particulier dans les secteurs aéronautique et automobile.

Le martelage est une vieille technique utilisée par les armuriers du Moyen Âge qui martelaient les armures des chevaliers pour les rendre plus résistantes aux attaques ennemies. Plus récemment, cette technique a été reprise par des ingénieurs en surface qui martelaient des surfaces métalliques à l’aide de marteaux à tête arrondie afin de leur procurer une meilleure résistance à la contrainte de compression et d’ainsi prolonger leur durée de vie utile.

Les spécifications techniques des secteurs industriels, spécialement dans les secteurs aéronautique et spatial, sont de plus en plus exigeantes, en particulier en ce qui a trait au procédé de martelage.

Référez-vous à notre Guide sur les équipements de martelage qui abordent les principaux aspects à tenir compte dans le domaine du martelage afin d’atteindre les plus hauts standards de fabrication exigés dans l’industrie aéronautique.

Qu’est-ce que le martelage

Le martelage est un processus utilisé pour produire une compression ou contrainte sur le métal afin de modifier ses propriétés mécaniques. Pour y arriver, il suffit de projeter de très petites billes métalliques (bille de verre, d’acier ou de céramiques) sur une surface métallique avec suffisamment de force pour produire une déformation.
Shot Peening - Compression on Streched Surface Shot Peening

 

Les équipements de martelage ne sont pas très différents des autres équipements de sablage au jet. Le procédé de martelage peut très bien se faire en cabinet de sablage, en chambre de sablage ainsi que dans les autres équipements de sablage au jet plus traditionnels.

Applications

Le martelage est une technique utilisée dans une variété de procédés et d’applications industrielles de fabrication. Par exemple, les poêles en fonte obtiennent leurs propriétés mécaniques et de transfert de chaleur augmentées grâce au martelage.

Dans les industries de fabrication de pointe telles que l’aéronautique, le secteur automobile et le ferroviaire, le martelage est un processus inéluctable pour la fabrication de composantes avec des propriétés mécaniques augmentées en utilisant une quantité de matériaux minimes afin de réduire le poids global de l’équipement de transport. Après tout, tout le monde sait que la consommation en carburant des véhicules est fortement corrélée avec son poids. L’idée est la même lorsque vient le temps de fabriquer des tiges d’acier de renfort pour les ouvrages en béton armé – cela permet de réduire la quantité de béton requis pour obtenir une certaine force mécanique.

Tel que mentionné précédemment, le martelage permet également d’augmenter la force mécanique de composantes métalliques ainsi que de réduire le risque de bris lorsque la composante est exposée à des conditions extrêmes. Pour ces mêmes raisons, les composants de transmission (tels que les engrenages) sont souvent soumis à une étape de martelage afin de leur induire des contraintes de compression, ce qui augmente considérablement leur résistance à la fatigue et aux fissures lors de leur période d’utilisation tandis que ces composants sont assujettis à de multiples efforts de compression et de traction.

Standards et spécifications

Les standards du martelage sont définis par SAE International (anciennement connus sous l’appellation Society of Automotive Engineers), une association basée aux États-Unis et qui couvrent les requis d’ingénierie du processus de martelage par impact de billes d’acier, billes de verre ou de billes de céramique.

Les standards utilisant le préfixe AMS (Aerospace Material Specification) concernent les normes du secteur aéronautique. Les standards précédés par « J » définissent les abrasifs à utiliser ou les méthodes de contrôle de la qualité de pièces traitées dans une variété d’applications (incluant les véhicules roulant), tandis que les standards « MIL » (Military) visent à la fabrication d’équipement militaire et d’armement. Dans certains cas, les standards avec le préfix « J » peuvent également être utilisés dans les industries aéronautique et militaire.

Le standard le plus commun du martelage et qui est utilisé dans une variété d’applications industrielles spécifient les requis d’ingénierie des surfaces martelées par impact de billes d’acier, billes de verre ou de billes de céramique :

  • SAE J2441 (Shot Peening)

Certains standards couvrent les procédés automatisés de martelage visant à produire des résultats constants :

  • AMS 1- 2430 (Shot Peening, Automatic) – exige minimalement un procédé contrôlé par PLC.
  • AMS 2432 (Shot Peening, Computer Monitored) – implique un procédé contrôlé et monitoré par un ordinateur afin de faciliter le partage, l’accès à distance et l’analyse de données, ainsi que l’implantation de paramètres de procédé préalablement définis.

Les paramètres des médias d’abrasif utilisés dans l’aéronautique (matériau et grosseur de particules) sont définis par les standards suivants :

  • AMS 2431 (Shot Media General Requirements)
  • AMS 2431/1 (Cast Steel Shot, Regular Hardness)
  • AMS 2431/2 (Cast Steel Shot, High Hardness)
  • AMS 2431/3 (Conditioned Carbon Steel Cut Wire Shot, Regular Hardness)
  • AMS 2431/4 (Conditioned Stainless Steel Cut Wire Shot)
  • AMS 2431/5 (APB Case Hardened Steel Peening Balls)
  • AMS 2431/6 (APB Glass Shot)
  • AMS 2431/7 (AZB Ceramic Shot)
  • AMS 2431/8 (Conditioned Carbon Steel Cut Wire Shot, High Hardness)

Les standards propres au secteur militaire précisent les médias ainsi que les techniques de martelage à employer dans la fabrication de véhicules militaires et d’armement:

  • MIL PRF-9954 (Glass Beads Cleaning Peening)
  • MIL PRF-9954B (Glass Beads Cleaning Peening)
  • MIL-P-81985 (Peening of Metal)
  • MIL-S-13165 A, B, C (Peening Metal Parts)
  • MIL-STD-852 (Glass Beads Peening Procedures)

Ces standards d’ordre plus général s’appliquent à une variété d’applications ayant recours au martelage, incluant certaines applications des secteurs militaire et aéronautique :

  • SAE J2277 (Shot Peening Coverage Determination)
  • SAE J2597 (Computer Controlled Shot Peening Saturation Curves)
  • SAE J441 (Cut Wire Shot)
  • SAE J442 (Test Strip, Holder, and Gage for Shot Peening)
  • SAE J443 (Procedures for using Standard Shot Peening Almen Strip)
  • SAE J444 (Cast Shot and Grit Size Specifications for Peening and Cleaning)

Tous les équipements de martelage fabriqués par IST sont conçus sur mesure afin de rencontrer les standards spécifiques visés par sa clientèle issue des secteurs manufacturier, militaire et aéronautique.

Médias d’abrasif utilisés dans le martelage

Par définition, le martelage utilise des médias d’abrasif de type sphérique afin de produire l’action de martelage. La grosseur et le matériau du média varient selon l’application, la composition de la pièce à traiter et le résultat visé.

Les médias les plus couramment utilisés pour le martelage sont les suivants :

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

Spherical Shape Abrasive

Référez-vous au Guide de sélection du média d’IST afin de choisir le bon média d’abrasif pour votre application.

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