Preliminary Assessment of the Vibro-Peening Process for Improving the Fatigue Life of Aerospace Components

摘要

Le vibro-grenaillage est un procede derive du vibro-finissage qui a pour double objectif la finition de pieces metalliques et l'introduction de contraintes residuelles compressives pour l'amelioration de la vie en fatigue. Bien que ce procede apparaisse dans la litterature depuis les annees 2000, tres peu d'articles ont ete publies sur le sujet.;Cette etude, realisee en partenariat avec Safran Aerospace Defense Security et VibraFinish Ltd, a pour objectif de quantifier les effets du vibro-grenaillage sur des alliages utilises dans l'industrie aerospatiale afin d'en evaluer le potentiel pour des applications industrielles. Cette etude expose les effets du vibro-grenaillage sur l'alliage titane Ti-6Al-4V et l'alliage d'acier cemente E-16NiCrMo-13, dont les echantillons ont ete fournis par Safran, et les compare a ceux induits par le grenaillage traditionnel, utilisant comme parametre de controle l'intensite Almen. Les effets mesures dans cette etude sont la rugosite de surface, les contraintes residuelles en compression ainsi que la durete. La revue de litterature a montre que la frequence et la masse de media etaient potentiellement significatifs sur les effets induits par le procede. Ces parametres ont ete retenus comme variables pour l'etude. L'etude presentee demontre la capacite du procede de vibro-grenaillage a atteindre des intensites Almen comparables a celles atteintes par le procede de grenaillage dans l'industrie aerospatiale, les intensites cibles etant 0.12 mmA, 0.18 mmA et 0.25 mmA. Les echantillons d'alliage titane et acier ont finalement ete traites a ces trois intensites puis observes en termes de rugosite, durete et contraintes residuelles. Finalement, des echantillons des memes materiaux ont ete grenailles aux intensites 0.12 mmA et 0.18 mmA dans les laboratoires de Safran, nous permettant une comparaison fidele des deux procedes.;Cette etude demontre que le vibro-grenaillage est capable de produire systematiquement des intensites de grenaillage entre 0.12 mmA et 0.25 mmA. De plus, il a ete montre que le procede induisait des contraintes residuelles en compression et modifiait l'aspect de surface des pieces, reduisant (E-16NiCrMo13) ou effacant (Ti-6Al-4V) les marques de fraisage et de rectifiage des echantillons. La rugosite moyenne de surface a ete abaissee a 0.3-0.4 mum pour les deux materiaux. Cette etude permet egalement de conclure que la durete en surface des echantillons a ete accrue par le vibro-grenaillage, independamment des parametres machine. A intensites Almen egales, le vibro-grenaillage a induit des contraintes en compression plus importantes et plus profondes que le grenaillage traditionnel. Egalement, le vibro-grenaillage a produit une rugosite plus faible que le grenaillage traditionnel. Le potentiel du procede de vibro-grenaillage a combiner deux procedes en un (finition et grenaillage) ou eventuellement augmenter la vie en fatigue, a ete demontre.