La rupture des matériaux est une des principales causes de défaillances industrielles. Pour diminuer les risques, les traitements de surface sont des procédés clefs qui permettent de protéger les matériaux contre l’apparition de fissures. A ce titre, le grenaillage est une solution efficace : il améliore l’état de surface d’un matériau et permet d’augmenter sa durée de vie.
Le Grenaillage : de quoi parle-t-on ?
Le grenaillage est un traitement mécanique de surface consistant à projeter des billes (ou grenailles) sur un matériau. Utilisé sur la plupart des métaux, les impacts répétés entraînent un écrouissage en surface (i.e. un durcissement) et l’établissement de contraintes résiduelles de compression. Un traitement de longue durée peut conduire à la formation d’une couche nanostructurée, c’est-à-dire formée de nano-grains, extrêmement résistante.
De nombreuses méthodes ont été développées pour grenailler des pièces. De manière conventionnelle, des grenailleuses sont utilisées pour projeter les billes sur le matériau, fonctionnant sous air-comprimé ou via une turbine. Plus récemment, de nouvelles techniques ont été développées comme le grenaillage ultrasonore où les billes sont mises en mouvement grâce aux vibrations d’une enceinte fermée contenant la pièce à traiter. Cela permet d’obtenir un panel d’impacts beaucoup plus varié et ouvre de nouvelles perspectives d’utilisation.
Quels sont les avantages d’une telle technique pour les industriels ?
Le grenaillage est une technique industrielle présentant différentes fonctionnalités selon son champ d’application :
- Le traitement de surface
Le grenaillage peut être utilisé comme technique de nettoyage afin d’éliminer la rouille, les bavures ou autres impuretés apparues au cours du processus de production. Elle a pour but d’améliorer l’aspect du produit finit ou de préparer une surface avant recouvrement par une couche de protection, telle qu’une peinture, une colle, un adhésif… Utilisé seul, ce procédé présente certains avantages par rapport aux traitements de surface classiques : il permet d’éviter l’ajout d’éléments extérieurs (pas de risque de réaction chimique ou de décollement de surface), est facile à mettre en œuvre et les billes utilisées peuvent être réutilisables après nettoyage.
- Améliorer les propriétés de résistance du matériau
Les fissures sont à l’origine des mécanismes de rupture des matériaux. Suite au grenaillage, la surface du matériau est mise sous compression afin d’éviter le développement de fissures ou d’en retenir la propagation. Dans certain cas, le procédé est même utilisé pour « refermer » des fissures. Cette technique permet ainsi d’augmenter la durée de vie du matériau en renforçant sa résistance aux contraintes extérieures, et de mieux maîtriser son évolution.
Plus récemment, le grenaillage de longue durée a été utilisé pour former en surface une couche nanostructurée. Cette couche d’une extrême dureté permettrait aussi de ralentir considérablement les phénomènes de corrosion.
Globalement, le grenaillage permet aux industriels de concevoir des pièces métalliques plus performantes (durée de vie, dureté, résistante à la corrosion…) et moins coûteuses. Néanmoins, mal utilisé, en particulier si les vitesses d’impact sont trop élevées, le grenaillage peut conduire à des effets inverses et endommager le matériau. Il est donc important de bien choisir ses prestataires pour ce type de traitement et de réaliser des contrôles réguliers pour vérifier l’efficacité de la méthode.
Quelques exemples d’applications
Les secteurs industriels ayant recours au grenaillage sont variés. Il est massivement utilisé dans l’industrie en particulier dans les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique et du nucléaire pour la production de pièces métalliques soumises à des sollicitations répétitives et cycliques (train d’atterrissage, pièce de suspensions, soudure, moteurs…). Face à des contraintes de sécurité importante et à des problématiques d’allègements des pièces utilisées, l’intérêt de cette technique est de pouvoir augmenter les performances et la durabilité des pièces sans en augmenter la masse.
Le grenaillage est également utilisé dans l’industrie navale pour les opérations de nettoyage de surface avant l’application d’une peinture.
Aussi, cette technique est intéressante dans l’entretien des réseaux routiers pour une meilleure adhérence des routes, un écoulement des eaux de pluie plus rapide, et pour réparer des irrégularités.
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Thomas Rousseau, docteur en mécanique et matériaux, a une large expertise dans le domaine du grenaillage. Il reste à votre disposition pour vous renseigner sur cette technique industrielle ainsi que sur les prestations que FILAB peut vous proposer pour l’étude et le contrôle de vos matériaux.
