Brevet FR2053185A1 — publié le 19710416

i 2053185 L'invention a pour objet un procédé de contrôle par dispersion magnétique, en particulier pour le contrôle non destructif de matériaux magnétisables comme les matériaux ferromagnétiques, où les pièces à contrôler sont au moins magnétisées à la surface 5 et où la dispersion magnétique émanant des défauts superficiels est mesurée ou indiquée. Pour la détection de fissures superficielles deux procédés sont entre autres connus : d'abord le procédé par impulsions ultrasonores et d'autre part le procédé magnétique par dis-10 persion. Ce dernier procédé se laisse seulement appliquer aux matériaux ferromagnétiques. Avec le procédé par' ultrasons l'énergie sonore provenant d'impulsions ultrasonores et réfléchie sur les surfaces des défauts est utilisée pour la mesure. Lors de défauts en surface (fissures) 15 à faible profondeur (inférieure à 10 yum) la surface de réflexion est très faible et par conséquent aussi l'énergie sonore réfléchie. La lugosité de surface du matériau à contrôler provoque également des indications de réflexion, de façon que la détection d'une très petite fissure devient problématique. 20 Le procédé connu par dispersion magnétique (flux) est basé sur l'émanation de lignes de forces magnétiques aux fissures et aux discontinuités du matériau. Ces lignes de forces peuvent être rendues visibles aux endroits de sortie (endroits défectueux) par de la poudre magnétique. Par ce procédé les petites 25 fissures mentionnées ci-dessus sont visibles avec certitude. L'inconvénient consiste cependant dans le fait, que ce contrôle s'effectue de manière optique et qu'il est difficile à automatiser. D'après l'invention, le champ magnétique de dispersion qui se manifeste à une fissure est transformé par l'émission J>0 d'un faisceau sonore vers cette fissure en un champ alternatif de haute fréquence, qui est facile à détecter de façon induc-tive et qui permet d'automatiser le procédé. Lorsqu'il y a de l'ultrason dans la pièce, l'effet magnétostrictif provoque un changement de la perméabilité magné-35 • tique. La dispersion magnétique émanant de la fissure est modulée avec la fréquence ultrasonore et peut être captée de façon induetive. 70 27447 2 2053185 Une forme d'exécution de l'invention est représentée par le dessin et elle est décrite en détail dans ce qui suit. Le dessin représente une vue sur le côté d'un dispositif pour exécuter le procédé. ~ Pour le contrôle, la pièce ferromagnétique à contrôler 1 est magnétisée par un champ continu ou alternatif de basse fréquence. La magnétisation se fait par exemple au moyen d'un aimant en forme de fer à cheval 2. Dans le cas d'une fissure superficielle 3, l'homogénéité du chartip magnétique 4 est locale-10 ment perturbée, de façon qu'il se produias ce qu'on appelle une dispersion 5 à la surface de la pièce à contrôler. En combinaison avec un appareil générateur 6 il est possible de produire des ultrasons 7 dans la pièce à contrôler par excitation magnéto-stritive au moyen d'une bobine 8. 15 Dans la pièce ferromagnétique à contrôler, l'ultrason est lié à l'effet magnétostrictif, c'est-à-dire l'onde mécanique provoque un changement de tension mécanique, qui modifie la constante de magnétisation (perméabilité), puisque les ondes sonores provoquent alternativement des compressions et des dilatations 20 du matériau. Ceci provoque un changement de la perméabilité magnétique du matériau. Ce phénomène se passe essentiellement à la surface extérieure du matériau uniquement, car à fréquence élevée l'action des champs électriques et magnétiques est limitée à la surface 25 d'un conducteur électrique (Skin-effeet). La profondeur de pénétration des champs dépend de la fréquence. A 1 MHz elle comporte seulement quelques millimètres dans une pièce ferromagnétique. Le champ de dispersion 5 émanant d'une fissure 3 subit par le changement rythmique de la perméabilité magnétique un chan-30 gement dans le même rythme de la grandeur du champ. La dispersion 5 possède par conséquent à la surface de la pièce à contrôler une composante de champ alternatif à haute fréquence provoquée par les ultrasons. Ce champ alternatif de haute fréquence peut être capté 35 par exemple de façon inductive par un système d'aimant en forme de fer à cheval 9 muni de bobines de réception et être ensuite transmis par l'intermédiaire d'un amplificateur sélectif 10 vers 70 27447 3 2053185 un appareil d'affichage 11. Dans ce cas cette (ces) bobine(s) est (sont) disposée(s) de telle façon que son (leur) champ coupe la surface de la pièce à contrôler ou est orienté sur celle-ci. En construisant le dispositif de réception inductif sous 5 forme d'un pont magnétique, par exemple un système d'aimant à double fer à cheval 9 avec des inductivitésopposées des bobines 9a et 9b, alors la sensibilité d'indication est fortement augmentée. La forme d'exécution décrite dans le dessin se distingue 10 par le fait que la détection de fissures dans la pièce à contrôler se fait sans contact. D'autres formes d'exécution sont les suivantes s La magnétisation nécessaire pour le procédé de la pièce à contrôler peut -dans le cas particulier- également être obte-15 nue au moyen d'une bobine de magnétisation entourant le matériau. En plus, il est possible d'appliquer un courant continu ou alternatif de basse fréquence à la pièce à contrôler, ce qui crée un champ magnétique circulaire et perpendiculaire à la direction di courant. 20 L'ultrason nécessaire pour ce procédé est transmis en particulier dans la pièce à contrôler par un oscillateur d'ultrason 12 d'un genre connu en soi (titanate de baryum, quartz), de l'extérieur par -1'intermédiaire d'un liquide de couplage. L'endroit auquel l'ultrason est transmis à la pièce à contrôler n'est pas 25 critique en particulier. Il suffit de garantir que le matériau à contrôler se trouvant en-dessous du système de réception subisse l'ultrason. L'ultrason nécessaire peut être transmis en continu ou sous forme d'impulsions à la pièce à contrôler. Dans le deuxième 30 cas on nécessite moins d'énergie pour l'excitation. Pour capter la dispersion de haute fréquence émanant de fissures il y a moyen d'utiliser, au lieu d'un système d'aimant en forme de fer à cheval 9 une bobine qui peut être disposée de telle façon qu'elle repose sur la pièce à contrôler ou qu'elle 35 l'entoure complètement. Il est important que selon l'invention, le dispositif de réception soit construit de telle façon que l'onde ultrasonore 70 27447 4 2053185 présente dans la pièce (c'est-à-dire transmise) ne soit pas directement indiquée, mais uniquement la dispersion magnétique émanant du champ de dispersion, c'est-à-dire sa composante de haute fréquence. Un exemple d'exécution purement constructive de ce seul principe d'invention consiste en un circuit de compensation ou de neutralisation de l'indication directe des ultrason^ comme le système d'aimant en forme de double fer à cheval 9 ou semblable. Une (Les) bobine(s) de réception peut (peuvent), en tenant compte de cela, être placée(s) autour d'une pièce à contrôler qui a une forme oblongue en particulier. 70 27447 5 2053185 R_E_Y_E_N_D_X_C_A_T_I_0_N_S 1. Procédé de contrôle par dispersion, en particulier pour le contrôle non destructif de matériaux magnétisables comme 5 les matériaux ferromagnétiques, où les pièces à contrôler sont au moins magnétisées à la surface et où la dispersion magnétique émanant de leurs défauts superficiels est mesurée ou indiquée, caractérisé par le fa:Lt qu'une onde ultrasonore est transmise à la pièce à contrôler constituée d'un matériau magnéto-élastique, 10 que la dispersion magnétique est transformée en un champ alternatif à haute fréquence et qu'ensuite la grandeur de ce champ alternatif ou de cette composante de champ alternatif est mesurée et/ou indiquée. 2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 qu'une ou plusieurs sources ultrasonores ne sondent que la surfi.ce du matériau à contrôler ou la zone du matériau proche de la surface. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source sonore est modulée par impulsions. 20 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que la source sonore se trouve dans le matériau à contrôler, en disposant une ou plusieurs bobines parcourues par du courant de haute fréquence à proximité du matériau de telle façon que l'endroit du matériau 25 à contrôler se trouve dans le champ sonore. 5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé ai ce qu'une bobine de réception est munie d'un aimant en forme de fer à cheval. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en 30 ce qu'un dispositif de réception est construit sous forme d'un pont magnétique comme un système d'aimant à double fer à cheval muni de deux bobines de réception en circuit oppose. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de récep- 35 tion est construit de telle façon que l'onde sonore présente dans la pièce à contrôler n'est pas directement indiquée, par ëxemple en la supprimant par un circuit de compensation. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins une bobine de réception est construite et ou disposée autour des pièces à contrôler.