1-Cours - CND-2016-2017 - Pour Cite Internet | Contrôle non destructif | Les tests\n1-Cours - CND-2016-2017 - Pour Cite Internet\nEnregistrerEnregistrer 1-COURS - CND-2016-2017 -POUR CITE INTERNET.pdf pour plus tard\nDIRECTION GENERALE DES ISET\nInstitut Suprieur des Etudes Technologiques de GAFSA\nUnit optionnelle : 4\nModule optionnel : 4.1 Code : UE.5\nLicence : Applique Mention : Gnie Mcanique\nParcours : Construction et Fabrication Mcanique\nElabor par : Mr RABHI Mouldi A.U. : 2015-2016\nModule optionnel : 4.1- Code UE.5\nParcours : CFM Nombre dheures : 22,5 heures de C.I.\nElabor par : RABHI Mouldi A.U. : 2016-2017\nLICENCE : Applique.\nMENTION : Gnie Mcanique.\nPARCOURS : Construction et Fabrication Mcanique (CFM).\nUNITE OPTIONNELLE : 4 Contrle Non Destructif (CND).\nMODULE OPTIONNEL : 4.1 Code UE.5.\nNOMBRE DHEURES : 22,5 heures de Cours Intgr.\nBUT DU COURS : Dvelopper des aptitudes pour slectionner, utiliser, valuer et dvelopper des procds de contrle non\ndestructifs pour une application particulire.\nCONDITION DE REALISATION CRITERES DEVALUATION\nN OBJECTIFS GENERAUX\nDE LA PERFORMANCE DE LA PERFORMANCE\nPrendre connaissance du contrle non Aucune erreur nest permise.\ndestructif, de ces tendances et des dfauts A partir du contenu thorique et des Ltudiant doit connatre\nsusceptibles dexister dans des structures en applications, ltudiant doit tre lorigine des dfauts dans les\nfonction de la mthode et le procd capable dassimiler la notion du contrle pices mcanique et leurs\nd'laboration de brut ainsi du principe de non destructif. natures ainsi que contrle non\nleur dtection. destructif.\nAssimiler lexamen visuel et se familiariser A partir du contenu thorique et des Aucune erreur nest permise.\navec le contrle optique automatique et les applications, ltudiant doit choisir la Le choix des mthodes\ntechniques automatiques particulires. technique otique adquate pour le doit tre justifi.\n2- contrle appropri.\nMatriser le procd de contrle par Aucune erreur nest permise.\nA partir du contenu thorique, ltudiant Ltudiant doit tre\nressuage, matriels utiliss ainsi que les doit savoir mettre en uvre la capable\nOG3 de rpondre\ntendues et les limites de la technique et son technique de contrle par ressuage.\ndomaine dapplication. correctement aux exercices.\nMatriser le procd de contrle par A partir du contenu thorique, ltudiant Aucune erreur nest permise.\nmagntoscopie, matriels utiliss ainsi que doit savoir mettre en uvre la Ltudiant doit tre capable\nOG4 de rpondre correctement aux\nles tendues et les limites de la technique et technique de contrle par\nson domaine dapplication. magntoscopie. exercices.\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 1 sur 15\nAucune erreur nest permise.\nMatriser le procd de contrle par A partir du contenu thorique, ltudiant Ltudiant doit tre capable\nultrasons, matriels utiliss ainsi que les doit tre savoir mettre en uvre la de rpondre correctement aux\nOG5 tendues et les limites de la technique et son technique de contrle par ultrasons.\nmoins 80% des exercices\ndomaine dapplication. poses.\nMatriser le procd de contrle par courant A partir du contenu thorique, ltudiant Aucune erreur nest permise.\nde Foucault, matriels utiliss ainsi que les doit savoir mettre en uvre la Ltudiant doit tre capable\nde rpondre correctement aux\nOG6 tendues et les limites de la technique et son technique de contrle par courant de\ndomaine dapplication. Foucault. moins 80% des exercices\nradiographie industrielle, matriels utiliss doit savoir mettre en uvre la Ltudiant doit tre capable\nOG7 ainsi que les tendues et les limites de la technique de contrle par radiographie\ntechnique et son domaine dapplication. industrielle. moins 80% des exercices\nA partir du contenu thorique, ltudiant Ltudiant doit tre capable\ntomographie, matriels utiliss ainsi que les doit savoir mettre en uvre la\nOG8 tendues et les limites de la technique et son de rpondre correctement aux\ntechnique de contrle par tomographie moins 80% des exercices\nthermographie infrarouge, matriels utiliss doit savoir mettre en uvre la Ltudiant doit tre capable\nOG9 ainsi que les tendues et les limites de la technique de contrle par de rpondre correctement aux\ntechnique et son domaine dapplication. thermographie infrarouge. moins 80% des exercices\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 2 sur 15\nMatriser le procd de contrle par analyse Aucune erreur nest permise. A partir du contenu thorique, ltudiant\nvibratoire, matriels utiliss ainsi que les Ltudiant doit tre capable de doit savoir mettre en uvre la\nrpondre correctement aux\nOG10 tendues et les limites de la technique et technique de contrle par analyse des\nson domaine dapplication. moins 80% des exercices vibrations.\nMatriser le procd de contrle par de A partir du contenu thorique, ltudiant Aucune erreur nest permise.\ndsquilibre, matriels utiliss ainsi que les doit tre capable choisir la mthode Ltudiant doit tre capable\nOG11 tendues et les limites de la technique et dquilibrage ncessaire un mcanisme de rpondre correctement aux\nson domaine dapplication. et de dterminer les paramtres moins 80% des exercices\ndquilibrage adquats. poses.\nMatriser le procd de contrle par analyse A partir du contenu thorique, ltudiant Aucune erreur nest permise.\ndes huiles, matriels utiliss ainsi que les Ltudiant doit tre capable\ndoit tre capable choisir la mthode de de rpondre correctement aux\nOG12 tendues et les limites de la technique et contrle par analyse des huiles.\nson domaine dapplication. moins 80% des exercices\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 3 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 1: Prendre connaissance du contrle non destructif, de ces tendances et des dfauts\nsusceptibles dexister dans des structures en fonction de la mthode et le procd d'laboration de brut ainsi du principe de\nObjectifs spcifiques Elments de contenue Mthode - Moyens Dure\n1.1- Saisir le sens du contrle Expos informel.\nDfinition. 10 mn\nnon destructif. Polycopies et Tableau.\n1.2- Connatre les applications Le contrle en cours de fabrication. Expos informel.\ndu contrle non destructif. Le contrle de rception. 20 mn\nLe contrle en service. Polycopies et Tableau.\n1.3- numrez les tendances du Tendances et volution. Expos informel.\ncontrle non destructif. Polycopies et Tableau.\n1.4- Connatre les origines des Les dfauts de surface. Expos informel.\ndfauts dans les pices 20 mn\nLes dfauts internes. Polycopies et Tableau.\n1.5- Savoir la procdure du Procdure de CND. Expos informel.\ncontrle non destructif. 10 mn\nPolycopies et Tableau.\n1.6- Connatre le principe de la Les mthodes de flux. Expos informel.\ndtection dun dfaut. Les mthodes pour lesquelles lexcitation et la 20 mn\ndtection sont de natures diffrentes. Polycopies et Tableau.\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 4 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 2: Assimiler lexamen visuel et se familiariser avec le contrle optique automatique et les\ntechniques automatiques particulires.\nIntroduction. Expos informel.\n2.1- Saisir le sens de lexamen 15 mn\nvisuel. Polycopies et Tableau.\nLil et ses limitations.\n2.2- Connatre les aides Appareils optiques classiques. Expos informel.\noptiques la vision. Appareils optiques spcifiques. 20 mn\nProcds par formation dimage. Expos informel.\n2.3- Connatre le contrle Procds par balayage. 30 mn\noptique automatique. Traitement dimages. Polycopies et Tableau.\nApplications du contrle optique.\n2.4- Savoir les techniques Imagerie infrarouge. Expos informel.\noptiques particulires. Imagerie radiofrquence. 10 mn\nHolographie interfrentielle. Polycopies et Tableau.\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 5 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 3: Matriser le procd de contrle par ressuage, matriels utiliss ainsi que les tendues\net les limites de la technique et son domaine dapplication.\nIntroduction au ressuage.\n3.1- Matriser le principe de Principe de base de ressuage. 20 mn\nressuage. Technique opratoires et domaines dapplication Polycopies et Tableau.\n3.2- Matriser les principaux Squences des diffrents procds dinspection Expos informel.\nprocds de ressuage. par pntrant liquide. Polycopies et Tableau.\n3.3- Prendre connaissance de la Expos informel.\nContrle sur site. 15 mn\nmise en uvre du contrle par\nContrle poste fixe. Polycopies et Tableau.\nProduits de ressuage.\n3.4- Savoir les applications Le choix du procd. Expos informel.\npratiques du ressuage. Le champ dapplication. 10 mn\nLes limitations. Polycopies et Tableau.\n3.5- Savoir interprter les Origine des indications. Expos informel.\nrsultats du ressuage. 10 mn\nType d'indications. Polycopies et Tableau.\nSignifications des indications.\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 6 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 4: Matriser le procd de contrle par magntoscopie, matriels utiliss ainsi que les\ntendues et les limites de la technique et son domaine dapplication.\nIntroduction au contrle par magntoscopie. Expos informel.\n4.1- Matriser le principe de la\nmagntoscopie. Dfinition. Polycopies et Tableau. 30 mn\nPrincipe de la mthode de contrle.\n4.2- Savoir les modes Les modes daimantation dune pice en fonction Expos informel.\ndaimantation dune pice en de sa forme. 10 mn\nfonction de sa forme. Polycopies et Tableau.\n4.3- Connatre les produits Expos informel.\nCaractristiques des produits.\nutiliss en magntoscopie et la 15 mn\nProduits humides. Polycopies et Tableau.\nconservation des spectres\nConservation des spectres magntiques.\n4.4- Comprendre la Expos informel.\ndmagntisation des pices La dmagntisation. 10 mn\naprs examen. Polycopies et Tableau.\n4.5- Prendre connaissance des\navantages et inconvnients de la Caractristique de la technique de contrle par\ntechnique de contrle par magntoscopie. Expos informel.\nmagntoscopie. Polycopies et Tableau.\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 7 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 5: Matriser le procd de contrle par ultrasons, matriels utiliss ainsi que les tendues\n5.1- Connatre le principe de Expos informel.\npropagation des ondes Vitesse de propagation des ondes ultrasons. 45 mn\nultrasonores. Transmission et rflexion des ondes. Polycopies et Tableau.\nPrincipe de mise en uvre de contrle par\n5.2- Connatre le principe de Expos informel.\nbase de contrle par ultrasons. Mesure des paisseurs par US. 20 mn\nRglage de la vitesse de propagation des ondes\nUS dans une pice mcanique.\n5.3- Connatre le matriel Expos informel.\nncessaire pour le contrle par Matriel mis en uvre. 15 mn\n5.4- Connatre le domaine Application des ultrasons pour la dtection des Expos informel.\ndapplication des US pour le dfauts internes de pices 10 mn\nApplication aux contrles de serrage.\n5.5- Prendre connaissance des Avantages. Expos informel.\ncaractristiques des US. Inconvnients. Polycopies et Tableau. 10 mn\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 8 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 6: Matriser le procd de contrle par courant de Foucault, matriels utiliss ainsi que\nles tendues et les limites de la technique et son domaine dapplication.\nDfinition des courants de Foucault.\n6.1- Connatre le principe de Expos informel.\nPrincipe de contrle par courant de Foucault.\nbase de contrle par courant de Polycopies et Tableau. 25 mn\nFoucault. Notion deffet de peau.\nProfondeur de pntration des courants de\nFoucault dans la matire.\n6.2- Savoir les principaux Paramtres lis au matriau sonder.\nparamtres prendre en Expos informel.\nParamtres lis au montage gouvernant le couplage\ncompte pour un contrle par Polycopies et Tableau.\nentre la ou les bobines et le matriau.\ncourant de Foucault. 10 mn\n6.3- Connatre le matriel Expos informel.\n6.4- Prendre connaissance du Expos informel.\ndomaine dapplication de Contrle des tubes, des barres et des fils. 10 mn\ncontrle par courants de Polycopies et Tableau.\nContrle des surfaces planes.\n6.5- Saisir le sens des Avantages. Expos informel.\nperformances et limitations des Inconvnients. Polycopies et Tableau.\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 9 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 7: Matriser le procd de contrle par radiographie industrielle, matriels utiliss ainsi\nque les tendues et les limites de la technique et son domaine dapplication.\n7.1- Connatre le principe de Expos informel.\nbase de contrle par Principe de la mthode. 15 mn\nradiographie. Polycopies et Tableau.\n7.2- Saisir le sens des lois de Nature et proprits principales. Expos informel.\npropagation des rayonnements Phnomne d'absorption. 15 mn\nionisants. Polycopies et Tableau.\n7.3- Savoir la mise en uvre du Expos informel.\nMise en uvre. 10 mn\ncontrle par radiographie. Polycopies et Tableau.\n7.4- Prendre connaissance de la Le film radiographique.\nmthode de contrle par Visibilit des dfauts. 20 mn\nradiographie. Qualit du contrle. Polycopies et Tableau.\n7.5- Connatre la procdure de Procdure de contrle. Expos informel.\ncontrle, les applications et les Applications. 15 mn\ncaractristiques de la Caractristiques Polycopies et Tableau.\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 10 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 8: Matriser le procd de contrle par tomographie, matriels utiliss ainsi que les\n8.1- Connatre le principe de Gnralits.\ncontrle par tomographie. Polycopies et Tableau. 30 mn\nPrincipe de base de la tomographie.\n8.2- Connatre lutilit de la Expos informel.\nUtilit de la tomographie.\ntomographie. Polycopies et Tableau. 20 mn\n8.3- Connatre les tendues et Caractristiques de la tomographie. Expos informel.\nles limites de la technique de 10 mn\nAvantages. Polycopies et Tableau.\ncontrle par tomographie. Inconvnients.\nExemples d'applications industrielles.\n8.4- Prendre connaissance des Electronique : tomographie d'un circuit\napplications de la tomographie intgr. Expos informel.\ndans le secteur industriel. Plasturgie : cartographie des dfauts de\nforme d'une faade de tlphone portable. Polycopies et Tableau.\nMtallurgie : analyse de la porosit d'une\npice de fonderie en aluminium. 20 mn\n8.5- Comparer la tomographie Expos informel.\naux autres techniques de CND. Comparaison aux autres mthodes de CND. 10 mn\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 11 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 9: Matriser le procd de contrle par thermographie infrarouge, matriels utiliss ainsi\n9.1- Connatre le principe de Expos informel.\n9.2- Saisir le sens des lois de Nature et proprits principales. Expos informel.\n9.3- Savoir la mise en uvre du Expos informel.\ncontrle par radiographie. Mise en uvre. 10 mn\n9.4- Prendre connaissance de la Le film radiographique.\n9.5- Connatre la procdure de Procdure de contrle.\ncontrle, les applications et les Expos informel.\nApplications. 15 mn\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 12 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 10: Matriser le procd de contrle par analyse vibratoire, matriels utiliss ainsi que les\n10.1- Maitriser les notions de Frquence ;\nbase des mouvements Valeur efficace ; 20 mn\nvibratoires. Polycopies et Tableau.\nCaractristiques de la vibration des dfauts\ncourants de machines tournantes :\n10.2- Connatre les dfauts Dsquilibre ;\ncontrls par la mesure des Dfaut de roulements ; 30 mn\nvibrations. Polycopies et Tableau.\nDfaut de lignage ;\nDfaut d'engrenages ;\nDfaut d'aubage ;\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 13 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 11: Matriser le procd de contrle par de dsquilibre, matriels utiliss ainsi que les\nClassification des balourds :\nBalourd statique ;\n11.1- Connatre les diffrents Expos informel.\nBalourd de couple ; 30 mn\ntypes de dsquilibre.\nBalourd quasi-statique ; Polycopies et Tableau.\nIncidence sur lquilibrage.\nPrincipes Gnraux de lquilibrage\n11.2- Connatre le principe\ndquilibrage dune machine par Equilibrage 1 plan Expos informel.\nmesures des vibrations. Equilibrage 2 plans Polycopies et Tableau. 40 mn\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 14 sur 15\nEnonc de lobjectif gnral 12: Matriser le procd de contrle par analyse des huiles, matriels utiliss ainsi que les\n12.1- Saisir le sens de lanalyse Introduction. 15 mn\ndes huiles. Utilit de l'analyse d'huile. Polycopies et Tableau.\nDomaines dapplication de l'analyse d'huile.\n12.2- Savoir les domaines Moteurs thermiques ; Expos informel.\ndapplication de l'analyse Rducteurs ; 15 mn\nd'huile. Polycopies et Tableau.\n12.3- Connatre la frquence de Frquence de prlvement - Paramtres Expos informel.\nprlvement des huiles et les mesurer. 20 mn\n12.4- Connatre les prcautions Les prcautions pour de meilleurs rsultats. Expos informel.\npour de meilleurs rsultats. 20 mn\nLes devoirs et les examens des semestres prcdents constituent des sries dexercices traiter en classe et la fin de\nRABHI Mouldi Plan de cours Contrle Non Destructif CND Page 15 sur 15\nISET de GAFSA.Dpartement Gnie Mcanique..Contrle Non Destructif CND\nPRESENTATION DES CONTROLES NON DESTRUCTIFS CND..1\nII- CONTROLE NON DESTRUCTIF: APPLICATIONS ET TENDANCES....1\nII.1- Champ dapplication actuel...1\nII.1.1- Le contrle en cours de fabrication......2\nII.1.2- Le contrle de rception........2\nII.1.3- Le contrle en service......2\nII.2- Tendances et volution...3\nIII- PRINCIPES DE DETECTION DES DEFAUTS. DIFFERENTES TECNHIQUES\nIII.1- Htrognits et dfauts...3\nIII.1.1- Les dfauts de surface...3\na- Les dfauts ponctuels....3\nb- Les dfauts daspect.....3\nIII.1.2- Les dfauts internes.......4\nIII.2- Procdure de CND....5\nIII.3- Principe de la dtection dun dfaut..5\nIV- TECHNIQUES DE CONTROLE..6\nEXAMEN VISUEL - PROCEDES OPTIQUES....7\nI- EXAMEN VISUEL..7\nI.3- Lil et ses limitations..7\nI.4- Aides optiques la vision...8\nI.4.1- Appareils optiques classiques.......8\nI.4.2- Appareils optiques spcifiques..8\nb- Le stroboscope.....9\nII- CONTROLE OPTIQUE AUTOMATIQUE...9\nII.2- Procds par formation dimage...9\nII.3- Procds par balayage..9\na- Les appareillages balayage par laser...10\nb- Les appareillages barrettes de photodiode.11\nII.4- Traitement dimages......11\nII.5- Applications du contrle optique.11\n20162017 RABHI Mouldi\nIII-TECHNIQUES OPTIQUES PARTICULIERES.12\nIII.1- Imagerie infrarouge..12\nIII.2- Imagerie radiofrquence....12\nIII.3- Holographie interfrentielle.....12\nII- PRINCIPE DE RESSUAGE.....14\nIII- DOMAINE DAPPLICATION ET TECHNIQUE OPERATOIRE..15\nIV- PRINCIPAUX PROCEDES DE RESSUAGE....18\nV- MISE EN UVRE DU CONTROLE PAR RESSUAGE...20\nV.1- Contrle sur site....20\nV.2- Contrle poste fixe....20\nV.3- Produits de ressuage.....20\nVI- APPLICATION PRATIQUE DU RESSUAGE....21\nVII- INTERPRETATION DES RESULTATS......22\nVII.1- Interprtation Evaluation......22\nVII.2- Origine des indications.........22\nVII.3- Type d'indications.....22\nVII.4-Significations des indications....23\nIII- PRINCIPE DE LA METHODE....25\nV- PRODUIT UTILISE EN MAGNETOSCOPE....28\nV.1- Caractristiques des produits.....28\nV.2- Produits humides.....28\nV.3- Produits secs....28\nVI- CONSERVATION DES SPECTRES MAGNETIQUES...28\nIV- MODES DAIMENTATION DUNE PIECE EN FONCTION DE SA FORME.27\nI- INTRODUCTION AUX ONDES ULTRASONS...31\na- Onde longitudinale ou de compression...32\nb- Onde transversale ou de cisaillement.....32\nc- Onde de surface....32\nII- VITESSE DE PROPAGATION..33\nIII- TRANSMISSION ET REFLEXION DES ONDES..34\nIII.1- Impdance acoustique..34\nIII.1.1- Rflexion rfraction...34\na- Incidence normale..34\nb- Incidence oblique....35\nc- Double rflexion double rfraction...35\nIV- PRINCIPE DE CONTROLE PAR ULTRASONS...36\nV- MATERIEL MIS EN UVRE.37\nVI- EXEMPLES D'APPLICATIONS..38\nVI.1-Dterminations des dfauts internes......38\nVI.2- Contrle de serrage....38\nLES COURANTS DE FOUCAULT..40\nII- DEFINITION ET PRINCIPE DE CONTROLE PAR CF..40\nIII- EFFET DE PEAU - PROFONDEUR DE PENETRATION DU CF.42\nIV- MISE EN UVRE.43\nIV.1-Paramtres lis au matriau sonder43\nIV.2-Paramtres lis au montage gouvernant le couplage entre la ou les bobines et le\nV- MATERIEL MIS EN UVRE.44\nVI.1- Contrle des tubes, des barres et des fils.45\nVI.2- Contrle des surfaces planes.46\nVII- PERFORMANCE ET LIMITATIONS..47\nLA RADIOGRAPHIE INDUSTRIELLE...48\nI- PRINCIPE DE LA METHODE..48\nII- LOIS DE PROPAGATION DES RAYONNEMENTS IONISANTS.49\nII.1- Nature et proprits principales...49\nII.2- Phnomne d'absorption.49\nIII- MISE EN UVRE.50\nIV- METHODE DE CONTROLE..51\nIV.1- Le film radiographique.52\nIV.2- Visibilit des dfauts...52\nIV.3- Qualit du contrle...52\nV- PROCEDURE DE CONTROLE...53\nII- PRINCIPE DE LA TOMOGRAPHIE...55\nIII- UTILITE DE LA TOMOGRAPHIE.....57\nIV- DOMAINES DAPPLICATION....58\nVI-EXEMPLES D'APPLICATIONS INDUSTRIELLES...59\nVI.1- Electronique : tomographie d'un circuit intgr...59\nVII-COMPARAISON AUX AUTRES METHODES DE CND.60\nLA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE.....61\nIV- LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE....62\nIV.1- Le spectre lectromagntique.....62\nIV.2- Loi de Plank...63\nIV.3- Rayonnement incident....64\nIV.4- Rayonnement rsultant....64\nIV.5- Facteurs perturbateurs....65\nV- TECHNIQUES D'ANALYSE D'IMAGES THERMIQUES....65\nV.1- Cadrage thermique...65\nVI- MATERIEL UTILISE.....67\nVII- APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE IR..67\nVII.1- Maintenance lectrique.67\nVII.2- Thermique industrielle...68\nVII.4- Ptrochimie, chimie.....68\nVII.5- Rseaux d'eau froide.....68\nVII.6- Rseaux d'eau chaude...69\nLANALYSE DES VIBRATIONS.....70\nI- VIBRATIONS ET FORCES INTERNES...70\nI.1- Les correspondances : dplacement, vitesse, acclration...70\nI.2- Exercice dapplication...71\nII- CARACTERISTIQUES DE LA VIBRATION DE DEFAUTS COURANTS DE\nII.2- Dfauts de roulements.....72\nII.3- Dfaut de lignage...72\nII.4- Jeux mcaniques...72\nII.5- Dfaut d'engrenages....73\nII.6- Dfaut d'aubage...73\nEQUILIBRAGE DES ROTORS...74\nII- LES DEFERENTS TYPES DE BALOURD....74\nII.2- Classification des balourds.....75\nII.2.1- Balourd statique.....75\nII.2.3- Balourd quasi-statique....76\nII.3- Incidence sur lquilibrage...77\nIII- PRINCIPES GENERAUX DE LEQUILIBRAGE...77\nIII.1- Masse et force.......77\nIII.3- Notin de phase.......79\nIII.4- Equilibrag un plan.......80\nIII.5- Equilibrage deux plans...82\nANALYSE DES HUILES.........85\nII- UTILITE DE L'ANALYSE D'HUILE....85\nIII- DOMAINES DAPPLICATION DE L'ANALYSE D'HUILE...86\nIII.1- Moteurs thermiques..86\nIII.5- Systmes hydrauliques86\nIV- FRQUENCE DE PRLVEMENT - PARAMTRES MESURER..86\nV- LES PRCAUTIONS POUR DE MEILLEURS RSULTATS.87\nISET de GAFSA..Dpartement Gnie Mcanique..Contrle Non Destructif CND\nChapitre 1 PRESENTATION DES CONTROLES NON\nLappellation Contrle Non Destructif fait naturellement penser au diagnostic que\nle mdecin formule lors de lexamen de son patient : le mme principe appliqu aux\npices mcaniques consiste mettre en uvre des mthodes d'investigation\npermettant de juger sans destruction ltat de sant des pices et de formuler\nun avis sur leur aptitude remplir la fonction pour laquelle elles sont destines.\nConsidre sous cet aspect daptitude au bon fonctionnement, la dfinition\nsuppose une bonne connaissance de tous les phnomnes mis en jeu, en particulier de\nla nocivit des dfauts, de leur volution dans le temps et des lois gnrales de la\nmcanique de la rupture.\nDans la pratique, les spcialistes en contrle non destructif chargs de\nlinspection sont davantage confronts des problmes dinterprtation des rsultats\nde contrle par rapport des critres tablis en liaison avec le concepteur de la\npice. Dans cet esprit, la dfinition suivante des Contrles Non Destructifs apparat\nplus proche de la ralit industrielle : il sagit de qualifier, sans ncessairement\nquantifier, ltat dun produit, sans altration de ses caractristiques par rapport\ndes normes de recette .\nEn ce sens, le contrle non destructif (CND) apparat comme un lment majeur du\ncontrle de la qualit des produits. Il se diffrencie de linstrumentation de\nlaboratoire et industrielle puisque lobjet est de dtecter des htrognits et\nanomalies plutt que de mesurer des paramtres physiques tels que le poids ou les\ncotes dune pice.\nII- CONTROLE NON DESTRUCTIF : APPLICATIONS ET\nII.1- Champ dapplication actuel\nLe contrle non destructif est essentiel pour la bonne marche des industries qui\nfabriquent, mettent en uvre ou utilisent les matriaux, les produits et les\nstructures de toutes natures. A lheure o la qualit est devenue un impratif\ndifficilement contournable, le champ dapplication des CND ne cesse de stendre au-\ndel de son domaine demploi traditionnel constitu par les industries mtallurgiques\net les activits o la scurit est primordiale, telles que le nuclaire et laronautique.\nAprs le contrle des biens dquipements, vient celui des biens de consommation.\nLa nature des dfauts que lon cherche dtecter se diversifie du mme coup ; on\nrecherche les dfauts technologiques ponctuels graves, comme ceux inhrents la\nfabrication et lutilisation des mtaux (fissure de fatigue), mais aussi des dfauts\ndaspect (taches sur une surface propre) et des corps trangers nuisibles (clats de\nverre dans un emballage alimentaire).\nOn peut, par ailleurs, considrer que le contrle non destructif dun produit ou dun\nobjet peut tre effectu trois stades diffrents de sa vie, conduisant trois types\n20162017 1 RABHI Mouldi\nII.1.1- Le contrle en cours de fabrication\nLe contrle en cours de fabrication procde de la philosophie de linstrumentation\nindustrielle en tant quoutil de contrle dun procd souvent automatis et impliquant\nalors un appareillage install demeure en ligne de fabrication prsentant une grande\nrobustesse, une raction rapide, un cot dexploitation faible et une bonne fiabilit.\nLes dfauts recherchs sont ici gnralement bien identifis, le fonctionnement est\nautomatique aboutissant un reprage ou un tri des produits dfectueux.\nII.1.2- Le contrle de rception\nLe contrle de rception dun lot de pices, dune installation, dun ouvrage au\nmoment de la livraison procde dune philosophie de respect de conformit des\nspcifications de qualit dfinies auparavant.\nSi laspect cot et productivit peut avoir encore une certaine importance ce stade\nde contrle, cest surtout laspect procdure de la dmarche qui devient primordial,\nquil sagisse du choix du procd, du choix des paramtres de rglage, de ltalonnage,\nde la prsentation et de larchivage des rsultats obtenus. ce stade, il sagit de\ndtecter des dfauts mais aussi souvent den dfinir la nature et les dimensions.\nII.1.3- Le contrle en service\nLe contrle en service seffectue sur pices ou structures lors doprations de\nmaintenance ou la suite de dtection danomalies de comportement. On en attend\nune trs grande fiabilit car les risques de non-dtection dun dfaut sont graves.\nPour ce type de contrle, il convient de pouvoir estimer le mieux possible la nature et\nles dimensions des dfauts pour pouvoir en apprcier la nocivit ; il faut disposer\naussi dune grande reproductibilit de lexamen non destructif, de faon pouvoir\nsuivre lvolution du dommage au cours du temps.\nDtection des dfauts dus\naux procds de\nfabrication, aux conditions\nContrle des pices\nde service ou aux\nContrle des machines\nContrle aux conditions de service et\nDestructif estimation du niveau de\nNon Destructif de contrle sans destruction\ndu produit contrl.\nChamp dapplication du CND\n20162017 2 RABHI Mouldi\nII.2- Tendances et volution\nGlobalement, en tant quoutil majeur de la politique qualit dune entreprise, les\ntechniques de CND continueront largir leur champ dapplication vers de nouveaux\nsecteurs dactivit conomique. On constate aussi que lobjectif du contrle non\ndestructif volue en rapprochant ce domaine de celui de linstrumentation ; il ne\nsuffit plus aujourdhui de dtecter un dfaut, il faut aussi le caractriser et le\ndimensionner. Il faut aussi imaginer des techniques et procds non destructifs aptes\nmettre en vidence des htrognits physiques complexes ou des irrgularits\nde proprits telles que des variations de microstructure dans un mtal, des\nvariations de texture ou de rugosit sur une surface et des variations de proprits\nlectromagntiques sur une bande. Ces objectifs sont souvent difficiles atteindre.\nIl nen va pas de mme pour lautomatisation des CND qui bnficie pleinement\ndes progrs de linformatique ; il en rsulte larrive sur le march, danne en anne,\ndappareillages plus performants, plus fiables et surtout plus faciles utiliser dans le\ncadre du respect de procdures de contrles trs strictes.\nIII- PRINCIPES DE DETECTION DES DEFAUTS-DIFFERENTES\nTECNHIQUES DU CND\nIII.1- Htrognits et dfauts\nLe terme dfaut est ambigu, relatif et peu prcis, mais sa connotation ngative\nvoque bien le rle que joue le contrle non destructif dans la recherche de la qualit.\nEn fait, dtecter un dfaut dans une pice, cest physiquement, mettre en vidence\nune htrognit de matire, une variation locale de proprit physique ou\nchimique prjudiciable au bon emploi de celle-ci. Cela dit, on a lhabitude de classer les\ndfauts en deux grandes catgories lies leur emplacement : les dfauts de surface,\nles dfauts internes.\nIII.1.1- Les dfauts de surface\nLes dfauts de surface, accessibles lobservation directe mais pas toujours\nvisibles lil nu, peuvent se classer en deux catgories distinctes : les dfauts\nponctuels et les dfauts daspect.\na- Les dfauts ponctuels qui correspondent aux dfauts les plus nocifs sur le\nplan technologique, puisquil sagit des criques, piqres, fissures, craquelures,\ngnralement aptes provoquer terme la rupture de la pice, en initiant par\nexemple des fissures de fatigue. Dans les pices mtalliques, lpaisseur de ces\nfissures est souvent infime (quelques m) et elles peuvent tre nocives ds que leur\nprofondeur dpasse quelques diximes de millimtre, ce qui implique lemploi pour leur\ndtection de mthodes non destructives sensibles, telles que le ressuage, la\nmagntoscopie, les courants de Foucault, les ultrasons.\nb- Les dfauts daspect qui correspondent des plages dans lesquelles une\nvariation de paramtres gomtriques ou physiques (rugosit, surpaisseur, taches\ndiverses) attire le regard et rend le produit inutilisable. Ici, le contrle visuel est\npossible, mais on cherche le remplacer par des contrles optiques automatiques.\n20162017 3 RABHI Mouldi\nPiqres : petites cavits ou microsoufflures\nCriques : fissures intergranulaires, souvent parois lisses quelquefois parois : brillantes\ndaspect oxyd dans des zones de contraintes (hydrogne), bleutes (CO), air (oxydes).\nse solidifiant en dernier aprs moulage. Apparition sur lensemble de la surface du\nFissures : dfaut de surface dun cordon de Craquelure : excroissances isoles ou en rseau\nsoudure par exemple. en surface de la pice.\nIII.1.2- Les dfauts internes\nIls sont des htrognits de natures, de formes, de dimensions extrmement\nvaries, localises dans le volume du corps contrler. Leur nomenclature est trs\ntoffe et spcifique chaque branche dactivit technologique et industrielle.\nDans les industries des mtaux, il sagira de criques internes, de porosits, de\nsoufflures, dinclusions diverses susceptibles daffecter la sant des pices moules,\nforges, lamines, soudes. Dans dautres cas, il sagira simplement de la prsence\ndun corps tranger au sein dune enceinte ou dun produit emball.\nCriques internes : des fissures se forment dans\nle mtal dpos, lors du refroidissement, donc\nsous leffet des retraits.\nCertaines des causes: % C lev, paisseur et\nretraits importants, manque de pntration ou\nsection de soudure insuffisante\n20162017 4 RABHI Mouldi\nPorosits : microporosits spongieuses localises Soufflures : petites cavits disperses situes\ndans les zones de fin de solidification (massives) en points hauts de la pice parois lisses, origine\nsouvent avec concentrations dinclusions et des gazeuse.\nprcipitations de gaz.\nIII.2- Procdure de CND\nLopration de contrle non destructif dun objet ne se borne gnralement pas\nla dtection dventuels dfauts. En effet, mme si le choix du procd, de la\nmthode et du matriel a t effectu au pralable, il faut envisager toute une\nprocdure ayant les objectifs suivants : fiabilit de lexamen, reproductibilit,\nlocalisation des dfauts, identification, caractrisation de ceux-ci, en particulier par\nleur taille, classement, prsentation visuelle, dcision concernant laffectation de\nlobjet, enfin archivage des rsultats et des conditions dexamen.\nIII.3- Principe de la dtection dun dfaut\nLe principe de la dtection dun dfaut consiste exciter celui-ci et recueillir sa\nrponse. Schmatiquement, on peut gnralement distinguer les tapes suivantes,\nquelle que soit la mthode employe :\nMise en uvre dun processus physique nergtique (excitation);\nModulation ou altration de ce processus par les dfauts (perturbation);\nDtection de ces modifications par un capteur appropri (rvlation);\nTraitement des signaux et interprtation de linformation dlivre.\nPrincipe de dtection dun dfaut\n20162017 5 RABHI Mouldi\nDiffrents types dnergie sont employs en pratique : nergie mcanique\n(ultrasons, ressuage), lectromagntique (radioscopie, observation dans le visible, flux\nmagntique...). On peut schmatiquement distinguer deux groupes de mthodes de\na- Les mthodes de flux, avec une excitation et une dtection de mme nature\net pour lesquelles le dfaut introduit une perturbation de flux qui peut tre releve\nsoit directement dans le flux transmis (radiographie) ou le flux rediffus (ultrasons),\nsoit par un effet de proximit (bobine de sonde courants de Foucault, flux de fuite\nmagntique) : figure ci-dessous ; la grande majorit des procds du contrle non\ndestructif se rfre ce groupe de mthodes ;\nE : metteur du flux 0 mis vers la pice P contrler ;\nR : flux rflchi ;\nT : flux transmis ;\nR ou T sont les vecteurs de linformation utiliss par le contrleur ;\nD : dfaut.\nPrincipe du contrle non destructif\nb- Les mthodes pour lesquelles lexcitation et la dtection sont de natures\ndiffrentes, chacune mettant en jeu un processus original et spcifique ; lexcitation\nla plus employe est la sollicitation mcanique ; elle conduit aux techniques danalyse\nde vibrations mcaniques ou de microdformations (interfromtrie holographique)\nou encore une technique dmission provoque dont la plus connue est lmission\nIV- TECHNIQUES DE CONTROLE\nExamens visuels, ressuage, magntoscopie, ultrasons, radiographie, courants de\nFoucault, thermographie infrarouge, analyse des huiles en service, analyse des\n20162017 6 RABHI Mouldi\nEXAMEN VISUEL -\nChapitre 2 EXAMEN VISUEL - PROCEDES OPTIQUES\nI- EXAMEN VISUEL\nLexamen visuel est le premier des procds de contrle, le plus simple et le plus\ngnral puisque cest aussi le point final de la majorit des autres procds non\nEn examen pralable, linspection visuelle dun objet, dune structure, dun\nassemblage tel quune soudure permettra de guider un observateur expriment dans\nla dfinition dune autre technique : choix de langle de tir en radiographie, direction\nde magntisation, frquence ultrasonore.\nLexamen visuel direct des pices peut constituer un contrle suffisant pour la\ndtection des dfauts dbouchant en surface et surtout des htrognits locales\net superficielles (taches de diffrentes natures) constituant des dfauts daspect\nrdhibitoires pour des produits plats du types tles, tissus, verre, etc. Toutefois\nlexamen purement visuel prsente des limitations de diffrentes natures que nous\nallons examiner et qui justifient lclosion de toute une gamme de procds de\nDans tous les cas dobservation dun objet, les conditions dclairage sont\nessentielles pour la fiabilit du contrle optique. Il sagit dabord de se placer dans les\nconditions nergtiques. Il sagit ensuite dadapter le type et lorientation de\nlclairage la nature des dfauts en vue damliorer le contraste. Lclairage\ndiffus, fourni par exemple par un ensemble de sources lumineuses places derrire un\ncran dpoli, est utilis dans la recherche de dfauts varis, sans orientation dfinie.\nPar contre, pour dtecter facilement les dfauts du type rayures orientes, on doit\nprfrer lutilisation dun clairage directif; enfin les dfauts prsentant un certain\nrelief sont mis en vidence grce un clairage rasant.\nS P : pice contrler ;\nR : rcepteur ;\nP RP : rflecteur parabolique ;\nS : source dclairage.\nI.3- Lil et ses limitations\nLil est un capteur optique remarquable mais possdant toutefois des limitations\ndont il faut tenir compte en contrle non destructif. La lecture dune image associe en\nfait lil et le cerveau de lobservateur, initiant ainsi la fois des problmes objectifs\net des problmes subjectifs. Les premiers concernent laspect optique avec un\n20162017 7 RABHI Mouldi\nparamtre principal qui est lacuit, cest--dire le pouvoir sparateur de lil ; on le\nsitue entre 0,5 et 1 minute dangle soit environ 50 m une distance dobservation de\n25 cm. Mais il ne sagit l que dune valeur moyenne, car lacuit visuelle dpend de la\nnature de limage (clairement et contraste), ainsi que de lindividu travers son\npouvoir daccommodation la distance et la luminance, pouvoir dont on connat la\ndcroissance avec lge de celui-ci.\nI.4- Aides optiques la vision\nIl sagit des instruments doptique permettant daccrotre les performances de\nlil ou encore plus gnralement de donner la possibilit de contrler des surfaces\ninaccessibles la vision directe de lobservateur.\nI.4.1- Appareils optiques classiques\nLes appareils optiques classiques permettent de repousser les limites de lacuit\nvisuelle. Il sagit en premier lieu des loupes et des verres grossissants constitus\ngnralement dune ou deux lentilles donnant un grossissement allant de 1,5 20 fois\nenviron. La loupe doit tre tenue prs de lil; son champ et sa profondeur de champ\ndiminuent fortement lorsque le grossissement saccrot.\nPour un examen approfondi en laboratoire, on utilisera de prfrence du matriel\ndobservation mtallographique : loupe binoculaire grossissement variable et\nclairage incorpor, ventuellement microscope mtallographique si lon ressent la\nncessit dutiliser des grossissements importants, de 100 ou 1 000 et plus.\nOn note enfin que lemploi des microscopes lectroniques balayage (MEB) nest\nplus dsormais rserv aux seuls spcialistes, ce qui devrait largir son soutien au\ncontrle non destructif en laboratoire.\nI.4.2- Appareils optiques spcifiques\nDes appareils optiques spcifiques ont t dvelopps pour le CND.\na-Lendoscope est un appareil conu pour pouvoir observer les surfaces non\ndirectement accessibles lil telles que les parois dun tube ou dune cavit, dun\nalsage ou dun trou borgne. Mis au point lorigine pour les examens lis au diagnostic\nmdical, les endoscopes classiques lentilles ont t remplacs par des\ntransmetteurs dimage fibres optiques\n20162017 8 RABHI Mouldi\nb- Le stroboscope est un appareil dclairage dlivrant des brefs flashs lumineux\nune cadence soutenue et rglable dans une gamme de plusieurs dizaines de coups par\nseconde. Il permet, en contrle non destructif, lexamen visuel de pices ou de\nproduits en mouvement ; cest ainsi quil a longtemps t utilis pour lexamen de tles\nen dfilement dans les aciries. Son utilisation systmatique provoque toutefois une\nrapide fatigue visuelle pour les observateurs.\nLa tlvision apporte une aide prcieuse au contrle visuel ; permettant une\nobservation distance, elle complte ou remplace les endoscopes ; couple des\nmoyens de traitement et denregistrement des images vido, elle permet le contrle\nLe matriel de tlvision utilis en contrle non destructif est gnralement\nspcifique, car les performances recherches ne sont pas les mmes que celles\nrequises dans les applications plus banales de la tlvision ; ainsi on se contentera\ndune transmission par cble dune image vido en noir et blanc, sans le son. Par contre,\non recherchera une camra robuste, miniaturise, tlcommandable distance et\nsurtout possdant des qualits optiques et une bande passante vido bien suprieure\ncelle du matriel courant.\nII- CONTROLE OPTIQUE AUTOMATIQUE\nLes divers appareillages optiques permettent damliorer les procdures de\ncontrle visuel ayant principalement pour objet de dtecter des dfauts de surface\nsur des structures ou des composants industriels. Toutefois, bon nombre de contrles\nindustriels en grande srie ne peuvent se satisfaire dun examen visuel dont on a\nsoulign les limites lies en particulier la fatigue du contrleur. Ainsi de trs\nnombreux travaux ont t mens dans le but de mettre au point des quipements de\ncontrle optique entirement automatiques.\nII.2- Procds par formation dimage\nIl sagit de la catgorie la plus courante des procds de contrle mettant en\nuvre une chane de tlvision industrielle associe des moyens de traitement en\ntemps rel du signal vido ayant pour but damliorer suffisamment les contrastes de\nlimage dun dfaut dtect, de faon que sa prsence puisse tre automatiquement\nsignale ou enregistre. Ce type dinstallation est principalement utilis pour le\ncontrle optique des pices fabriques en grande srie.\nII.3- Procds par balayage\nLes procds par balayage ont surtout t dvelopps pour le contrle en ligne\ndes produits en dfilement du type bandes de tle, de papier, de tissu, etc. La\ndtection de petits dfauts sur ces immenses surfaces est un problme trs difficile\nqui impose, en particulier, un systme optique la fois trs fin et trs rapide. Deux\ntechniques diffrentes ont t dveloppes : les appareillages balayage par laser et\nles appareillages barrettes de photodiodes.\n20162017 9 RABHI Mouldi\na- Les appareillages balayage par laser clairent le produit en dfilement par un\npetit impact laser qui le balaye transversalement trs grande vitesse, cela grce\nun systme de miroirs tournants ; un concentrateur de lumire, associ une ou\nplusieurs cellules photolectriques rapides, permet de capter les variations de\nluminance qui se produisent dans la lumire rflchie lorsque le spot laser rencontre\nSystme de dflexion miroirs\nLaser et optique de\nLigne analyse sur la surface\nSchma de principe dun appareil dinspection par balayage laser\n20162017 10 RABHI Mouldi\nb- Les appareillages barrettes de photodiodes vitent davoir recours un\nbalayage mcanique puisque le balayage des diodes est essentiellement lectronique.\nCe type de matriel peut prsenter une bonne rsolution, car il existe des barrettes\nde photodiodes comportant 1 024 (et plus) lments unitaires ; ce type de camra\nvido linaire est robuste et facile protger.\nII.4- Traitement dimages\nDans pratiquement tous les cas de contrle optique, il faut, pour obtenir des\nimages reconstitues de bonne qualit et envisager une dtection automatique des\ndfauts sur celles-ci, mettre en uvre un systme labor de traitement dimages. Ce\nsystme a pour premier but damliorer la qualit de limage sur le plan du contraste\net du niveau de bruit ; il doit en second lieu trs souvent prendre en compte la\nmorphologie des dfauts recherchs afin de rendre limage reconstitue parfaitement\nAprs seuillage, les traitements seffectuent sur une image binaire et mettent en\nuvre les outils de la morphologie mathmatique. Des corrlations entre images\npeuvent aussi tre utilises afin daboutir la reconnaissance et ventuellement la\nclassification des dfauts recherchs.\nImage dune tle galvanise avec un petit dfaut sombre Image binarise par un seuillage adaptatif (dfaut en blanc)\nImage dune tle galvanise avec un grand dfaut sombre Image obtenue aprs seuillage adaptatif (dfaut en blanc)\nLes dfauts, de lordre du millimtre, sont dtects en temps rel sur une tle\ndacier de 1,20 m de large dfilant 1,6 m/s\nII.5- Applications du contrle optique\nLe champ dapplication concern par cette rapide volution est celui du contrle\nindustriel en ligne, quil sagisse du contrle des produits fabriqus en continu tels que\nles bandes de tle, de papier, de verre, de plastique ou du contrle de pices\nfabriques en grande srie, pour lesquelles on sintresse non seulement labsence\n20162017 11 RABHI Mouldi\nde dfaut de surface mais aussi celle de dfauts daspect ou dirrgularits\ndimensionnelles (contrle de tuiles, de botes, de pices moules, forges, usines).\nIndpendamment du contrle en fabrication, le contrle optique visuel, direct, par\nendoscope ou relay par un quipement de tlvision est de pratique courante dans les\noprations de maintenance telles quon les effectue dans les domaines de\nlaronautique, du gnie nuclaire ou chimique, dans le gnie civil.\nIII- TECHNIQUES OPTIQUES PARTICULIERES\nOn regroupe sous ce vocable les procds de contrle optique qui, contrairement\naux prcdents, ne mettent pas en uvre limage visible de la surface inspecte. On\npeut classer ces procds en deux familles : celle des techniques bases sur une\nimagerie hors du spectre du visible, celle base sur les applications de loptique\nIII.1- Imagerie infrarouge\nLimagerie infrarouge appartient la premire famille de procds; do son nom\ngnrique courant de thermographie infrarouge, mthode de mesure qui prsente un\ngrand intrt en contrle non destructif dans la mesure o une rpartition homogne\nde temprature la surface dune pice peut tre perturbe par la prsence de\nComparaison entre le CND par\n(gauche) et la mthode classique\nultrasonore (droite) :\nvisualisation dun multidlaminage\ncr par un impact dans un\nIII.2- Imagerie radiofrquence\nLimagerie radiofrquence consiste exploiter les proprits des ondes\nlectromagntiques linstar des systmes de radar au sens large du terme. Ainsi, si\nlauscultation radar dun objet mtallique conducteur ne prsente pas dintrt pour le\ncontrle non destructif, il nen va pas de mme pour celle dobjets isolants,\nlgrement conducteurs ou composites dont on pourra par ces interactions optiques\nforte longueur donde mettre en vidence des htrognits dissimules lil de\nLapplication la plus connue de la technique radar au contrle non destructif des\nmatriaux est celle de lauscultation des parois de tunnels, routiers ou ferroviaires.\nIII.3- Holographie interfrentielle\nLholographie interfrentielle appartient la seconde famille. Il sagit de dtecter\nun dfaut superficiel ou sous-cutan en mettant en vidence de trs lgres\nirrgularits dans la dformation de la surface de la pice lorsque celle-ci est\nsollicite de faon non destructive par une contrainte mcanique, pneumatique...\n20162017 12 RABHI Mouldi\nLholographie est un procd optique qui consiste enregistrer sur un support\nphotographique le champ dinterfrences entre, dune part, la lumire diffuse par\nlobjet clair par la lumire cohrente dun laser et, dautre part, une onde de\nrfrence provenant directement du mme laser. Lhologramme ainsi obtenu, plac\nnouveau dans londe de rfrence, diffracte la lumire selon une onde lumineuse\nidentique celle diffuse pralablement par lobjet lors de la prise de vue ; ainsi, tout\nse passe pour lobservateur comme si lobjet tait toujours rellement prsent de\nfaon tridimensionnelle. Partant de cette technique, on conoit quune double prise de\nvues holographiques va permettre de crer des franges dinterfrences entre les\nimages holographiques de lobjet releves des instants diffrents et des conditions\nde sollicitations diffrentes.\nOn aura ainsi ralis une interfromtrie holographique qui pourra mettre en\nvidence des irrgularits particulires dans les rseaux de franges indiquant des\nirrgularits de dformation de la surface de lobjet et, par l, la prsence de\nsingularits de structure constituant gnralement des dfauts de cohsion ou de\na- Principe de la mthode avec interfrence de londe de rfrence\net de londe rflchie sur lobjet.\nb- Dtection dun dfaut interfromtrie : aprs avoir exerc un\neffort sur lobjet, lanalyse des franges permet la dtection.\nc- Visualisation des dfauts dans une structure en nid dabeille\nexcite par choc.\n20162017 13 RABHI Mouldi\nChapitre 3 LE RESSUAGE\nLe ressuage est une extension de l'inspection visuelle qui peut s'appliquer sur tout\nmatriau l'exception de certaines fontes qui prsentent une surface poreuse.\nCest un terme qui dsigne la sortie dun fluide (liquide ou gazeux) dune\ndiscontinuit dans laquelle ce fluide stait prcdemment accumul au cours dune\nCest une mthode de contrle non destructif qui permet de dtecter des dfauts\ndbouchant en surface de pice pour des matriaux non absorbants (alliages\nmtalliques, matires plastiques, caoutchouc mouls, verres, certaines cramiques).\nLes dfauts observs sont principalement : les reprises de coule, les criques, les\ntapures, les microporosits, les dcohsions et les reprises de fonderie. Lopration\nde ressuage peut seffectuer tous les stades dlaboration dune pice (brut de\nfonderie, aprs usinage, aprs traitements thermiques).\nII- PRINCIPE DE RESSUAGE\nLa mthode consiste appliquer un pntrant de faible tension superficielle (de\nbonne capillarit) sur la surface de la pice.\nOn lui laisse un certain temps de sorte qu'il puisse s'introduire dans les discontinuits\naboutissants la surface, On limine ensuite le pntrant sur la surface mais cette\nopration laisse cependant en place la partie qui russie s'infiltrer dans les\nUn rvlateur, produit opaque et absorbant est appliqu sur la surface, le pouvoir\nabsorbant du rvlateur fait que le pntrant qui a russi s'infiltrer dans les\ndiscontinuits est alors aspir vers la surface (effet buvard) et y laisse une trace.\nCette trace cause de la diffusion du pntrant dans le rvlateur, est toujours plus\nimportante que la discontinuit.\nL'efficacit de cette mthode de contrle repose sur la possibilit de dtecter\nles indications de discontinuit afin d'amliorer cette dtectabilit. Le pntrant\ncontient en gnral un produit color visible la lumire blanche ou un produit\nfluorescent visible la lumire noire (ultra violet).\nPrincipe de la mthode de ressuage par liquide pntrant pr mulsifi\nFilm de liquide pntrant\na- Application et pntration du liquide\ndu pntrant dans les fissures.\n20162017 14 RABHI Mouldi\nb- Nettoyage de l'excs de pntrant.\nFilm de rvlateur\nc- Application du rvlateur.\nd- Le rvlateur extrait le pntrant\nretenu par les fissures.\nIII- DOMAINE DAPPLICATION ET TECHNIQUE OPERATOIRE\nLe ressuage ne peut dtecter que les dfauts superficiels dbouchant sur la\nsurface. Les dfauts mats ou obturs ne sont que partiellement dtects. Par contre\nles dfauts internes ne peuvent pas tre dcels.\nOn peut ainsi localiser les dfauts de : moulage, de fatigue, d'usinage, de\ntraitement thermique et de soudage.\nLe ressuage donne des rsultats intressants avec des mtaux tel que l'aluminium,\nle magnsium, le cuivre, le titane, l'acier inoxydable et la plupart des alliages non\nmtalliques comme les cramiques, les plastiques, le caoutchouc moul, (mais il faut,\npour les plastiques et les composs caoutchouc moul, se mfier de leur ractivit vis\nvis des produits utiliss et donc procd des essais prliminaires).\nLa procdure gnrale:\nSur une surface propre, exempte de pollution susceptible de colmater les dfauts\ndbouchant (les traces dhuile et de graisse, les rsines inorganiques, les matires\ncharbonneuses, les peintures, les produits de corrosion, les oxydes, etc.), est appliqu\nun liquide contenant des traceurs colors et (ou) fluorescents. Ce liquide est appel\nliquide dimprgnation ou pntrant.\n20162017 15 RABHI Mouldi\nAprs une priode dattente (temps dimprgnation) au cours de laquelle le\npntrant vient remplir les discontinuits, lexcs en surface est limin.\nPice comportant Application du Elimination de\nune crique pntrant lexcs de pntrant\nAction du pntrant\nUn deuxime produit appel rvlateur est alors appliqu sec ou en suspension\nsur la surface de la pice. Son but est de faire ressuer cest--dire dattirer le\npntrant rest en rtention dans les discontinuits.\nApplication du Examen aprs\nAction du rvlateur\nUne inspection par pntrant liquide se fait en six temps schmatiss ci-aprs.\n1er temps : Nettoyage de la surface contrler de toutes traces de matriaux\ntrangers solides ou liquides qui risqueraient de gner lentre du pntrant dan les\n2me temps : Application du pntrant sur toute la surface examiner et maintien\ndune couche continue de pntrant pendant tout le temps dimprgnation.\n20162017 16 RABHI Mouldi\n3me temps : Elimination du pntrant tal la surface de la pice (c'est une\nphase trs dlicate: il ne faut pas enlever le pntrant situ dans les dfauts).\n4me temps : Application rgulire du rvlateur sur toute la surface examiner.\n5me temps : Pendant et aprs dveloppement des indications, inspection soigne en\nlumire blanche ou/et sous lumire ultraviolette pour reprer la prsence, localiser,\ndonner la nature et la grandeur des discontinuits dbouchant la surface.\n6me temps : Nettoyage de la pice pour liminer toutes traces de produits de\n1er temps : Nettoyage pralable. 2me temps : Application du pntrant et imprgnation.\n3me temps : Elimination 4me temps : Application 5me temps : Examen.\ndu pntrant en excs. du rvlateur.\n6me temps : Nettoyage final.\nProcdure gnrale de contrle par ressuage.\n20162017 17 RABHI Mouldi\nIV- PRINCIPAUX PROCEDES DE RESSUAGE\nPartant du mcanisme imprgnation, nettoyage de surface, ressuage, dcrit avant,\ndiffrents procds dinspection peuvent tre mis en uvre, rsultant de la\ncombinaison des diffrentes options faites dans le choix du traceur optique donc de\nla nature du pntrant, de lutilisation ou non dun mulsifiant dans la phase de\nllimination de lexcs de liquide, dans le choix du rvlateur de ressuage qui peut\ntre poudreux ou liquide.\nIl faut retenir que, dans tous les cas, les oprations sont relativement lentes,\nprenant chacune plusieurs minutes, de 3 30 minutes en ce qui concerne\nlimprgnation des fissures par le pntrant. Ces diffrentes variantes sont codifies\ndans les normes internationales et la norme NF A 09-120. La figure suivante illustre\nla succession des oprations dans chacun des procds, sachant que le contrle\nproprement dit doit tre prcd et suivi dune opration de nettoyage de la pice\nOn utilise essentiellement deux techniques de traage du pntrant en ressuage :\nle traage color ou le traage fluorescent. Le premier implique dutiliser un\nrvlateur fond blanc sur lequel on visualisera des empreintes de dfauts\ngnralement colors en rouge. Le second implique un examen fait en lumire noire,\ndans lobscurit, au cours duquel les dfauts seront rvls par une fluorescence\nexcite par un projecteur de rayons ultraviolets (UV).\nCe deuxime type de procd conduit presque toujours de meilleures\nperformances de dtection que celles obtenues avec lutilisation des traceurs colors,\nau prix toutefois de conditions dexamen optique plus contraignantes.\nLlimination de lexcs de pntrant est sans doute lopration essentielle en\ncontrle par ressuage, car la fiabilit du rsultat va en grande partie dpendre de la\nbonne excution de cette tape : une action de lavage trop forte risquera de vider les\nfissures de leur pntrant avant quil soit rvl ; une action insuffisante risquera de\nlaisser du pntrant sur la surface, en particulier si elle est rugueuse, entranant du\nmme coup des indications errones lors de lexamen.\nCette limination du pntrant en excs seffectue par mulsification et selon\ndeux techniques, suivant que lagent mulsifiant est incorpor lorigine dans le\nliquide pntrant ou que celui-ci est projet sur la pice pralablement au lavage; on\nutilise dans ce cas un pntrant dit post-mulsifiant.\n20162017 18 RABHI Mouldi\nVisibles sous lumire noire- Mthodes A\nProcd A1 Procd A2 Procd A3\nPntrant fluorescent Pntrant fluorescent Pntrant fluorescent\nrinable leau post-mulsion liminable par solvant\nDU PENETRANT DU PENETRANT DU PENETRANT\nTEMPS DE TEMPS DE TEMPS DE\nPRELVAGE APPLICATION DE\nAPPLICATION DE DU PENETRANT\nPHASES COMMUNES A A1 ET A2 APPLICATION DU\nSECHAGE DU REVELATEUR SECHAGE\nDU REVELATEUR SECHAGE DU REVELATEUR NETTOYAGE\nSquences des diffrents procds dinspection par pntrant liquide.\n20162017 19 RABHI Mouldi\nV- MISE EN UVRE DU CONTROLE PAR RESSUAGE\nV.1- Contrle sur site\nLe contrle par ressuage peut tre effectu sur site et de faon souvent aise,\ngrce lemploi de produits en bombes arosols et dun lavage par solvant lorsquon ne\ndispose pas deau.\nV.2- Contrle poste fixe\nLe contrle poste fixe correspond souvent au contrle en srie et se fait sur\ndes chanes manuelles ou automatiques composes des postes correspondant aux\noprations successives dun contrle par ressuage :\nLe dgraissage par solvants chlors en phase vapeur, par alcalins ou encore au jet\ndeau chaude, seffectue dans des installations adaptes et est complt, si\nncessaire, par une opration de schage ;\nLa dposition du pntrant peut se faire par trois techniques correspondant au\nmatriel diffrent : immersion dans une cuve adapte la taille des pices ou des\npaniers de pices, installation de pulvrisation lectrostatique, installation de\npulvrisation conventionnelle ;\nLlimination de lexcs de pntrant correspondant un rinage, qui peut se faire\nen cuve avec agitation deau par air comprim, en cuve avec pulvrisation par ranges\nde buses ou en pulvrisation par pistolet air-eau ; on adjoint lquipement de rinage\nune lampe ultraviolets ;\nLe schage intermdiaire seffectue en tuve circulation dair rgle entre 65 et\n80 oC ;\nLapplication du rvlateur se fait dans une enceinte approprie lorsquil sagit dun\nrvlateur sec se prsentant sous forme dune poudre quil faut agiter, ou dans une\ncuve chauffe lorsquil sagit dun rvlateur en suspension aqueuse ;\nLe poste dinspection visuelle doit tre conu pour rpondre aux meilleures\nconditions dobservation en lumire blanche ou en fluorescence UV. Il faut runir\ndeux facteurs : un contraste maximum et un clairement correct. Les normes\nindiquent un minimum de 350 lux pour ce paramtre qui devra tre vrifi avec un\nluxmtre. Pour lexamen sous rayonnement ultraviolet, le poste dinspection doit tre\nisol de la lumire blanche ; il doit tre trs propre et exempt de surfaces\nrflchissantes. Lintensit des tubes luminescents UV basse pression est\ninsuffisante pour fournir la densit nergtique requise de 8 W/m 2 minimum (15\nW/m2 souhaitable) la surface de la pice.\nV.3- Produits de ressuage\nLes produits de ressuage sont constitus par les pntrants, les mulsifiants et\nLes pntrants font lobjet dune classification selon la spcification amricaine\nMIL I 25135 rvision C ; les pntrants fluorescents, quils soient post-mulsion ou\ndirectement lavables leau, sont plus sensibles que les pntrants colors.\n20162017 20 RABHI Mouldi\nLes mulsifiants, longtemps de type lipophiles base de solvants ptroliers, peuvent\ntre approvisionns sous forme dmulsifiants hydrophiles diluer dans leau,\npermettant ainsi un meilleur rglage de la sensibilit du contrle.\nLes rvlateurs sont soit de type sec, soit de type humide, en suspension dans leau\nou encore support organique volatil. Le choix faire dpend du type de contrle ; en\nparticulier, on utilise toujours un rvlateur non aqueux en association avec un\npntrant color. Il existe enfin des rvlateurs pelliculaires qui permettent de\ngarder la trace des dfauts.\nTous ces produits de ressuage sont vendus conditionns de diverses faons et, en\nparticulier, sous forme de rcipients arosols pour les contrles lunit et sur site.\nLa vrification de la fiabilit du contrle par ressuage est en particulier\nindispensable lorsquil sagit dune chane manuelle ou automatique. Indpendamment\ndes procds dassurance qualit concernant linstallation et les produits de ressuage\nmis en uvre, on effectue des tarages priodiques bass sur lutilisation de pices de\nrfrence que lon soumet au contrle par ressuage. Il en existe plusieurs types : le\ntest bloc en alliage daluminium (code ASME) est assez peu slectif et peu\nrutilisable, les plaquettes nichrome, dorigine japonaise, sont facilement\nreproductibles et rutilisables ; les plaques billes recouvertes dun chromage dur\nsont trs utilises en aronautique mais ont linconvnient, comme les prcdentes,\ndavoir une surface quasi poli miroir trop parfaite pour renseigner sur la lavabilit du\npntrant ou la saturation de lmulsifiant.\nLargeur des dfauts : 30 5 m 25 2 m 20 1 m\nProfondeur des dfauts : 5 m\nDfauts gnrs par duret Brinell sur une face compose au dpt de chrome\n(paisseur = 250 m)\nAspect des indications obtenues par ressuage sur cales talon.\nVI- APPLICATION PRATIQUE DU RESSUAGE\nLe choix du procd dpend de la nature de la pice et de la nature des dfauts\nrecherchs : le procd color sera utilis pour la recherche de dfauts grossiers et\npour les contrles sur site ; le procd fluorescent sera utilis lorsque lon cherche\nune grande sensibilit et lorsque lon effectue un travail en srie, en particulier sur\n20162017 21 RABHI Mouldi\nLe champ dapplication du ressuage est trs vaste, car le procd est simple\ndemploi et permet de dtecter la plupart des dfauts dbouchant en surface sur les\nmatriaux mtalliques non poreux, ainsi que sur les autres matriaux, condition\ntoutefois quils ne ragissent pas chimiquement ou physiquement (adsorption) avec le\nSa sensibilit est trs bonne, puisquon peut estimer obtenir une dtection fiable de\ndfauts de 80 m de largeur pour 200 m de profondeur pour un ressuage color\npratiqu en atelier sur une surface usine, alors que le ressuage fluorescent conduit\ndans les mmes conditions une limite de dtection de lordre de 1 m en largeur pour\n20 30 m en profondeur.\nLes limitations du procd de ressuage sont lies au matriau lui-mme : trop forte\nrugosit de surface, impossibilit demployer les produits classiques qui\nendommageraient sa surface. Les dfauts non dbouchant ne peuvent tre vus, de\nmme que les fissures renfermant des corps susceptibles dinterdire lentre du\npntrant tels que peinture, oxydes, produits de lubrification mal limins par\nLe procd lui-mme est relativement lent (10 45 mn), coteux en temps et en\npersonnel, pas facile rendre totalement automatique, en particulier au niveau de\nllimination de lexamen visuel. Il faut enfin prendre en compte, dans le cot du\ncontrle, la consommation des produits de ressuage dont lutilisation peut par ailleurs\namener des sujtions contraignantes vis--vis de lenvironnement, de la scurit et de\nlhygine du travail (prcautions relatives aux risques dincendie, dexplosion,\ndirritation des muqueuses, de pollution de leau).\nVII- INTERPRETATION DES RESULTATS\nUne estimation grossire de la fissure peut tre faite grce la largeur de\nl'talement du pntrant sur le rvlateur.\nVII.1- Interprtation Evaluation\nC'est une erreur de confondre entre les deux termes interprtation et\nvaluation . Interprter une indication c'est en trouver la cause (fissure, manque\nde liaison). Evaluer l'indication c'est de juger de son importance aux efforts\nultrieurs et de dcider de son acceptation ou non.\nVII.2- Origine des indications\nToute apparition du pntrant indique en principe la prsence d'une discontinuit\nVII.3- Type d'indications\nLes indications peuvent tre classes en trois types:\na) Les vraies indications\nCe sont les seules indications soumises une valuation. Elles ont pour origine les\ndiscontinuits non prvues la conception de la pice ou non justifi par les\nconsquences normales des procds de fabrication.\n20162017 22 RABHI Mouldi\nb) Les indications parasites\nIl s'agit d'indications rsultantes des discontinuits existant rellement mais dont\nont connat l'origine qui est d'ordre conceptuel.\nc) Les fausses indications\nElles sont en gnral pour origine une limination incomplte de pntrant restant\nen surface. L'absence d'indication est aussi une fausse indication (dgraissage\nincomplet de la pice, prsence de poussire, ).\nVII.4-Significations des indications\nLes indications observes en ressuages peuvent tre regroupes en 5 types :\na) Ligne continue: indication d'origine les fissures, les replis de forge, les rayures.\nb) Ligne discontinue: indication apparat lorsque la pice subit une prparation\nmcanique ou toute autre opration qui peut enfermer une partie d'un dfaut\nc) Forme arrondie: indications d'origine les dfauts surfaciques de forme sphrique,\n(soufflure, piqre, structure poreuse de la pice).\nd) Tache ponctuelle: indication apparaissant surtout lors de contrle des pices\nmoules. Elle est d'origine la nature poreuse de la pice, des piqres ou de la\nstructure grossire de la pice.\ne) Tache diffuse: Prsence de micropore dans les pices.\nExemple de pice, observe en lumire Exemple de pice, observe en\nblanche, prsentant un dfaut. lumire UV, prsentant un dfaut.\n20162017 23 RABHI Mouldi\nChapitre 4 LA MAGNETOSCOPIE\nA l'instar du ressuage, la magntoscopie complte l'examen visuel. Souvent les\nimperfections de surface, surtout lorsqu'il s'agit de solution de continuit, restent\npeu visibles au ressuage malgr tout le soin apport. Parfois mme si les anomalies\ndbouchant, le milieu ne permet pas d'avoir recours au ressuage (pices immerges\nLorsque le ressuage est insuffisant, on a recours la magntoscopie sous ses\ndiffrentes formes: passage de courant lectrique, passage de flux magntique.\nLes procds magntiques de contrles non destructifs permettent la dtection\ndes dfauts superficiels dbouchant ou non dbouchant dans les matriaux\nferromagntiques (forgs, mouls, souds, lamins).\nLe principe de la magntoscopie est expos dans la norme NF A09-590, comme\nsuit: << L'examen magntoscopie consiste soumettre la pice ou une partie de la\npice un champ magntique de valeur dfinie en fonction de la pice. Les\ndiscontinuits superficielles provoquent leur endroit des fuites magntiques qui\nsont mise en vidence par des produits indicateurs dposs la surface de la\npice. L'image magntique obtenue est observe dans des conditions qui\ndpendent du produit indicateur utilis >>.\nLe contrle par magntoscopie permet la dtection de dfauts superficiels\ndbouchant ou sous-jacents dans les matriaux ferromagntiques. C'est dire aux\nmatriaux qui sont soumis un champ de 2 400 A/m, prsentent une induction d'au\nmoins 1 T.\nIls ne permettent pas de dterminer avec prcision limportance dimensionnelle du\ndfaut, mais den dfinir la position et souvent la nature.\n20162017 24 RABHI Mouldi\nIII- PRINCIPE DE LA METHODE\nLe principe consiste soumettre la pice un champ magntique dune intensit\nsuffisante de manire travailler dans une zone situe au dessus de la valeur\nmaximale de la permabilit magntique du matriau.\nLe champ magntique ncessaire la visualisation des criques est produit dans la\npice contrle soit par aimantation directe par passage dun champ magntique\nlongitudinal (solnode) o la pice est mise dans le champ au contact de pices\npolaires, soit par aimantation indirecte (passage de courant) produisant un champ\nmagntique dans lequel se trouve place la pice.\nChamp longitudinal Champ\nDirection du champ Dfauts visibles\nCourant continu ou ondul Courant\nprovenant du courant alternatif\nMthode indirecte : Champ magntique\ngnr par passage dun courant.\nMthode directe : Champ magntique\nElectro-aimants ou Culasse\ngnr par aimant ou lectro-aimant.\nLorsquun dfaut se situe dans la pice, il cre un champ de fuite trs intense du\nfait de la saturation du matriau.\nIl est possible de visualiser le champ magntique en pulvrisant sur la pice un\nliquide faible viscosit contenant en suspension des particules magntiques\nsuffisamment fines (< 30). Ces particules sont attires au dessus du dfaut, de\nmanire sopposer la rsistance magntique de lair par formation dun <<pont\nmagntique>>. Ces accumulations de poudre sont dtectables lil.\nLes dfauts ne sont dtectables que sils se trouvent placs perpendiculairement\naux lignes de champs, do la ncessit de pratiquer au moins deux directions\ndaimantation, si possible perpendiculaires.\nLe liquide rvlateur contient des particules doxyde de fer noir (5 10 g/l de\n20162017 25 RABHI Mouldi\nIl existe des particules colores aidant la lecture du dfaut par rapport la\nteinte des pices.\nOn utilise galement des produits fluorescents avec inspection en lumire\nultraviolette (lampe de Wood).\nTrajet des lignes de force\nH Dfaut H Dfaut\nIncidence dun dfaut\nsur le parcours des\nlignes de forces du\nMtal non satur Mtal non satur champ magntique.\nDirection des lignes de force du champ magntique\nH Champ de fuite H Champ de fuite\nMtal saturation Mtal saturation\nmagntiques Lignes de champ magntiques\nla surface de la pice\nDfaut dbouchant Lignes de champ Dfaut interne\nmagntiques dans la pice\nFissure Arrangement de\nPrincipe du contrle par\nAmas de poudre magntique au droit des dfauts\n20162017 26 RABHI Mouldi\nIV- MODES DAIMANTATION DUNE PIECE EN FONCTION DE\n1re CLASSIFICATION 2me CLASSIFICATION\nMETHODES SYMBOLES Champ\nDAIMANTATION Champ Passage Passage\nlongitudinal de courant de flux\nA- Aimantation I\nglobale par passage\nde courant dans la\ndune pice creuse\nlaide dun H\n(souple ou rigide).\nlaide dun I\nconducteur souple x x\nlaxe de la pice.\nlocalise par H\npassage de courant I\ndans une pice de\nE- Aimantation par\nsolnode court ou\nF- Aimantation par\nG- Aimantation par H\nlectro-aimant. x x\nH- Aimantation par x x\nI- Aimantation par x x\n20162017 27 RABHI Mouldi\nV- PRODUIT UTILISE EN MAGNETOSCOPE\nAprs avoir magntis la pice, on a recours un indicateur des dfauts qui sera\nprojet la surface contrler : gnralement des fines particules\nferromagntiques. Celles-ci sont attires et accumules par les champs de fuites qui\nse comportent leurs gards comme des minuscules aimants. Ces accumulations\nvisibles de particules matrialisent donc les dfauts en constituant ce quon appelle :\nles spectres de dfaut .\nSi le produit est appliqu lors de la magntisation, la mthode est appele mthode\nen continue, si le produit est appliqu aprs magntisation la mthode est appele la\nV.1- Caractristiques des produits\nIl est ncessaire que les particules aient les caractristiques suivantes :\n- Non toxique ;\n- Ferromagntique ;\n- Haute permabilit ;\n- Faible rmanence ;\n- Couleur contraste par rapport la surface ;\n- Graines de dimension satisfaisante et grande mobilit.\nV.2- Produits humides\nProduits utiliss dans le cas de contrle des pices de bon tat de surface. Le\nliquide est en gnral du ptrole, une huile lgre ou de leau. Les liquides utiliss\ndoivent avoir une fluorescence naturelle faible. La poudre magntique en suspension\nest gnralement de loxyde de fer, noir ou color, cette poudre trs fine (plus fine\nque celle employ dans le procd sche) doit avoir une concentration bien\nLes compositions suivantes sont gnralement utilises :\nProduits non fluorescents : de 1,5 2,5 % de volume de particule en suspension.\nProduits fluorescent : de 0,2 0,5 % de volume de particule dans leau.\nV.3- Produits secs\nProduits utiliss sur les pices de grande dimension ou de mauvais tat de surface\nou lorsqu'on cherche les dfauts les plus profonds. La poudre magntique est de\nloxyde de fer noir ou color.\nVI- CONSERVATION DES SPECTRES MAGNETIQUES\nOn a souvent besoin de conserver les indications donnes par le contrle\nmagntoscopique cet effet un grand nombre de mthodes existe permettant de\nfixer sur support soit plastique soit photographique.\nLes spectres obtenus :\nRplique plastique ;\nTechniques photographiques ;\nUtilisation dun ruban adhsif transparent.\n20162017 28 RABHI Mouldi\nLe principe de la dmagntisation consiste soumettre un matriau un champ\nmagntique inverse constamment dintensit uniformment dcroissante. Lintensit\ndu champ rsiduelle est ainsi ramene une valeur faible.\nIl est essentiel de vrifier lefficacit de la dmagntisation laide dun\nindicateur de champ portatif.\nLa ncessit de dmagntiser une pice ou non aprs le contrle par\nmagntoscopie dpend dun certain nombre de facteurs. On peut estimer que\nlopration est ncessaire pour lune des conditions suivantes :\nLa pice fait partie dun ensemble mobile (les particules adhrentes peuvent tre\nlorigine dusure) ;\nLe champ rsiduel peut influer des quipements voisins dans le fonctionnement est\nbas sur le magntisme ;\nLa prsence dun champ rsiduel peut tre nfaste au nettoyage de la pice.\nLa dmagntisation nest pas ncessaire dans les cas suivants :\nLa pice est en acier doux (champ rsiduel faible) ;\nLa pice va subir un traitement thermique ;\nUn deuxime contrle par magntoscopie est prvu.\nLa mthode est relativement simple de mise en uvre. Elle permet une localisation\nprcise des dfauts de surface ou lgrement sous-jacentes et une apprciation de\nLes diffrentes squences de la mise en uvre se prtent bien lautomatisation.\nLa mthode ne sapplique que sur les matriaux ferromagntiques et la sensibilit\nest dpendante de lorientation du dfaut par rapport la direction gnrale des\nElle ne permet pas une apprciation de la profondeur et linterprtation dans la\nphase de rvlation reste parfois trs dlicate : lautomatisation de cette dernire\nphase na pas encore vraiment dbouch industriellement. Une dsaimantation des\npices aprs contrle est ncessaire pour les pices exposes un environnement\nContrle de bielles, biellettes ;\nContrle de tiges, ressorts... ;\nContrle de soudures, piquages.\n20162017 29 RABHI Mouldi\nFissuration en service d'un crochet\nFissuration induite par un traitement thermique\nAppareil portatif de magntisation\n20162017 30 RABHI Mouldi\nChapitre 5 LES ULTRASONS\nI- INTRODUCTION AUX ONDES ULTRASONS\nLes ondes ultrasonores sont des vibrations mcaniques dont la frquence est\nsuprieure au domaine audible dune oreille humaine normale (16 Hz 16 KHz). Elles se\npropagent lintrieur des matriaux avec des vitesses qui dpendent du milieu lui-\nmme et du type donde.\nDans les matriaux mtalliques, les frquences dutilisation courante vont de\nquelques centaines de kilohertz quelques dizaines de mgahertz. Dans ce domaine de\nfrquence, lamortissement dans lair est tel quelles ne sy propagent pratiquement\nLe phnomne initial du son ou dun ultrason est toujours produit par un corps\nlastique anim de vibrations mcaniques dues par exemple un choc (diapason), une\nimpulsion lectrique (tonnerre) ou un jet gazeux interrompu (sirne).\nLes sons dune manire gnrale sont des ondes lastiques. Elles ne se diffrent\nentre eux que par leurs frquences.\n0 16 Hz 16 Hz 16.103 Hz 16.103Hz 150.106 Hz 150.106 Hz\nInfrasons Zone audible Ultrasons Hyper sons\nEn contrle non destructif par ultrasons, la plage utilise est comprise entre 105 Hz\net 20.106 Hz.\nOn parle gnralement donde lorsquil sagit dun phnomne qui se rpte aprs un\ncertain temps (T) appel priode.\nE : longation. (E = A + B)\nA d A : amplitude positive.\nE B : amplitude ngative.\nd : axe des dplacements du son.\n: longueur donde (m).\nT : priode (s).\nReprsentation des vibrations du son (sinusode).\n20162017 31 RABHI Mouldi\nLa frquence f (nombre de cycles par seconde) de rapparition du phnomne est\ndonc donne par linverse du temps :\nf = 1/T (f en Hz et T en s)\nLespace parcourue par londe pendant un cycle ou une priode est dit longueur\n= v T = v / f ( en m, v en m/s et f en Hz)\nOn distingue trois types donde :\na- Onde longitudinale ou de compression : la direction des vibrations des particules\nest parallle la direction de propagation de londe ;\nDirection de vibration des particules\nb- Onde transversale ou de cisaillement : la direction des vibrations des particules\nest perpendiculaire la direction de propagation de londe.\nCes ondes ne peuvent exister que dans les solides car leur existence est lie une\nrsistance au cisaillement que ne possdent ni les liquides ni les gaz.\nc- Onde de surface : ondes obtenues par superposition des deux ondes longitudinale\net transversale parallle la surface du solide.\nSurface du matriau\n20162017 32 RABHI Mouldi\nTypes dondes et modes de propagation des ultrasons dans un solide\nII- VITESSE DE PROPAGATION\nUne bonne connaissance des phnomnes lis la propagation des ultrasons est\ndonc une base indispensable la pratique de ce type de contrle.\nLes principes fondamentaux du contrle non destructif par ultrasons rsident\ndans lanalyse de linfluence des dfauts, du type dhtrognits de structure, sur la\npropagation des ondes vibratoires dans le matriau : rflexion, rfraction et\ntransmission sur les interfaces, attnuation dans la matrice lie aux phnomnes\ndabsorption et de diffusion, vitesses de propagation variables selon les directions.\nLa vitesse de londe dpend de la nature de matriaux que la transporte et de type\nOnde longitudinale :\nE : Module dYoung du matriau N/m ;\nVL : masse spcifique du matriau (Kg/m3) ;\n(1 )(1 2 ) : coefficient de Poisson.\nOnde transversale :\nOnde de surface :\nVS = 0,9 VT\na) Calculer la vitesse de propagation des ondes ultrasons dans lacier, en onde\nlongitudinale, onde transversale et onde de surface.\nOn donne : E = 21 1010 N /m ; = 7,8 103 Kg/m3 et = 0,28.\nb) Calculer la vitesse de propagation des ondes ultrasons dans laluminium, en onde\nOn donne : E = 7 1010 N /m ; = 2,51 103 Kg/m3 et = 0,34.\n20162017 33 RABHI Mouldi\na) VL = .....\nb) VL = .....\nExemples de vitesses des ultrasons (ondes longitudinales) dans la matire\nVitesses et impdances acoustiques\nVitesse des ondes Vitesse des ondes Impdance\nMatriau 3 3 longitudinales transversales acoustique\n(m/s) (m/s) (106Kg/m2s)\nAciers 7.8 5 900 3 250 46\nFontes 7.2 4 600 2 150 33\nAluminium 2.7 6 300 3 100 17\nCuivre 8.9 4 700 2 250 42\nLaiton 8.5 4 500 2 100 38\nBton 2.5 4 500 11\nMuscle 1.0 1 600 1.6\nAraldite 1.2 2 500 1 050 3\nPlexiglas 1.2 2 700 1 100 3.2\nVerre 2.6 5 650 3 400 14\nHuile 0.8 1 500 1.2\nGlycrine 1.3 1 900 2.5\nEau 1.0 1 480 1.5\nMercure 13.6 1 450 20\nQuartz 2.7 5 750 15\nTitane de baryum 5.7 4 400 35\nAir 1.3 10-3 330 4 10-4\nIII- TRANSMISSION ET REFLEXION DES ONDES\nIII.1- Impdance acoustique\nCest la proprit qui dtermine la transmission des ultrasons travers la ligne\nadjacente deux milieux. Elle correspond la masse branle par un faisceau\nultrasonore de 1 m2 de section pendant une seconde. Pour un matriau donn elle est\ngale au produit de la masse spcifique du matriau par la vitesse de londe (Z= .V).\nIII.1.1- Rflexion rfraction\nd- Incidence normale :\nMilieu I Milieu II\nZ1 = 1 . V1\nZ2 = 2 . V2\n20162017 34 RABHI Mouldi\n1er cas : Z1 = Z2 transmission totale ;\n2me cas : Z1 Z2 transmission partielle ;\n3me cas : Z1 >>>> Z2 rflexion totale.\nOn note par :\nAr : lamplitude de londe rflchie ;\nAi : lamplitude de londe incidente ;\nAt : lamplitude de londe transmise.\nAt 2 Z2 Ar Z 2 Z1\nAlors on a : et\nAi Z1 Z 2 Ai Z1 Z 2\nb- Incidence oblique :\nUne onde incidente arrive la surface de sparation de deux milieux sous un angle\nautre que langle droit, londe rflchie forme un angle r par rapport la normale est\nZ2 = 2 .V2\nLorsqu'une onde incidente franchie obliquement une interface sparant les deux\nmilieux elle subit un changement brusque de direction si la vitesse de propagation des\nongles est diffrente dans les deux milieux. Londe rfracte dans le milieu II, forme\nun angle par rapport la normale cet angle est appel angle de rfraction.\nsin(i) sin( )\nLa loi de Descartes est :\nc- Double rflexion double rfraction\nLorsqu'une onde plane longitudinale ou transversale rencontre sous incidence\noblique une surface de deux milieux I et II, il apparat les ondes suivantes :\nL1 : une onde longitudinale rflchie ;\nT1 : une onde transversale rflchie ;\nL2 une onde longitudinale rfracte ;\nT2 : une onde transversale rfracte.\nLa relation qui relie ses diffrentes grandeurs est connue sous la loi de sinus ou la\nloi de Snell, on a alors :\nsin(i ) sin(L1) sin(T1) sin(L2) sin(T 2)\nVL1 VL1 VT 1 VL 2 VT 2\n20162017 35 RABHI Mouldi\nOnde Milieu I Milieu II\nL2 Rfracte (T2)\nRflchie (L1) T2 Onde Longitudinale\nRechercher la valeur de langle dincidence pour que londe transversale rfracte\nuniquement existe pour les deux milieux suivants :\nMilieu A : Plexiglas ; VL1 = 2700 m /s.\nMilieu B : Acier ; VL2 = 5900 m /s , VT2 = 3250 m/s.\nIV- PRINCIPE DE CONTROLE PAR ULTRASONS\nEcho mis Echo du dfaut\nEcho du fond\n20162017 36 RABHI Mouldi\nLa vibration mcanique engendre par llment pizo-lectrique du traducteur se\npropage dans la section de la pice en se rflchissant sur les faces. Une partie du\nfaisceau acoustique est intercepte par le dfaut et renvoye vers le traducteur qui\nconvertit la vibration en signal lectrique.\nLil observe sur lcran de visualisation un cho caractristique apparaissant une\ndistance donne sur la base de temps.\nIl est alors possible de dtecter la prsence du dfaut, dvaluer sa position et son\ntendu. Lamplitude de lcho reue dpend de ltendu et de lorientation de la\nOn peut distinguer deux types de mthodes par Ultrasons:\n1. Les Ultrasons dit classiques permettant de dceler des indications au cur de\nla matire en utilisant des traducteurs de type Ondes longitudinales ou Ondes\n2. Les mesures d'paisseurs qui permettent de vrifier l'paisseur restante d'un\nmatriel (on peut tablir une cartographie des zones examines et tudier son\nvolution dans le temps).\nLes frquences utilises pour le contrle des mtaux sont de lordre de 1 10 MHz.\nV- MATERIEL MIS EN UVRE\nPostes U.S. analogiques ou numriques ;\nTraducteurs OL, OT et angles variables ;\nMesureurs d'paisseurs ;\nLogiciels de saisi et de suivi des mesures d'paisseurs.\nAppareil de contrle par US Traducteurs Mesureur d'paisseur\nPalpeurs pizolectriques :\nEn rgle gnrale, un palpeur est constitu autour dune pastille pizolectrique\ncirculaire ou rectangulaire taille dans le matriau pizolectrique choisi, dont les\nfaces parallles sont mtallises de faon raliser deux lectrodes auxquelles sont\nsouds les fils de connexion. Pour limiter les vibrations vers larrire du palpeur et\nleur dure, la pastille est place sur un bloc amortisseur dense et trs absorbant.\nLensemble de ces deux lments et une bobine daccord sont placs dans un botier\n20162017 37 RABHI Mouldi\nmtallique complt par un connecteur lectrique et une face de protection devant la\npastille pizolectrique. Cette face avant joue le double rle de protection contre les\nchocs mcaniques et dtanchit. Elle est ralise dans des matriaux trs varis\n(rsine, carbures non mtalliques). Lpaisseur de cette face de protection na pas\ndinfluence sur lnergie transmise si elle multiple entier de la demi-longueur donde\ndans ce matriau.\nFace de protection\nStructure d'un palpeur ultrasonore\nVI- EXEMPLES D'APPLICATIONS\nVI.1-Dterminations des dfauts internes\nDfaut de soudage : porosit, manque de fusion, dfaut de pntration, inclusions\nde laitier, fissures sur les bords, fissures en racines.\nRecherche de fissures sur les installations en service.\nVI.2- Contrle de serrage\nIl consiste mesurer lallongement des vis ou des goujons sous leffet de la\ntension de serrage. Le traducteur ultrasonore pos sur la tte de la vis ou du goujon\nagit comme metteur dondes ultrasonores qui se propagent longitudinalement dans le\nmatriau et comme un rcepteur qui recueille londe rflchie sur le fond de la vis.\nCette opration est rpte plusieurs centaines de milliers de fois par seconde.\nLi : longueur de la vis au repos (mesure par les ultrasons) ;\nLf : longueur de la vis aprs serrage (mesur par ultrasons) ;\nLf - Li : allongement ultrasonore : due lallongement mcanique de la vis et la\ndiminution de la vitesse de propagation des ondes ultrasonores due la tension induite\ndans le matriau. (Gnralement leffet de la vitesse est dominant).\nCes deux effets sont proportionnels la tension, ainsi que leur combinaison.\nT (daN) = K Allongement ultrasonores (ns).\n20162017 38 RABHI Mouldi\nGrues, engins lourds (travaux publics), ponts et ouvrages dart, tlphriques,\nindustrie lourde (laminoirs), centrales lectriques, aronautique, navires (sections\nLa mthode se prte bien la dtection des dfauts localiss dans le volume de\nla pice et elle prsente une grande sensibilit, notamment pour la recherche de\nContrle sur mtaux, plastiques, matriaux divers.\nEpaisseurs contrlables trop importantes.\nElle peut tre utilise indiffremment sur chantier ou en atelier et se prte\nLa sensibilit de la mthode est fortement influence par lorientation de la\nsurface du dfaut vis--vis de la direction principale du faisceau acoustique.\nDfauts dtects Dfauts non dtects\nIl est ncessaire dinterposer un milieu de couplage intermdiaire couplant\nentre le traducteur et la pice pour assurer la continuit de la propagation.\nLinterprtation de la nature des dfauts et de leur dimension ncessite du\npersonnel qualifi ayant une grande exprience.\nLa mise en uvre est difficile sur certains matriaux.\n20162017 39 RABHI Mouldi\nChapitre 6 LES COURANTS DE FOUCAULT\nLe contrle des faisceaux tubulaires d'changeurs a toujours t le domaine\nd'utilisation privilgi des courants de Foucault. Depuis quelques annes, le matriel\nde contrle a volu au point de devenir trs compact. Ce qui permet une grande\nmobilit aux personnes intervenant dans de multiples configurations.\nLes courants de Foucault permettent l'examen non destructif des matriaux\nconducteurs de l'lectricit. Leur utilisation ne ncessite pas d'agent de couplage et\npeut tre mene travers un lger dpt. Cette mthode procure un excellent\nrapport sensibilit sur la vitesse de contrle.\nII- DEFINITION ET PRINCIPE DE CONTROLE PAR COURANT\nLorsque l'on place un corps conducteur dans un champ magntique variable dans le\ntemps ou dans l'espace, des courants induits se dveloppent en circuit ferm\nl'intrieur de celui-ci : ce sont les courants de Foucault (physicien franais 1819 -\nAinsi une bobine parcourue par un courant variable, alternatif par exemple, gnre\nde tels courants induits qui, crant eux-mmes un flux magntique qui s'oppose au\nflux gnrateur modifiant l'impdance de cette bobine.\nC'est l'analyse de cette variation d'impdance qui fournira les indications\nexploitables pour un contrle. En effet le trajet, la rpartition et l'intensit des\ncourants de Foucault dpendent des caractristiques physiques et gomtriques du\ncorps considr ainsi que des conditions d'excitation (paramtres lectriques et\ngomtriques du bobinage).\n20162017 40 RABHI Mouldi\nChamp magntique de\nChamp magntique des\ndu trajet des\n(Emission et rception)\npar la variation du\nPrincipe de la dtection\npar les courants de\nPice sans dfaut Pice fissure\nOn conoit en prsence d'un dfaut constituant une discontinuit lectrique\nvenant perturber la circulation des courants de Foucault qui engendre une variation\nd'impdance dcelable au niveau de la bobine d'excitation (ou de tout autre bobinage\nsitu dans le champ). Ce principe simple est surtout utilis pour dtecter des dfauts\nsuperficiels dans la mesure o les courants de Foucault ont tendance se rassembler\nla surface des corps conducteurs (effet de peau).\nL'observation est ralise par visualisation sur un oscilloscope des variations de\nl'impdance lectrique de la sonde entre une zone saine et une zone dfectueuse.\nCette mthode est applicable sur tous matriaux conducteurs de l'lectricit et\nne permet de mettre en vidence que des dfauts superficiels.\n20162017 41 RABHI Mouldi\nIII- EFFET DE PEAU - PROFONDEUR DE PENETRATION DU\nSous une surface plane environ 63 % des courants induits passent entre la\nsurface et la profondeur . On peut constater que la densit du courant dcrot de\nmanire exponentielle dans la profondeur.\nPour obtenir des profondeurs de pntration de lordre des mm, il convient\ndutiliser, selon le matriau, des frquences de 10 10 Hz.\nValeurs de la rsistivit en .m\n20162017 42 RABHI Mouldi\nIV- MISE EN UVRE\nLes principaux paramtres prendre en compte pour un contrle rsultent des\nconsidrations prcdentes et peuvent se rpartir pratiquement en trois catgories.\nIV.1- Paramtres lis au matriau sonder\nOutre ceux lis sa forme gomtrique (diamtre), ce sont sa conductivit\nlectrique s et sa permabilit magntique m dont il importera de prendre en\ncompte le niveau de stabilit le long de la pice ou d'une pice l'autre, toute\nvariation locale entranant un dplacement du point de fonctionnement moyen de la\nsonde, comme cela apparat sur la figure suivante.\nPetites variations dimpdance dues leffet\ndes variations de paramtres du sondage\nZ1 Impdance au contact du mtal\nZ0 Impdance vide dans lair\nReprsentation des variations dimpdance dans la bobine\nIV.2- Paramtres lis au montage gouvernant le couplage entre la ou les bobines\net le matriau\nIl s'agit soit du coefficient de remplissage pour les bobines encerclantes (rapport\nentre la section de la barre et celle de la bobine) soit du lift-off , terme dsignant\nuniversellement la distance entre une sonde plate et la surface de la pice au dessus\nde laquelle elle volue. La constance de ces paramtres est aussi rechercher pour\nviter des effets perturbateurs trop importants sur le point moyen de\nIV.3- Paramtres lectriques\nC'est essentiellement la frquence d'excitation de la bobine, paramtre dont on\nest matre et qui sera choisi en fonction des considrations prcdentes, savoir\nl'obtention d'un effet de peau adquat eu gard en particulier la profondeur des\ndfauts, et d'un point de fonctionnement sur le diagramme complexe permettant une\n20162017 43 RABHI Mouldi\nbonne discrimination des diffrents paramtres perturbateurs de l'impdance Z\n(figure ci - dessus).\nL'intensit de magntisation alternative, lie l'intensit lectrique envoye dans\nla bobine, n'est pas un facteur dterminant du contrle dans la mesure o elle est\nchoisie suffisamment faible pour viter une saturation magntique qui introduirait des\nnon-linarits rendant inextricable l'exploitation des signaux, et suffisamment forte\npour que le rapport signal sur bruit soit convenable au niveau des amplifications et\nautres traitements lectroniques.\nGnrateur de courants de Foucault multifrquence numrique avec frquences\nmultiplexes ou non, ajustables de 1000 Hz 4 MHz ;\nEnregistreur graphique thermique multivoies assurant la visualisation des signaux\nStockage des signaux CF sur disque magnto-optique numrique ;\nDispositif tireur-pousseur de sonde vitesse rglable ;\nCapteurs divers de type sonde axiale, sonde tournante, bobine encerclant, avec ou\nsans dispositif de saturation, chacune des spcificits tant adapte en fonction de la\ngomtrie et de la nature du matriau contrl.\nMultiScan pour le contrle des tubes\nAppareil de recherche de\ndfauts par courants de\n20162017 44 RABHI Mouldi\nVI.1- Contrle des tubes, des barres et des fils\nLa technique de dtection des dfauts par courants de Foucault l'aide de\nbobines encerclantes se trouve trs bien adapte au contrle industriel grande\ncadence de tous les produits longs mtalliques. Elle est trs utilise dans les\nindustries mtallurgiques o l'on dtecte ainsi les dfauts superficiels de nature\nvarie sur des fils, les barres et les tubes de petits diamtres.\nUne telle technique peut mettre en vidence, sur ces produits, non seulement des\ndfauts de sant superficiels tels que les criques, les piqres et les petites pailles\nmais aussi des dfauts de gomtrie tels que des variations brusques de diamtre ou\nd'paisseur de paroi, des htrognits de structure telles que des zones gros\nLe procd sonde encerclante devient toutefois insuffisamment sensible lorsque\nl'on veut contrler des produits longs de gros diamtre ou lorsque l'on recherche de\ntrs petits dfauts sur des produits bien calibrs et prsentant un bon tat de\nsurface tels que les tirs et les trfils. On prfre dans ce cas utiliser les\nprocds dits sondes tournantes, bass sur l'auscultation de la surface selon des\npistes hlicodales : 2 ou 4 sondes pick-up tournent grande vitesse autour du produit\nlui-mme en dfilement lent l'intrieur du rotor de la machine. Les sondes sont\nconstitues de petites bobines qui effleurent la surface du produit et prsentent\nainsi une grande sensibilit aux fins dfauts longitudinaux tels que les longues criques\nappeles lignes dont la profondeur peut tre infrieure 100 mm.\nLe contrle des tubes en service est une application importante du contrle par\ncourants de Foucault, tant donn l'importance de la maintenance des chaudires, des\nchangeurs et surtout des gnrateurs de vapeur des centrales nuclaires. On sonde\nici les tubes par l'intrieur en utilisant un furet pouss et tir par un cble et\nconstitu par une ou des bobines longitudinales et concentriques au tube.\nSignaux produits par\nles paisseurs du tube\nattaques par la\nTube prsentant Sonde\nEvaluation des pertes du matriel en service\n20162017 45 RABHI Mouldi\nVI.2- Contrle des surfaces planes\nLe contrle des surfaces planes, en ce qui concerne la recherche de petites\ncriques, fissures ou htrognits locales, peut tre ralis l'aide d'une sonde\npick-up que l'on glisse avec ou sans contact. De trs fins dfauts peuvent tre ainsi\ndtects sur tout produit conducteur, toutefois, le caractre ponctuel de la zone\nsensible oriente plus volontiers l'usage du procd vers le contrle de petites\nsurfaces correspondant aux zones critiques dans la dgradation d'une pice\nmcanique plutt que vers l'examen de grandes surfaces comme les tles.\nC'est ainsi que les courants de Foucault sont couramment utiliss pour la\nrecherche de fissures de fatigue au cours des oprations de maintenance du matriel\naronautique. Le contrle peut tre manuel ou automatique en utilisant un bras\nmanipulateur pour dplacer la sonde et un systme de traitement de l'information\nconduisant une cartographie et un archivage des rsultats du contrle.\nCorrosion Erosion dune pale\nApplications en aronautique\nOn trouve aussi quelques applications des courants de Foucault dans le domaine\ndes mesures dimensionnelles, l'intrt tant de disposer ainsi d'une mthode de\nmesure sans contact avec la pice, ce qui n'est pas le cas en mtrologie traditionnelle\nou avec les procds ultrasonores. On mesure ainsi des diamtres de tubes et l'on\npeut mettre en vidence des amincissements de parois.\nEpaisseurs de peinture\n8 diffrents paisseurs de peinture sur un panneau daluminium (fuselage dun avion)\n20162017 46 RABHI Mouldi\nNotons enfin que les procds de dtection par courants de Foucault sont utiliss\nen dehors de l'industrie dans des domaines trs varis, dont le plus connu est celui de\nla dtection d'objets mtalliques dans un environnement isolant. Qu'il s'agisse des\ndtecteurs de mines ou des appareils de scurit dans les aroports ou autres lieux\npublics, on base la dtection sur l'emploi de bobines de grandes dimensions\nsusceptibles de crer un champ suffisamment volumineux pour tre perturb bonne\ndistance par la prsence d'un objet mtallique dans lequel vont se dvelopper les\nVII- PERFORMANCE ET LIMITATIONS\nLes possibilits offertes par la sensibilit de dtection et l'automatisation aise\ndu contrle par courants de Foucault sont trs apprcies sur le plan industriel.\nL'absence de contact entre la sonde et la pice contrler, la possibilit de\ndfilement grande vitesse et la facilit d'intgration du procd dans les chanes de\nproduction donnent cette technique de contrle un avantage certain par rapport aux\nLes courants de Foucault constituent par ailleurs un moyen de contrle\nexceptionnellement fidle et ce malgr la complexit des phnomnes\nlectromagntiques mis en uvre et la multitude des paramtres d'action. Ce\ncaractre d'excellente reproductibilit est trs important pour les contrles en\nmaintenance ainsi que pour la qualit des procdures d'talonnage du matriel.\nIl est possible, avec les courants de Foucault, de dtecter d'infimes\nhtrognits de surface, toutefois cette grande sensibilit concerne bien entendu\ntous les paramtres perturbateurs.\nGrande sensibilit de dtection ;\nContrle rapide ;\nSonde adaptable au produit contrler ;\nEnregistrement de rsultats (suivi dans le temps).\nMthode limite aux contrles de matriaux conducteurs ;\nFaible pntration dans la matire (quelques mm) ;\nSensible aux phnomnes perturbateurs (crouissage, dpts superficiels) :\nncessit dun talon propre chaque contrle.\n20162017 47 RABHI Mouldi\nChapitre 7 LA RADIOGRAPHIE INDUSTRIELLE\nI- PRINCIPE DE LA METHODE\nLa radiographie met en uvre des sources mettrices de rayonnements ionisants.\nCes rayonnements ont une nergie trs grande qui leur permet de traverser la\nLors de la traverse de la matire, les ventuels dfauts contenus dans celle-ci\nconstituent des obstacles qui absorbent plus aux moins le rayonnement. Les\ndiffrences dabsorption peuvent tre soit visualises sur un cran fluorescent (par\nexemple : la radiographie utilise dans le domaine mdical), soit enregistres sur un\nfilm spcial (cas de radiographie industrielle).\nRayon X Rayon\n25 400 kev\nPice contrler Pice contrler\nEcran fluorescent Film radiographique\nRsultat : sur lcran Rsultat : aprs dveloppement\n20162017 48 RABHI Mouldi\nLa pice est place entre la source de radiation et le film.\nPlus le matriau travers est dense, plus il absorbe le rayonnement.\nLintensit de gris du film est proportionnelle lintensit du rayonnement.\nII- LOIS DE PROPAGATION DES RAYONNEMENTS IONISANTS\nCe mode de contrle utilise des rayonnements lectromagntiques de faible\nlongueur d'onde (ordre de grandeur de l'angstrm) pour traverser des matriaux\nopaques la lumire.\nII.1- Nature et proprits principales\nLes rayons X ou qui sont employs en contrle ont les proprits suivantes :\nIls se propagent en ligne droite la vitesse de la lumire.\nIls traversent la matire et sont partiellement absorbs au cours de la\nIls peuvent endommager ou dtruire les cellules vivantes.\nIls ionisent les milieux gazeux.\nII.2- Phnomne d'absorption\nLors de la traverse d'un matriau, le rayonnement lectromagntique subit un\naffaiblissement par :\nEffet photo-lectrique ;\nEffet Compton ;\nFormation de paires d'ions.\nAbsorption des rayons ionisants\n20162017 49 RABHI Mouldi\nD'une faon schmatique, on peut crire (en rayonnement monochromatique) :\nI = I0 e-e avec : I : intensit en sortie ;\nI0 : intensit incidente ;\n: coefficient d'absorption ;\ne : paisseur du matriau.\nLe coefficient d'absorption prenant la forme : = k l3 Z3\navec : k : fonction de la masse volumique du matriau ;\nl : longueur d'onde du rayonnement ;\nZ : numro atomique de l'lment travers.\nL'absorption peut aussi s'exprimer par :\nLpaisseur de demi-absorption : I = I0/2\nLpaisseur de dci-transmission : I = I0/10 (utilise en radioprotection)\nIII- MISE EN UVRE\nLe contrle par radiographie ncessite un choix appropri du matriel, de la\nprocdure et des conditions d'examen. En fait, pour obtenir une image nette et\ncontraste pour rvler les dfauts recherchs, on doit suivre certaines tapes:\nLe rayonnement, et donc la source, doit tre de puissance suffisante pour pouvoir\ntraverser la pice sans dgrader le contraste li au rayonnement diffus. L'intensit\nde ce rayonnement, c'est dire l'activit de la source, sera choisie la plus grande\npossible pour rduire les dures d'exposition tout en limitant le flou gomtrique.\nLa prise de vue doit tre dfinie en termes de conditions gomtriques, position et\norientation relative de la source, de l'objet et du film. L'emploi d'un certain nombre\nd'accessoires permet d'amliorer les rsultats par exemple : diaphragme en plomb,\nfiltres disposs devant ou derrire l'objet, sans oublier les crans renforateurs qui\nsont des convertisseurs de rayonnement pour amliorer la sensibilit du film.\nLe choix du film rsulte aussi d'un compromis entre rapidit d'impression et\nrsolution, en gard au type de dfaut recherch et aux conditions de prise de vue. La\ndtermination du temps de pose se fait en pratique l'aide d'abaques prenant en\ncompte les paramtres de la source et les conditions de prise de vue. L'exploitation\ndes clichs se fait, aprs dveloppement, fixage (fixage : procd d'insensibilisation\nla lumire d'une image par limination des sels d'argent, aprs dveloppement) et\nlavage, par un examen du film par transparence sur des botes lumires normalises,\nles ngatoscopes, conus pour que la luminance mergeant du clich soit de l'ordre de\n100 cd/m2, ce qui exige des appareils particuliers pour l'examen des clichs haute\ndensit optique. La fiabilit de l'examen est lie l'acuit visuelle de l'observateur,\nelle-mme fonction de sa vue mais aussi des conditions optiques prsentes.\n20162017 50 RABHI Mouldi\nLe contrle de la qualit des radiographies est indispensable pour pouvoir tirer\ndes conclusions sur la qualit de la pice elle-mme, car il permet de savoir si le clich\na t pris dans de bonnes conditions, compatibles avec la sensibilit recherche pour\nPlusieurs moyens peuvent tre utiliss : outre la rfrence un clich pris sur une\npice identique avec dfauts naturels ou artificiels connus, on utilise trs couramment\nla technique des indicateurs de qualit d'image I.Q.I. Il s'agit d'une petite pice que\nl'on applique sur le mtal ct source, compose de gradins percs de petits trous de\ndiamtres gaux aux paisseurs rparties en progression gomtrique, selon l'I.Q.I\nnormalis en France. Ces indicateurs fournissent une information globale qualitative\nsur les rsultats obtenus. Notons enfin la ncessit imprative d'effectuer une\nidentification et un reprage des radiogrammes l'aide de chiffres ou lettres en\nalliage de plomb disposs sur la pice en examen.\nIV- METHODE DE CONTROLE\nLe contrle dtecte la diffrence d'absorption provoque par la prsence du\ndfaut par rapport au reste de la pice. Cette diffrence peut tre mise en vidence\npar : l'impression de films photographiques, l'utilisation d'crans fluorescents et\ncamras de tlvision, l'utilisation de dtecteurs de rayonnements.\nPour chaque contrle, il existe un cahier des charges ou une norme (NF EN 444,\nNF EN 462-1).\nLe tableau suivant donne quelques indications sur les apparences radiographiques\nde quelques dfauts de soudure.\n20162017 51 RABHI Mouldi\nDfaut Apparence radiographique\nSoufflures sphriques Taches sombres contours circulaires.\nSoufflures vermiculaires Taches sombres contours allongs.\nInclusions de laitier Taches sombres contours irrguliers.\nCavits allonges Lignes sombres plus ou moins interrompues et parallles\naux bords de la soudure.\nMauvaise reprise Tache sombre isole au niveau de la reprise.\nManque de fusion Mince ligne sombre avec des bords nettement dfinis.\nManque de pntration Ligne sombre, continue ou intermittente au milieu de la\nFissures longitudinales Fines lignes sombres, rectiligne ou non.\nCaniveau Ligne sombre, large et diffuse le long du bord de la\nIV.1- Le film radiographique\nLes films sont constitus d'un support plastique recouvert sur les deux faces\nd'une mulsion de sels d'halognures d'argent dans une couche de glatine.\nUne des caractristiques des films est la taille du grain. Les films gros grains\nsont plus rapides que les films grains fins mais la dfinition des images est plus\nIV.2- Visibilit des dfauts\nCette visibilit des dfauts est dtermine par les facteurs suivants :\nLa nature et l'paisseur traverse par le rayonnement du dfaut ;\nLes facteurs gomtriques (distance du foyer de la source au film par exemple)\nqui vont conditionner la nettet des contours du dfaut (problme de flou) ;\nLes proprits du film (granulation, voile de base, prsence d'crans filtrants et\n(ou) de renforateurs) ;\nLa qualit du rayonnement utilis.\nIV.3- Qualit du contrle\nPour apprcier la qualit de l'image radiographique, il faut la traduire sous forme\nPour cela, on utilise des indicateurs de qualit d'image (IQI). Ils sont placs au\ncontact de la pice face la source de rayonnement. L'image de l'IQI sur le film\ntraduira la qualit de l'image.\nLes principaux IQI utiliss sont les suivants :\nIndicateurs fils (utilis dans la plupart des pays europens) ;\nIndicateurs gradins percs (utilis surtout en France) ;\nIndicateurs plaquettes perces (utilis aux USA).\n20162017 52 RABHI Mouldi\nL'emploi de source de rayonnement demande le respect des rglementations sur la\nscurit des oprateurs de contrle.\nV- PROCEDURE DE CONTROLE\nLa mise au point d'un contrle par rayons X rclame le choix :\nDe la tension anodique ;\nDu courant cathodique ;\nDe la distance du film au foyer ;\nDu type du film et ventuellement des crans renforateurs ;\nLa dtermination du temps de pose peut se faire l'aide de table (figure 14)\nUn matriau donn ;\nUn domaine de tension ;\nUne distance du film au foyer ;\nUn type du film et d'cran renforateur.\nTemps de pose (mn)\nConditions de validit :\n7 Acier faiblement alli\nCourant anodique: 3 Ma\n4 Distance foyer-film : 70 cm\nPellicule rapidit moyenne\nEcrans renforateurs de plomb\nNoircissement : 1\nDtermination du temps de pose\n20162017 53 RABHI Mouldi\nRecherche danomalies internes :\na) Pices moules : retassures, criques, restes de noyaux\nb) Soudures : fissures, manques de fusion, manque de pntration, soufflures,\ninclusions, dfauts de formes ;\nc) Tuyauterie : corrosions ou rosions internes, dpts internes, dfauts de\nd) Parois en bton arm : cavit, fissures, armatures (, position) ;\ne) Position du clapet dans une vanne ;\nf) Contrle de jeux dans un assemblage embot ;\ng) Vrification dun assemblage mont en aveugle.\nDtection des dfauts de surface ou volumique dans tous les matriaux ;\nEnergies X disponibles : de quelques Kev jusqu' 15 Mev ;\nPossibilit de radiographier des formes complexes et des paisseurs d'acier\nvariant de quelques micromtres 600 mm ;\nDimensionnement et identification possible des dfauts ;\nSensibilit de dtection des dfauts trs leve pour certaines techniques ;\nSensibilit de dtection de l'ordre de quelques m avec grossissement ;\nExamen possible en temps rel (radioscopie) ;\nPas de zone morte sous la surface ;\nConservation possible des radiogrammes plusieurs dizaines d'annes ;\nTransportabilit (gnrateurs de rayons X de faibles nergies, appareils de\nradiographie gamma portatifs d'environ 20 Kg).\nLa sensibilit de dtection des dfauts dpend des dimensions de la source et de\nson nergie, de la position et de l'orientation des dfauts dans la pice, de l'paisseur\nde la pice, de la sensibilit du film...\nDifficult de localiser les dfauts en profondeur ;\nCots de fonctionnement levs (sources de rayonnement, entretien du matriel,\nfilms radiographiques, contrles obligatoires, radioprotection...) ;\nL'interprtation des radiogrammes est souvent dlicate et ncessite une formation\ndes oprateurs de niveau lev ainsi qu'une grande exprience.\nInconvnients en Hygine et Scurit\nLes rayonnements utiliss sont dangereux et peuvent provoquer des maladies\nprofessionnelles graves ;\nLes oprateurs sont classs travailleurs de catgorie A et portent un dosimtre\nLa rglementation est souvent trs contraignante (transport et stockage des\nsources radioactives, dclarations, autorisations, travail des femmes...).\n20162017 54 RABHI Mouldi\nChapitre 8 LA TOMOGRAPHIE\nNe dans les annes 1970 pour le domaine mdical la tomographie a adapt\naujourdhui ses paramtres au domaine industriel dont tous les secteurs peuvent\nbnficier des possibilits, que ce soit en aronautique, dans le secteur automobile, en\nfonderie, dans lindustrie minire ou ptrolire ou le secteur agro-alimentaire.\nLa tomographie rayons X est utilise aussi bien en production, en phase de\nprototypage ou lors de la mise au point des procds de fabrication. Les amliorations\napportes cette technique concernent aujourdhui la haute et trs haute rsolution\net la reconstruction tridimensionnelle.\nCette technique permet de reconstruire le volume dun objet partir dune srie\nde mesures effectues par tranche depuis lextrieur de cet objet. Dans une version\nhaute rsolution, on lutilise aussi de plus en plus en sciences des matriaux et en\ncontrle non destructif CND.\nII- PRINCIPE DE LA TOMOGRAPHIE\nLa tomographie (reprsentation en coupes) est une technique qui consiste\nreconstruire le volume dun objet (le corps humain dans le cas de limagerie mdicale,\nune structure gologique dans le cas de la gophysique) partir dune srie de\nmesures dportes lextrieur de lobjet. Ces mesures peuvent tre effectues la\nsurface mme ou une certaine distance. Le rsultat est une reconstruction de\ncertaines proprits de lintrieur de lobjet, selon le type dinformation que\nfournissent les capteurs (capture dune particule, pression acoustique, attnuation\ndun faisceau lumineux, diffrence de vitesse ou de polarisation dondes sismique).\nLa tomographie, dun point de vue mathmatique, se dcompose en deux tapes.\nTout dabord elle ncessite l'laboration d'un modle direct, dcrivant suffisamment\nfidlement les phnomnes physiques tels qu'ils sont mesurs. Ensuite, on dtermine\nle modle inverse ou reconstruction servant retrouver la distribution\ntridimensionnelle en se fondant sur le modle direct.\nPrincipe de base de la tomographie par projections : les coupes tomographiques\ntransversales S1 et S2 sont superposes et compares limage projete P.\n20162017 55 RABHI Mouldi\nExemple 1 : Image virtuelle 2D\nConsidrons un rondin de bois dont on veut fournir une image 2D virtuelle. Cette\nimage reprsente la cartographie de l'attnuation d'un pinceau de rayons X\ntraversant la tranche de le rondin sous diverses incidences.\nLes images sont obtenues par reconstruction algorithmique partir des diffrentes\nSource Unit de\nPhotographie relle d'une coupe Image de la coupe tomographique\nd'un rondin de bois obtenue sur le rondin de bois\n20162017 56 RABHI Mouldi\nExemple 2 : Image virtuelle 3D\nImage 3D d'un scanning d'une pice au rayon X.\nLe systme de tomographie 3D rayons X permettant dobtenir le volume 3D\ndune pice plastique, mtal ou composite.\nPlace sur un plateau tournant 360, la pice subit un scanning par rayon X bien\nl'abri dans sa cabine tanche. Cette technique, qui s'appuie donc sur la tomographie,\nva permettre galement de dtecter les microfissures, bulles d'air, retassures ou\nlignes de soudures, y compris sur les pices de petites tailles.\nGnrer des images tridimensionnelles par tomographie ncessite lacquisition\ndune srie dimages rayons X en deux dimensions (radiographies) pendant une rotation\nprogressive de lchantillon, pas pas sur 360 (incrments infrieur 1 par pas).\nCes projections contiennent les informations de position et de densit lintrieur de\nlobjet. Cette accumulation de donnes est alors utilise pour reconstruire\nnumriquement les donnes volumiques.\nIII- UTILITE DE LA TOMOGRAPHIE\nLa tomographie rayons X permet donc daccder au cur de la matire pour en\napprcier les variations dabsorptions radiologiques et les diffrences de composition.\nElle permet galement de localiser trs finement toute htrognit, singularit,\nvide ou inclusion prsents dans un objet, ainsi que de vrifier lassemblage et le\npositionnement des ensembles mcaniques complexes.\nEnfin, lorsque les temps dacquisition sont compatibles avec les vitesses de\ncertains phnomnes physiques, la tomographie peut conduire des mesures\ndynamiques pour suivre, par exemple, lvolution dun matriau soumis des\n20162017 57 RABHI Mouldi\nUne application drive de la tomographie est appele : la mtrotomographie.\nCest la mesure de gomtrie intrieure dune pice : toutes les donnes sont\napplicables et utilisables dans tous les secteurs de la qualit.\nLa technologie du contrle non destructif, comme par exemple le contrle\ndassemblage, lanalyse fonctionnelle, lanalyse matire, la dtection des porosits,\nest possible tout comme la mesure traditionnelle, applications de rtro conceptions,\nou comparaison des gomtries.\nL'utilisation des logiciels de mesure prsente deux intrts : pouvoir comparer le\nmodle CAO avec la tomographie 3D de la pice et tablir de nouveaux modles CAO\nsi la pice analyse comporte trop de dfauts.\nIV- DOMAINES DAPPLICATION\nUne grande varit des domaines d'application de la tomographie dans l'industrie :\nLa mtallurgie des poudres ;\nLes matriaux composites et plastiques ;\nLa ptrochimie ;\nLa complmentarit avec la radiographie conventionnelle ;\nLes images numriques fournissent des paramtres quantitatifs inaccessibles aux\nautres mthodes de CND ;\nLa tomographie permet de pouvoir analyser la matire au cur des objets\ndirectement sans les altrer en supprimant par la mme le problme de la\nreprsentativit des chantillons.\nLes principales difficults lies la mthode sont dues :\nL'extrme varit des appareillages et des modes de fonctionnement de ceux-ci ;\nLa grande diversit des matriaux contrlables ;\nLa grande diversit des objectifs recherchs.\n20162017 58 RABHI Mouldi\nVI- EXEMPLES D'APPLICATIONS INDUSTRIELLES\nVI.1- Electronique : tomographie d'un circuit intgr\nVI.2- Plasturgie : cartographie des dfauts de forme d'une faade de tlphone\nVI.3- Mtallurgie : analyse de la porosit d'une pice de fonderie en aluminium\n20162017 59 RABHI Mouldi\nVII- COMPARAISON AUX AUTRES METHODES DE CND\nTechnique de contrle non destructif rcente issue du domaine mdical o elle a\nrvolutionn les aides au diagnostic en compltant les informations globales de la\nradiographie par projection par ses donnes locales internes prcises acquises sur des\ncoupes virtuelles, la tomographie est aujourdhui un outil fiable certes peu rpandu\nencore par rapport aux autres techniques de CND utilises, mais sappliquant des\nsecteurs industriels trs varis.\nConfronte la diversit des matriaux, la diversit des tches qui conduisent\nsouvent mettre en uvre des quipements lourds et encore onreux en particulier\npour les PME et PMI, la tomographie a cependant vu ces dernires annes se\ndvelopper dans le paysage industriel, grce sa rapidit produire des images\nreprsentatives de la structure interne des objets, une pense tomographique qui\npasse mme aujourdhui par une rflexion de normalisation des contrles.\nQuoiquil soit encore trs rduit par rapport au parc dinstallations uvrant dans\nle domaine mdical, ce parc industriel offre une grande diversit de fonctionnalits\nde la faible nergie la trs haute nergie...\n20162017 60 RABHI Mouldi\nChapitre 9 LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE\nLa thermographie infrarouge est une technique permettant distance et sans\ncontact, d'observer des scnes thermiques et d'en mesurer des tempratures avec\nune prcision variable en fonction des critres recherchs.\nA partir du zro absolu (-273C), tous les corps rayonnent de l'nergie. Cette\nnergie mise est dpendante de deux facteurs principaux qui sont:\nLa temprature du corps ;\nLe type de matriau et son tat de surface.\nEn rsum, plus un corps est chaud, plus il met de rayonnements. Le mesurage de\ncette nergie est possible grce un systme de mesure appel camera\ninfrarouge , ou plus techniquement radiomtre infrarouge . Le domaine militaire\net le secteur mdical ont contribu au dveloppement de cette technologie.\nLa thermographie infrarouge TIR est la science de l'acquisition et de l'analyse\nd'informations thermiques l'aide de dispositifs d'imagerie thermique distance.\nLa norme franaise A 09-400 dfinis la thermographie infrarouge comme\nTechnique permettant dobtenir au moyen dun appareillage appropri limage\nthermique dune scne thermique dans un domaine spectral de linfrarouge .\nLa thermographie infrarouge est utilise dans le domaine de la surveillance\nconditionnelle de fonctionnement pour optimiser les tches de maintenance sans\ninterrompre le flux de production et rduire au maximum les cots d'entretien.\nLa camra infrarouge capte au travers dun milieu transmetteur les rayonnements\nmis par une scne thermique. Le systme radiomtrique convertit la puissance de\nrayonnement en signaux numriques ou analogiques : ceux-ci sont transcrits en\ntemprature par le calculateur et transforms en points lumineux sur un cran.\nLimage ainsi obtenue sappelle thermogramme .\n20162017 61 RABHI Mouldi\nImage visible et thermogramme correspondant dun rouleau de papier\nLa figure suivante montre un exemple courant de dfaut dans une armoire\nlectrique. La camra infrarouge mesure tous les rayonnements mis et les restitue\nsous forme de thermogramme : cette image thermique est compose par des niveaux\nde couleurs, qui sont en corrlation avec les niveaux de tempratures mesurs\n(chelle des tempratures). Dans ce cas, par comparaison des tempratures des trois\nconnexions, le thermogramme nous indique un mauvais serrage au niveau du cble\nExemple de dfaut lectrique de connexion (mauvais serrage)\nIV- LOIS DU RAYONNEMENT INFRAROUGE\nIV.1- Le spectre lectromagntique\nLa lumire visible, les ondes radio et TV, les rayons X sont des rayonnements\nlectromagntiques. Le domaine visible stend des longueurs donde allant de 0,4\n0,8 m. La bande infrarouge stend de 0,8 1000 m. En thermographie infrarouge\non travaille gnralement dans une bande spectrale qui stend de 2 15 m et plus\nparticulirement dans les fentres 2-5 m et 7-15 m.\n20162017 62 RABHI Mouldi\nBande spectrale utilise\nen thermographie IR\nIV.2- Loi de Plank\nMax Plank a calcul les flux de puissances lectromagntiques mis par un corps noir.\nW = (Watts/cm2)\n: Longueur donde ;\nW : Flux de puissance mis par un corps noir la longueur donde ;\nc : Vitesse de la lumire = 3.1010 cm/s ;\nh : Constante de Plank = 6,6.10-34 Watt.s2 ;\nk : Constante de Boltzman = 1,4.10-23 Watt.s2/K;\nT : Temprature absolue du corps noir en Kelvin.\nCes formulations mathmatiques complexes sont reprsentes par des courbes.\nUltraviolet Visible Infrarouge\nIntensit (unit arbitraire)\nLongueur donde (mm)\nRayonnement du corps noir pour diffrentes tempratures\n20162017 63 RABHI Mouldi\nA partir de ces courbes, on constate que :\nLa puissance lectromagntique mise crot avec la temprature du corps noir.\nLmission de rayonnement passe par un maxima : ce maxima se produit des\nlongueurs donde de plus en plus faibles lorsque la temprature du corps noir crot.\nA partir dune temprature de lordre de 520C, lmission du rayonnement\ninfrarouge apparat dans le domaine spectral visible (0,4-0,8 m) : les objets chauffs\nau moins cette temprature deviennent donc visibles par lil humain de par la\nEn dessous de cette temprature, on ne voie pas les tempratures car lmission de\nrayonnement se fait au del de la bande spectrale sur laquelle sont calibrs nos yeux.\nAlors, pour visualiser des corps dont la temprature est infrieure 520C, il faut\nutiliser des appareils dont le seuil de dtection est infrieur celui de lil humain.\nIV.3- Rayonnement incident\nOn appelle incident l'ensemble des rayonnements extrieurs un objet qui\nviennent le frapper. Dans la figure suivante, le rayonnement incident, not WINCID,\nest l'ensemble des rayonnements qui heurtent l'objet cible provenant d'une ou\nplusieurs sources. Une certaine partie du rayonnement, note W, sera toujours\nabsorbe, et l'objet cible en retiendra alors l'nergie. Une certaine quantit, note\nW, sera rflchie. Cette dernire n'affectera aucunement l'objet cible. Il est enfin\npossible quune certaine proportion de rayonnement, note W , traverse lobjet cible.\nComme la quantit rflchie, elle naffecte pas lobjet. Si on crit cela sous forme\nd'une quation mathmatique on obtient:\nW+ W + W = WINCID = 100%\nUn objet possde une certaine capacit ou aptitude :\nAbsorber : ce que l'on appelle l'absorptivit ;\nRflchir : ce que l'on appelle la rflectivit ;\nTransmettre : ce que l'on appelle la transmissivit .\nLa somme des trois est toujours gale 1 : + + = 1\nRpartition du rayonnement incident\nen diffrentes composantes\nIV.4- Rayonnement rsultant\nLe rayonnement rsultant, capt par une camra infrarouge, est constitu de la\nsomme de tous les rayonnements qui quittent la surface d'un objet, quelles que soient\nles sources d'origine. Il provient de trois types de sources.\n20162017 64 RABHI Mouldi\nSur la figure suivante, on est en prsence de trois sources de rayonnement :\nl'objet cible lui-mme, une source devant et une source derrire. Si nous observons\nl'objet cible depuis la droite, le rayonnement rsultant est une combinaison du\nrayonnement de l'objet cible lui-mme, du rayonnement provenant de la rflexion sur\nlobjet de la source de chaleur avant (situe sur la droite) et du rayonnement issu de\nla source de chaleur arrire (situe sur la gauche) traversant l'objet cible.\nSource de chaleur Source de chaleur de rflexion\nLes trois sources de\nissues de l'objet\nObjet cible Rayonnement rsultant\nIV.5- Facteurs perturbateurs\nLe vent : En extrieur, il perturbe et refroidit les objets visualiss.\nL'hygromtrie : La vapeur d'eau contenue dans l'air influe sur le rayonnement\nLa dimension du point : Le rayonnement lectromagntique reu par le capteur\nsera proportionnel, temprature gale, la dimension du point mesur au rapport de\nla taille du capteur permettant la mesure de la distance metteur-rcepteur.\nDistance : Il y a attnuation logique du flux reu par le capteur en fonction de la\ndistance. Le flux reu est inversement proportionnel au carr de la distance.\nEnvironnement : En fonction du fond de la scne thermique observe, il y a une\nsource d'erreur dans la mesure si le point observ est intgr dans le fond radiatif\nde la scne.\nV- TECHNIQUES D'ANALYSE D'IMAGES THERMIQUES\nL'analyse d'images thermiques se traduit souvent par la recherche de zones\nsingulires dont le comportement diffre du reste de limage. C'est la raison pour\nlaquelle les appareils disposent de nombreuses fonctions permettant daugmenter\nartificiellement les contrastes locaux. Le maniement de ces fonctionnalits permet de\ntrouver plus facilement ce quon cherche mettre en vidence dans une image. Les\ntrois fonctions les plus importantes pour l'amlioration des images rflchit sur une\nvitre thermiques sont le cadrage thermique, l'isotherme et les palettes.\nV.1- Cadrage thermique\nLe cadrage thermique est l'ajustement de l'chelle de l'image permettant\nd'optimiser le contraste pour les besoins de l'analyse. Le cadrage thermique suppose\nlutilisation des contrles de niveau et de gain de la camra. Lorsque la zone d'intrt\nde l'image est choisie, il faut ajuster ces deux paramtres de telle sorte que les\n20162017 65 RABHI Mouldi\ncouleurs de la palette couvrent au plus juste cette partie de l'image. Les zones moins\nintressantes de l'image peuvent tre en dehors de l'chelle. Elles seront alors\ngnralement reprsentes en noir ou blanc.\nSur lexemple de la figure suivante, dans l'image de droite, le gain est plus rduit\net le niveau est sensiblement plus lev. Il en rsulte un meilleur contraste. Cette\nimage est plus facile analyser car la zone thermique est mieux mise en vidence.\nImage rgle automatiquement Image cadre thermiquement sur le composant\nL'isotherme remplace certaines couleurs dans l'chelle par des tons opposs. Il\nmarque un intervalle de temprature apparente gale. L'isotherme remplace\nuniquement une plage de couleurs par une autre contrastant plus avec les couleurs\nutilises dans l'image. L'isotherme peut tre dplac de haut en bas sur l'chelle et\nlargit ou rduit selon vos besoins. Un exemple est illustr sur la figure suivante.\nTte de transformateur haute tension avec une isotherme\nUne palette assigne diffrentes couleurs pour marquer des niveaux de\ntemprature apparente dfinis. Elle peut tre plus ou moins contraste selon les\nUne image thermique peut tre gnralement affiche avec un maximum de 256\nnuances de couleur ou de gris simultanment. Sur une chelle de gris, la couleur noire\nse trouve l'une des extrmits et elle s'claircit progressivement chacun des 256\npas jusqu' devenir blanche. Ce qui signifie en fait qu'il n'y aura que trs peu de\ncontraste entre, par exemple, la 93me et la 94me nuance de gris. L'image couleur\n20162017 66 RABHI Mouldi\npermet, quant elle, d'utiliser une large gamme de couleurs pour obtenir un meilleur\ncontraste. Les couleurs doivent tre judicieusement assorties les unes aux autres,\npour donner un semblant de liss l'image, et pour quelle ne soit pas pnible\nobserver. Un exemple de thermogramme dune cuve de stockage pris aves diffrentes\npalettes est illustr sur la figure suivante.\nExemples de diffrentes palettes\nUne rgle est appliquer pour le choix de palettes :\nUtilisez des palettes trs contrastes sur des objets cible peu contrasts ;\nUtilisez des palettes peu contrastes sur des objets cible trs contrasts.\nVI- MATERIEL UTILISE\nUne camra infrarouge 3-5, 8-12 avec une rsolution thermique de 0,1 C 20 C,\n(caractristiques donnes par les constructeurs).\nUne unit de traitement d'images.\nUn magntoscope pour enregistrement sur site, et/ou un stockage numrique des\ndonnes sur disquette, carte PCMCIA...\nUn calculateur associ pour analyse des rsultats en direct.\nUn ensemble portatif de mesures (temprature ambiante, vitesse du vent,....).\nUn logiciel d'analyse laboratoire : Thermagram , Thermonitor , TIC8000.\nCet quipement est mobile, portable ou sur chariot et ne ncessite pas\nd'alimentation lectrique externe.\nL'ensemble du matriel infrarouge est obligatoirement talonn annuellement\nVII- APPLICATIONS DE LA THERMOGRAPHIE IR\nVII.1- Maintenance lectrique\nBas sur le principe U = RI o toute rsistance de passage au courant entrane un\nchauffement (effet Joule) on dtermine : les crous mal serrs, les oxydations, les\ndsquilibres de phase etc.\nUne multitude d'autres secteurs sont utilisateurs de la thermographie infrarouge\n(carte lectronique, transformateur, batterie, cellule blinde (H.VIR...)\n20162017 67 RABHI Mouldi\nVII.2- Thermique industrielle\n- Visualisation des calorifugeages, fours rfractaires...\n- Schoirs, tuves....\nVII.4- Ptrochimie, chimie\nLa ptrochimie et la chimie sont les premiers secteurs avoir utilis la\nthermographie, notamment en procs, dcochages de fours et scurit (vrification\ndes soupapes) sur des : rfractaire, pipeway, tubes de four (activit trs pointue).\nVII.5- Rseaux d'eau froide\nCette technique est applique en Europe uniquement l't, associe s'il y a lieu\naux hautes frquences et systme neutronique.\n20162017 68 RABHI Mouldi\nCertaines conditions doivent tre respectes (la scheresse, absence de pluie\ndepuis 8 jours...)\nVII.6- Rseaux d'eau chaude\nLa technique de recherche de fuites deau chaude sapplique sur les rseaux de\nchauffage urbain afin de dterminer : les fuites thermiques, les fuites hydrauliques\nChirurgie esthtique ;\n20162017 69 RABHI Mouldi\nChapitre 10 LANALYSE DES VIBRATIONS\nI- VIBRATIONS ET FORCES INTERNES\nUne vibration est un mouvement dcrit autour dune position dquilibre. Pour une\nmachine tournante, celle-ci correspond souvent la position de la machine larrt.\nLes vibrations externes de la machine, une fois celle-ci en marche dpendent\ndirectement des forces gnres par les diffrents lments internes en\nCes forces sappliquent la structure de la machine qui rpond (vibre) suivant ses\ncaractristiques propres. Ainsi, on peut considrer les vibrations comme une image\ndes forces internes. (V = image des forces internes)\nLintensit et la variation de ces forces dpendant de ltat mcanique de la\nmachine, une surveillance des vibrations en sera un cho.\nComme tout mouvement, une vibration peut tre tudie en termes de\ndplacement, vitesse (variation du dplacement par unit de temps) et acclration\n(variation de la vitesse par unit de temps).\nI.1- Les correspondances : dplacement, vitesse, acclration\nTout mouvement peut tre tudi en termes de dplacement, vitesse ou\nacclration. Lorsque lon considre un sinus, donc une seule frquence, on peut,\nconnaissant lune de ces grandeurs, calculer les autres.\nOn peut crire lquation de la variation du dplacement en fonction du temps de\nx(t) = A sint avec : x : dplacement du palier\n: pulsation ou vitesse angulaire\n20162017 70 RABHI Mouldi\nLa priode de ce mouvement (ici gale un tour du rotor) est note T est exprime\nen secondes (s).\nLinverse de la priode, cest--dire la frquence est note f est exprime en Hertz\nest exprime en radian par seconde (rad/s).\nNous vous rappelons que: f = 1/T et = 2 f = 2 / T\nLa vitesse du mouvement vibratoire correspond la variation de son dplacement\npour une unit de temps.\nMathmatiquement, la vitesse note v est la drive du dplacement par rapport au\ntemps. Elle scrit :\nv = dx/dt = d[A sin(t)]/dt = A cos(t)\nLacclration est une variation de vitesse par unit de temps.\nMathmatiquement, lacclration note est la drive de la vitesse par rapport au\n= dv/dt = d[A cos(t)]/dt = - A 2 sin(t)\nCe sont trois sinusodes, de mme frquence, mais damplitudes et de phases\nI.2- Exercice dapplication\nUn arbre tourne une vitesse de 1 500 tours/minute. Son balourd cre un\ndplacement du palier de 20 m.\na- Quelle est la priode de la rotation de larbre ?\nb- Quelle est la priode du mouvement vibratoire du palier ?\nc- Quelles sont les frquences et pulsations correspondantes ?\nd- Quels sont les niveaux dacclration et de vitesse de ce mouvement vibratoire ?\n20162017 71 RABHI Mouldi\nII- CARACTERISTIQUES DE LA VIBRATION DE DEFAUTS\nCOURANTS DE MACHINES TOURNANTES\nChaque dfaut d'une machine produit un ensemble particulier de composantes de\nvibration qu'on peut utiliser pour l'identification. Cette partie dcrit ces\nconfigurations de vibrations pour les dfauts de machines les plus courants. Les\ndescriptions apportent l'information de base ncessaire pour corrler les\ncomposantes de vibration des dfauts.\nUn dsquilibre du rotor existe dans toutes les machines et est caractris par\nune vibration sinusodale une frquence d'une fois par tour. Le dsquilibre est\nhabituellement le premier tre mis en cause en cas de vibration excessive la\ncadence d'une fois par tour, alors que cette vibration peut rsulter de plusieurs\ndfauts diffrents : dfaut d'alignement, variation de la charge, jeu mcanique,\nII.2- Dfauts de roulements\nLes roulements, ou paliers lments roulants, constituent la cause la plus\ncourante de pannes pour les petites machines. Les changements du niveau global sont\npratiquement indfectibles dans les stades prcoces de dtrioration. Cependant, les\ncaractristiques de vibration particulires de roulements font de l'analyse de\nvibration un outil efficace pour la dtection comme pour l'analyse.\nLes frquences spcifiques qui rsultent de dfauts de roulements dpendent de\ndfaut, des caractristiques gomtriques du roulement et de la vitesse de rotation.\nDes logiciels fournis par les fabricants de roulements calcul les frquences attendues.\nII.3- Dfaut de lignage\nLa vibration due un dfaut d'alignement est habituellement caractrise par une\ncomposante au double de la vitesse de fonctionnement et par des niveaux axiaux\nUn dfaut d'alignement prend deux formes fondamentales:\nUne pr charge rsultant d'un arbre courbe ou d'un palier mis en place d'une faon\nUn dcalage des axes des arbres de machines appartenant au mme train.\nII.4- Jeux mcaniques\nLe jeu mcanique manifeste habituellement dans des montures ou des chapeaux de\npaliers et qui produit toujours un grand nombre d'harmoniques dans le spectre de\nvibration. Le jeu tend produire une vibration directionnelle, ce qui est une\ncaractristique utile pour le diffrentier de dfauts de rotation tels que le\nLes transmissions courroie prsentent une situation dans laquelle un jeu ne fait\npas apparatre un grand nombre d'harmoniques.\n20162017 72 RABHI Mouldi\nII.5- Dfaut d'engrenages\nLes problmes d'engrenages sont caractriss par des spectres de vibration aiss\nreconnatre mais difficile interprter. La difficult est due deux facteurs:\nIl est souvent difficile de monter le transducteur proximit du problme ;\nLe nombre de sources de vibrations dans une transmission plusieurs engrenages\nconduit une combinaison complexe de frquences d'engrnement des roues dentes.\nDes spectres de bases relevs lorsque l'engrenage est en bon tat facilitent\nl'identification de nouvelles composantes ou de composantes dont le niveau a chang\nII.6- Dfaut d'aubage\nLes problmes concernant les aubes sont habituellement caractriss par une\nvibration fondamentale leve ou par un grand nombre d'harmoniques au voisinage de\nla frquence de passage des aubes. Certaines composantes de la frquence de passage\n(nombre d'aubes x vitesse) sont toujours prsentes et les niveaux peuvent varier\nconsidrablement avec la charge. Ceci est particulirement vrai pour les machines\nrapides et rend critique le travail d'enregistrement de paramtres de fonctionnement\npour l'obtention de donnes d'historique. Il est trs utile dans la phase d'analyse de\ndisposer de spectres de base pour plusieurs niveaux de fonctionnement.\nLes problmes de rsonances apparaissent lorsque des frquences naturelles de\nl'arbre, du carter de la machine ou de la structure associes sont excites par la\nvitesse de fonctionnement (ou des harmonique de celle ci). On peut habituellement\nidentifier aisment ces problmes du fait que les niveaux diminuent considrablement\nlorsqu'on augmente ou on diminue la vitesse de fonctionnement.\n20162017 73 RABHI Mouldi\nChapitre 11 EQUILIBRAGE DES ROTORS\nLe balourd est une force tournante gnre par un dsquilibre de la masse\ntournante du rotor. Ce dsquilibre est dj prsent ds la fabrication du rotor et qui\nest du ses imperfections gomtriques, ses htrognits de matire, la\ndissymtrie des lments constituants,\nLe balourd saccentue avec le temps : usure et arrachement de matire, dpt de\nmatire extrieure, dformation des lments tournants ...\nLquilibrage du rotor vise dterminer les masses quivalentes ce balourd, et\nleur position. La correction du balourd est alors ralise par la mise en place (ou\nlenlvement) de masses connues en des endroits dtermins du rotor pour annuler ses\nLobjectif de lquilibrage est donc de rpondre aux questions :\nQuelles masses faut-il mettre en place sur le rotor ?\nO faut-il les fixer ?\nCet objectif peut tre ncessit par les impratifs suivants :\nUn balourd lev exerce une force sur les paliers susceptible dacclrer leur\nUn balourd gnre des vibrations sur la machine pouvant tre gnantes plusieurs\nTransmission vers des machines arrtes proches : dgradation des roulements) ;\nTransmission vers des locaux proches : problme de confort ;\nBruit gnr : problme de confort et/ou de discrtion acoustique.\nII- LES DEFERENTS TYPES DE BALOURD\nOn considre un arbre idal , constitu dun cylindre de rvolution homogne.\nOn appellera par la suite :\nG : centre de gravit de larbre idal ;\nZ : axe de rotation ; G\n: axe central dinertie ;\nG : centre de gravit de larbre dsquilibr\n(cylindre homogne + masses de dsquilibre).\n20162017 74 RABHI Mouldi\nII.2- Classification des balourds\nII.2.1- Balourd statique\nCest ltat tel que laxe central dinertie () est uniquement dplac paralllement\npar rapport laxe de rotation de larbre.\n: axe central dinertie\nZ : axe de rotation\nEn pratique le balourd statique correspond essentiellement aux rotors sur lesquels\nle dsquilibre est prpondrant dans un seul plan de diamtre important (ex.\nventilateur). Le dsquilibre est alors ponctuel dans ce plan.\nII.2.2- Balourd de couple\nCest ltat tel que laxe central dinertie () coupe laxe de rotation de larbre au\ncentre de gravit.\nLe centre de gravit est situ sur laxe de rotation : lquilibre statique est\nralis. On conoit que le dsquilibre de couple nengendre des effets sur les paliers\nque lorsque le rotor est en rotation.\n20162017 75 RABHI Mouldi\nII.2.3- Balourd quasi-statique\nCest ltat tel que laxe central dinertie () coupe laxe de larbre en un point\nautre que le centre de gravit.\nLes trois masses sont contenues dans le mme plan diamtral . Ce cas de figure\nest une superposition des deux exemples prcdents : il cumule le dsquilibre\nstatique et le dsquilibre de couple.\nOn remarque que si lon conserve la masse infrieure seule, on se trouve toujours\ndans un cas de dsquilibre quasi-statique. Cette dernire remarque permet de\ncomprendre comment un tel cas de figure peut se rencontrer dans la ralit. Il suffit\nde considrer un rotor parfaitement quilibr ayant subi un arrachement de matire\nquasi ponctuel, ailleurs que dans le plan passant par le centre de gravit.\nII.2.4- Balourd dynamique\nCest ltat tel que laxe central dinertie () et laxe de rotation de larbre ne sont\nLes trois masses ne sont plus contenues dans un plan diamtral.\n20162017 76 RABHI Mouldi\nCette dernire configuration permet de schmatiser le dsquilibre le plus\ngnral, auquel nous sommes confronts lors de la plupart des tentatives\nII.3- Incidence sur lquilibrage\nLes diffrences de types de balourd ont une incidence sur le choix des plans\ndquilibrage, cest--dire des plans perpendiculaires laxe du rotor dans lesquels on\nmettra en place les masses de correction du balourd.\nLe balourd statique squilibre en un seul plan ;\nOn montre que le balourd dynamique peut toujours se compenser par la mise\nen place de masses ponctuelles dans deux plans dquilibrage.\nLes balourds quasi-statiques et de couple sont plus des cas dcole qui peuvent\ngalement se rsoudre par un quilibrage en deux plans.\nIII- PRINCIPES GENERAUX DE LEQUILIBRAGE\nIII.1- Masse et force\nOn peut assimiler le balourd une force F tournante, centrifuge, gnre par une\nmasse de dsquilibre m et situe la distance r du centre de gravit de larbre.\nSi on appelle la vitesse angulaire de larbre, lamplitude de la force est :\nF= m r\n, vitesse angulaire de larbre, est lie aux paramtres suivants :\nN : vitesse de rotation en t/mn ;\nfo : frquence de rotation en Hz ;\nT : priode de la rotation en secondes.\nOn a : N = fo x 60 et fo = 1/T\nDo: = 2 fo = 2 N/60\n20162017 77 RABHI Mouldi\nOn note, partir de la formule du balourd, que, pour une masse de\ndsquilibre donne :\nLe balourd crot avec la distance de la masse par rapport au centre de larbre\nLe balourd crot avec le carr de la vitesse de rotation.\nPour une vitesse de rotation donne et pour un rayon donn, il y a donc une\nrelation linaire entre la masse de dsquilibre et la force de balourd correspondant.\nLa procdure dquilibrage ncessiterait de dterminer cette force. Cependant,\ncelle-ci nest pas mesurable. On intressera au mouvement de palier quelle gnre, qui\npour sa part est mesurable de manire simple.\nSous leffet du balourd, le palier aura un mouvement autour de sa position\ndquilibre (reprsente par sa position, machine larrt).\nProjet sur un axe, ce mouvement aura lallure indique sur la figure suivante.\n1 Force du\nVibration gnre par le balourd\nLes repres 1, 2, 3 et 4 indiquent les correspondances entre la position verticale\ndu palier et la position angulaire de la masse de dsquilibre.\nCe mouvement est la vibration du palier gnr par le balourd. Il est priodique et\nsinusodal, la priode dun tour ou la frquence de rotation f o. Lamplitude de cette\nvibration, pour une force de balourd donne, dpend de la rigidit du palier selon la\ndirection de mesure. Ainsi un mme balourd va gnrer une vibration diffrente sur\ndeux machines diffrentes ou pour deux montages diffrents dune mme machine ou\npour deux points de mesure diffrents.\nCette notion de rapport entre la force et la vibration est complexe. Elle dpend\ngalement de la frquence. On lappelle le transfert vibratoire, et cest un chapitre\nfondamental du diagnostic vibratoire de machines tournantes.\n20162017 78 RABHI Mouldi\nLamplitude le la vibration gnre par le balourd est directement proportionnelle\nla masse de dsquilibre.\nDu fait du transfert vibratoire du palier (force vibration), le rapport\nmasse/vibration doit se dterminer pour chaque machine, pour un montage donn, en\nun point de mesure donn (un palier, une direction) et une vitesse de rotation\nIII.3- Notion de phase\nOn sintresse ci-aprs au rapport masse/amplitude vibratoire. On sattache au\nreprage de la position radiale de la masse du dsquilibre.\nIl serait intressant de connatre la position de larbre lorsque, par exemple, la\nvibration passe par un maximum. On utilise pour cela un top-tour .\nLobjectif dun top-tour est de gnrer une rfrence de rotation dun arbre.\nOn peut raliser celle-ci par la mise en place dun scotch brillant un endroit donn de\nla priphrie de l'arbre, utilis comme repre de position ; une cellule photo-\nlectrique place radialement larbre dlivrera alors une impulsion lectrique\nchaque passage du scotch.\nUtilisation dun top-tour\nLa mesure simultane de la vibration sinusodale gnre par le balourd et des\nimpulsions gnres par le top tour permet de dterminer le dcalage temporel\nsparant ces deux signaux.\nAfin dadapter cette information de dcalage temporel une position radiale de\nlarbre, on ramne la dure dun tour (priode) un angle de 360. Le retard de la\nvibration par rapport au top tour correspondra alors un angle, en degrs. Cest ce\nque lon appelle la phase entre le top-tour et la vibration mesure.\n20162017 79 RABHI Mouldi\n- Un dphasage de 180 correspond un retard dun demi-tour darbre.\n- Un dphasage de 90 correspond un retard dun quart de tour darbre.\nOn remarque que lutilisation de la notion de phase permet de saffranchir de la\nvitesse de rotation de la machine : pour deux vitesses de rotation, la priode dun tour\nest diffrente. Un demi-tour donnera donc deux temps diffrents, alors que la phase\nsera toujours 180.\nPhase et position angulaire\nIl ne faut pas confondre la phase entre le top-tour et la vibration dune part, avec\nlangle entre le top-tour et la masse de dsquilibre dautre part.\nEn effet, le transfert force/vibration voqu au paragraphe prcdent affecte\ngalement la phase (la vibration nest pas forcement en phase avec le balourd).\nNanmoins, le dphasage introduit par le transfert est constant pour une\nfrquence, un point de mesure, une machine et un montage donns.\nDans ces conditions langle entre la masse et le top-tour est donc dcal dun angle\ndonn par rapport la phase vibration/top-tour.\nLa mesure de la phase de la vibration gnre par le balourd, par rapport un top\ntour, donne une information de reprage de position de la masse de dsquilibre.\nCette position angulaire est dcale dun angle donn par rapport la phase\nmesure ; cet angle est fixe pour une machine, un montage, un point de mesure et\nune vitesse de rotation donns.\nIII.4- Equilibrage un plan\nLe principe de lquilibrage un plan est le plus simple assimiler et mettre en\nSi lon sait que lamplitude vibratoire est directement relie la masse de\ndsquilibre et la phase vibratoire la position angulaire de cette masse, les relations\nsont dterminer pour une machine, un montage, un point de mesure et une vitesse de\nAfin de raliser cet talonnage , on va raliser un essai sur la machine en y\nfixant une masse connue (pese au pralable), que lon va fixer sur larbre un endroit\nLe droulement du calcul est alors le suivant : il est reprsent par les figures a et d.\nMesure de ltat initial de la machine, correspondant au dsquilibre compenser :\namplitude vibratoire Vo phase o (figure a).\nMise en place de la masse dessai ; nouvelle mesure donnant V1 et 1 (figure b),\namplitude et phase de ltat balourd initial + masse dessai.\nPar diffrence vectorielle, on dduit :\nVm = V1 Vo ( Vm : Vibration due la masse dessai seule).\n20162017 80 RABHI Mouldi\nLa relation amplitude vibratoire/masse est alors connue ( longueur de Vm\nramene la masse dessai connue).\nLa position angulaire du balourd est repre par langle m entre Vo (balourd) et Vm\n(masse dessai), le sens positif tant celui de la rotation de larbre (figure d).\na Vibration due au balourd initial\nb Vibration due au balourd initial\nc Dtermination de la vibration\nvirtuelle Vm due la masse dessai\nd Calcul de la masse de correction\nmc = m x V0 / Vm positionne m\nm de la masse dessai\nFigures a d Principe de lquilibrage un plan\n20162017 81 RABHI Mouldi\nIII.5- Equilibrage deux plans\nIl est vident que la plupart des problmes dquilibrage de rotors rigides peuvent\ntre rsolus par un quilibrage deux plans. On choisira, pour cela, deux plans\ndquilibrage les plus proches possibles des points de mesure vibratoire (paliers).\nLe problme est alors plus compliqu que pour lquilibrage un plan, dans la mesure\no se pose linconnue supplmentaire qui est linfluence du balourd dun plan sur lautre.\nIl est don ncessaire de procder deux essais successifs, un dans chaque plan, et\nden mesurer lincidence sur les vibrations mesures dans les deux plans.\nLes calculs correspondants sont, ici aussi, aisment programmables sur une\nToutes les quantits considres ci-aprs sont des nombres complexes.\nV : la vibration mesure dans un des deux plans de mesure ;\nB : le balourd dans un des deux plans de compensation ;\nM : une masse additionnelle dans un des deux plans de compensation ;\nij : les coefficients de proportionnalit entre les vibrations et les balourds.\nij : des indices tels que :\ni = 1 ou 2 selon les plans de mesure ou de compensation considrs\nj : permet de distinguer ltat du rotor\nsi j = 0 tat initial\nsi j = 1 rotor avec masse additionnelle dans le plan 1\nsi j = 2 rotor avec masse additionnelle dans le plan 2.\nEcrivons que dans ltat initial les vibrations sont proportionnelles aux balourds :\nV10 = 11 B1 + 12 B2 (1)\nV20 = 21 B1 + 22 B2\nLes coefficients complexes de proportionnalit ij se dterminent laide de\ndeux essais successifs.\n- On ajoute tout dabord une masse additionnelle M1 dans le plan 1 et lon mesure\nles vibrations correspondantes V11 en 1 et V21 en 2, do :\nV11 = 11 (B1 + M1) + 12 B2 (2)\nV21 = 21 (B1 + M1) + 22 B2\n- On ajoute ensuite une masse additionnelle M2, dans le plan 2 (M1 tant retire)\nOn mesure alors les vibrations V12 en 1 et V22 en 2, do :\nV12 = 11 B1 + 12 (B2 + M2) (3)\nV22 = 21 B1 + 22 (B2 + M2)\n20162017 82 RABHI Mouldi\nDes six quations prcdentes, on tire :\nV11 V10 V12 V10\nV21 V20 V22 V20\nCes quatre expressions permettent de dterminer numriquement les quatre\nLa rsolution du systme (1) permet alors de calculer les balourds existants dans\nles plans 1 et 2.\n22 V10 12 V20\n11 22 21 12\n11 V20 21 V10\nSi lon procde un quilibrage par retrait de matire , les angles de phase\nconsidrer sont ceux des balourds B1 et B2 ;\nAprs compensation des balourds, on constate gnralement des vibrations\nrsiduelles qui sexpliquent par le fait que lhypothse de linarit nest jamais\nOn doit alors, avec les mmes coefficients dinfluence, calculer les balourds\nrsiduels, partir des vibrations rsiduelles.\nCette mthode dquilibrage des rotors rigides est facilement programmable sur\nune calculatrice de bureau.\n20162017 83 RABHI Mouldi\n20162017 84 RABHI Mouldi\nChapitre 12 ANALYSE DES HUILES\nLa lubrification a une importance primordiale dans le fonctionnement de tous les\nsystmes mcaniques. Avec la thermographie infrarouge et lanalyse vibratoire,\nlanalyse dhuile est une des mthodes les plus intressantes pour assurer la sant et\nla longvit des machines. Sa mise en uvre est simple et les informations fournies\npermettent des diagnostics prcis. De plus, linvestissement est faible en\ncontrepartie de linformation apporte et des cots gnrs par des arrts non\nII- UTILITE DE L'ANALYSE D'HUILE\nLe lubrifiant est pour la machine comme le sang pour l'organisme. Il reflte le\ncomportement et l'tat du systme dans lequel il circule. Le suivi des caractristiques\nphysico-chimiques du lubrifiant permet d'apprcier l'tat de dgradation de l'huile et\npar voie de consquence, son aptitude remplir totalement ses fonctions initiales de\nlubrification. L'volution de cette dgradation peut tre un indicateur des conditions\nd'exploitation de l'quipement. Elle va permettre d'optimiser les frquences des\nvidanges, dans le cas de charges importantes. Le suivi de la contamination permet\ndans le cas d'une pollution par des particules internes la machine de situer l'organe\ndfectueux, d'apprcier l'volution et le type d'usure et dans le cas d'une pollution\npar des agents extrieurs, d'en apprcier leur nature et leur origine. Afin de pouvoir\ndresser un diagnostic le plus prcis possible sur une charge d'huile et sur le matriel\nqu'elle lubrifie, il convient de suivre rgulirement les volutions des caractristiques\nde l'huile et de comparer les rsultats obtenus chaque analyse d'une fois sur\nl'autre, et ceci par rapport aux caractristiques de l'huile neuve. Si l'on constate une\nvolution brutale des caractristiques ou si l'on atteint des valeurs trop loignes des\nvaleurs initiales, il conviendra d'intervenir, soit au niveau du matriel, soit en\nchangeant la charge d'huile. Un rsultat d'analyse pris isolment n'a pas de valeur\ntrs pertinente quant aux objectifs de maintenance conditionnelle.\n20162017 85 RABHI Mouldi\nIII- DOMAINES DAPPLICATION DE L'ANALYSE D'HUILE\nL'analyse des lubrifiants en service contribue optimiser les cots de\nmaintenance (directs et indirects) par une meilleure connaissance de l'tat des\nmachines et de l'volution du lubrifiant. Cette technique s'applique l'ensemble du\nparc des machines lubrifies. Cette mthode est complmentaire des suivis par\nanalyses vibratoire et thermographique. L'analyse d'huile, pratique dans le cadre\nd'une maintenance prventive conditionnelle, va permettre de dtecter et de suivre\nles dysfonctionnements potentiels suivants :\nIII.1- Moteurs thermiques\nProblmes d'tanchit de la filtration d'air ;\nInfiltration de liquide de refroidissement ;\nDrglage du systme d'injection ;\nEtat mcanique du moteur : usure ;\nConduite ou contrainte d'exploitation plus ou moins svre.\nMauvais tat d'un roulement ou d'un palier ;\nTransmission dfectueuse : engrenages endommags ;\nPerformance des additifs ;\nApprciation des caractristiques rsiduelles du lubrifiant ;\nPollution externe : eau, poussires...\nEtat mcanique ;\nPollution externe : eau, silice... ;\nEvolution du lubrifiant en service : dpts, oxydation...\nIII.4- Systmes hydrauliques\nPollution du circuit : matires solides, eau... ;\nUsure des composants : pompes, moteurs, distributeurs... ;\nEfficacit de la filtration : niveau de pollution... ;\nCaractristiques rsiduelles du lubrifiant.\nIV- FRQUENCE DE PRLVEMENT - PARAMTRES MESURER\nLa frquence de prlvement doit tre fixe en fonction de la criticit des\nquipements surveills. Cette frquence sera de plus module en fonction des\nLa charge permanente applique au matriel ;\nLa pollution ventuelle du lubrifiant par l'environnement dans lequel volue le\nLa pollution ventuelle du lubrifiant par le processus ;\nLe rapport cot / efficacit ;\n20162017 86 RABHI Mouldi\nUne ventuelle anomalie de fonctionnement de l'organe dcele par le personnel\nd'entretien ou d'exploitation ;\nLa nature de l'huile utilise (minrale ou synthtique).\nCompte tenu de ces diffrents lments, nous pouvons donner, titre indicatif,\nles frquences moyennes de prlvement ci-dessous pour chaque type d'quipements :\nType d'quipement Frquence moyenne de Frquence moyenne de\nprlvement en continu prlvement en intermittent\nMatriels hydrauliques 2000 h 2 fois/an ou 2000 h\nTurbines gaz 1500 h 2 fois/an ou 1500 h\nTurbines vapeur 1500 h 2 fois/an ou 1500 h\nCompresseurs rotatifs 1500 h 2 fois/an ou 1500 h\nCompresseurs alternatifs 1500 h 2 fois/an ou 1500 h\nCompresseurs frigorifiques 1500 h 2 fois/an ou 1500 h\nMachines alternatives 1500 h 2 fois/an ou 1500 h\nRducteurs 1500 h 2 fois/an ou 1500 h\nTransformateurs 1 fois/an\nCaloporteurs 1 fois/an\nMoto-compresseurs gaz 1000 h 2 fois/an ou 1000 h\nMoteurs gaz 250-500 h suivant la taille\nMoteurs diesels 750 h 2 fois/an ou 750 h\nLes principaux paramtres mesurer sont :\nLes insolubles ;\nLa viscosit cinmatique et l'indice de viscosit ;\nL'indice d'acide / TAN (Total Acide Number) ;\nLes mtaux d'usure ;\nLes lments additifs ;\nL'indice particulaire ;\nLa dsaration et le moussage (turbines).\nV- LES PRCAUTIONS POUR DE MEILLEURS RSULTATS\nPour effectuer correctement les comparaisons de rsultats, il est ncessaire\nd'assurer la reprsentativit des chantillons grce un mode de prlvement\nconvenable. Pour cela, il est indispensable de respecter les prcautions suivantes :\nPrlever un chantillon aussi homogne que possible, au mme endroit, idalement\npar le mme oprateur, machine en service ou immdiatement aprs l'arrt.\nPrlever de prfrence chaud, pour viter les dcantations de produits insolubles\nPrendre l'chantillon, quand cela est possible en dynamique, juste avant le\ncomposant le plus fragile et le plus onreux.\n20162017 87 RABHI Mouldi\nNe pas recueillir le premier soutirage la purge, ni la fin de la vidange. Dans le\nfond du bac de retour d'une turbine, on pourrait avoir de l'eau. A la vidange d'un\nmoteur, on a d'abord les dpts les plus pais, etc.\nEviter de recueillir les volumes d'huile pigs dans les zones mortes.\nRecueillir directement l'chantillon dans un rcipient propre non susceptible\nd'altrer la composition du prlvement fourni par le laboratoire.\nDans tous les cas, c'est par une coopration troite entre le responsable\nmaintenance et des techniciens spcialiss dans le suivi des lubrifiants que\ns'obtiennent dans ce domaine les meilleurs rsultats.\n20162017 88 RABHI Mouldi\n B. BANKS; G.E. OLDFIELD et H. RAWDING\nLa dtection ultrasonique des dfauts dans les matriaux\n M.C. GUILPIN, Matre de confrence lUniversit Paris VII\nMme B. MANGEOT, Matre de confrence lUniversit Paris VI\nMagntoscopie Niveau 2\n2me Edition 1990\nTrait de soudage automatique. Procds 1 et 2\n NAMICON: Measurement and Non Destructive Testing Instruments Italie\nEdition Techniques et Documentation\nPublication de la soudure autogne\n APAVE Lyon France\nPrsentation des principaux moyens dinvestigation par contrle non destructif\nSoudage et techniques connexes - Tome 3\nContrles et essais\nDiagnostic et valuation des systmes de production: Cours de dessin techniques\nde modlisation et simulation.\nUniversit de Cergy Pontoise, Cachan 1997, rvis 2003\nJoints souds - Contrle, mtallurgie, rsistance\nTraitements thermiques N216-88 226-89\n20162017 89 RABHI Mouldi\nDocuments similaires à 1-COURS - CND-2016-2017 -POUR CITE INTERNET.pdf