Comprenez-vous le traitement par impact ultrasonique ?

Comprenez-vous le  traitement par impact ultrasonique ?

 

 Impact mécanique à haute fréquence  ( HFMI), également connu sous le nom de Le traitement par impact par ultrasons  ( UIT) est un traitement par impact de soudure à haute fréquence conçu pour améliorer la résistance à la fatigue des structures soudées. Dans la plupart des applications industrielles, ce processus est également connu sous le nom de grenaillage par ultrasons (UP)..

Il s'agit d'un traitement mécanique à froid qui consiste à frapper le pied de soudure avec une aiguille pour créer un élargissement de son rayon et introduire des contraintes résiduelles de compression. 

    En général, le système UP de base illustré  peut être utilisé pour le traitement du ou des cordons de soudure et de surfaces plus grandes si nécessaire.

Système de grenaillage par ultrasons de base pour améliorer la durée de vie en fatigue des éléments et des structures soudés

Grévistes librement mobiles

L'équipement UP est basé sur des solutions techniques connues des années 40 du siècle dernier consistant à utiliser des têtes de travail avec des percuteurs librement mobiles pour le martelage. À cette époque et plus tard, un certain nombre d'outils différents basés sur l'utilisation de percuteurs librement mobiles ont été développés pour le traitement par impact des matériaux et des éléments soudés à l'aide d'équipements pneumatiques et ultrasoniques. Le traitement par impact le plus efficace est obtenu lorsque les percuteurs ne sont pas connectés à la pointe de l'actionneur mais peuvent se déplacer librement entre l'actionneur et le matériau traité. Les outils pour le traitement par percussion des matériaux et des éléments soudés avec les percuteurs librement mobiles qui sont montés dans un support sont représentés. . Dans le cas des percuteurs dits à éléments intermédiaires, une force de seulement 30 à 50 N est nécessaire pour le traitement des matériaux.

Vue en coupe d'outils avec percuteurs librement mobiles pour le traitement par impact de surface.

Il  montre un ensemble standard de têtes de travail faciles à remplacer avec des gâches librement mobiles pour différentes applications d'UP.

 Un jeu de têtes de travail interchangeables pour UP

Pendant le traitement ultrasonique, le percuteur oscille dans le petit espace entre l'extrémité du transducteur ultrasonique et l'échantillon traité, impactant la zone traitée. Ce type de mouvements/impacts à haute fréquence, combinés à des oscillations à haute fréquence induites dans le matériau traité, est généralement appelé impact ultrasonique.

Technologie et équipement pour Grenaillage par ultrasons

Le transducteur ultrasonique oscille à haute fréquence, 20 à 30 kHz étant typique. Le transducteur ultrasonique peut être basé sur une technologie piézoélectrique ou magnétostrictive. Quelle que soit la technologie utilisée, l'extrémité de sortie du transducteur oscillera, généralement avec une amplitude de 20 à 40 mm. Pendant les oscillations, la pointe du transducteur impactera le(s) percuteur(s) à différentes étapes du cycle d'oscillation. Le ou les percuteurs vont, à leur tour, impacter la surface traitée. L'impact entraîne une déformation plastique des couches superficielles du matériau. Ces impacts, répétés des centaines, voire des milliers de fois par seconde, combinés aux oscillations à haute fréquence induites dans le matériau traité, entraînent un certain nombre d'effets bénéfiques de l'UP.

L'UP est un moyen efficace pour soulager les contraintes résiduelles de traction nocives et introduire des contraintes résiduelles de compression bénéfiques dans les couches superficielles des pièces et des éléments soudés.

Dans l'amélioration de la fatigue, l'effet bénéfique est obtenu principalement par l'introduction de contraintes résiduelles de compression dans les couches superficielles des métaux et alliages, la diminution de la concentration des contraintes dans les zones de pointe de soudure et l'amélioration des propriétés mécaniques de la couche superficielle du matériau.

 

Applications industrielles de l'UP

L'UP pourrait être appliqué efficacement pour améliorer la durée de vie en fatigue lors de la fabrication, de la réhabilitation et de la réparation d'éléments et de structures soudés. La technologie et les équipements UP ont été appliqués avec succès dans différents projets industriels de réhabilitation et de réparation par soudure de pièces et d'éléments soudés. Les domaines/industries dans lesquels l'UP a été appliqué avec succès comprennent : les ponts ferroviaires et routiers, les équipements de construction, la construction navale, les mines, l'automobile et l'aérospatiale.