Brevet FR2433746A1 — publié le 19800314

La présente invention concerne les techniques de contrôle et de mesure et a notamment pour objet un procédé de contrôle magnétique des paramètres de matériaux, de produits, d'articles ou analogues, ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre. La présente invention peut être utilisée avec succes pour le contrôle de la qualité des matériaux ferromagnétiques et de produits ou articles de configuration compliquée et de n'importe quelles dimensions. Le développement actuel de la production industrielle a pour consé quence de rendre de plus en plus sévères les exigences concernant la qua lité et la fiabilité des produits en matériaux ferromagnétiques. Ceci conduit à des exigences accrues quant aux moyens de contrôle de la qualité, et en particulier, aux méthodes magnétiques de contrôle non destructif. Cependant, les méthodes magnétiques très rapides appliquées actuellement ne sont utilisables que pour une classe restreinte de produits, notamment ceux possédant une forme allongée et une surface de configuration simple. Les produits de configuration compliquée et de faibles dimensions sont surtout contrôles en appliquant la méthode utilisant des poudres magnéti ques et dont le rendement est insuffisant. On connaît un procédé de contrôle magnétique de la qualité de produits par aimantation desdits produits et excitation simultanée d'éléments magnétosensibles, par balayage de la surface du produit par les éléments magnétosensibles et par mesure du gradient de l'intensité du champ magné tique de la zone contrôlée. Selon ce procédé le produit se trouvant dans la zone de contrôle est aimanté parallèlement à sa surface, et on mesure le gradient de la composante perpendiculaire à la surface du produit du champ magnétique d'un défaut. Cependant, dans le cas d'une telle aimantation du produit parallelement à la surface à contrôler, les défauts (par exemple les fissures capil laires) dirigés sous un angle inférieur à Cc /4 par rapport à la direction du champ d'aimantation engendrent un champ magnétique qui est insuffisant pour leur détection. D'autre part, dans ce procédé connu, les dimensions de la zone aimantée sont élevées par rapport aux dimensions du produit, et il se forme aux bords de ce dernier un champ magnétique non uniforme dont l'intensité dépasse sensiblement l'intensité du champ magnétique du défaut, ce qui gêne la détection des défauts dans une large zone aux bords du produit, et par conséquent, rend difficile le contrôle de produits de faibles dimensions et de configuration compliquée. On connaît un autre procédé de contrôle magnétique des paramètres de la qualité de produits ou d'articles, par aimantation du produit perpendiculairement à sa surface, excitation d'éléments magnétosensibles et mesure simultanée, à l'aide desdits éléments magnétosensibles, du gradient de la composante tangente de l'intensité du champ magnétique dans la zone de con trôle. Dans ce procédé, le champ magnétique mesuré est un champ magnétique résiduel du produit aimanté et est mesuré après l'aimantation du produit. Une telle séquence des opérations conduit à déterminer les paramètres caractérisant la qualité du produit en des points distincts ou isolés de sa surface, ce qui ne permet pas de réaliser le contrôle d'une zone continue de la surface du produit. D'autre part, le champ magnétique résiduel ne permet pas de détecter les défauts du type "défaut de continuité" dans les matériaux magnétiques doux. On connalt un dispositif permettant de contrôler les parametres caractérisant la qualité de produits par le procédé qui vient d'être indiqué, et comportant un bloc d'excitation et de mesure de signaux électriques et un capteur de contrôle et de mesure dans le corps duquel sont disposés au moins deux éléments magnétosensibles raccordés électriquement au bloc d'excitation et de mesure des signaux électriques, et un aimant droit aimanté perpendiculairement à sa surface de travail orientée vers les élé- ments magnétosensibles. Dans ce dispositif, l'aimant droit est monté mobile par rapport aux éléments magnétosensibles et au corps du capteur de contrôle et de mesure et se déplace le long de la direction d'aimantation. Etant-donné que l'aimantation du produit dans le dispositif considéré est effectué en disposant l'aimant droit entre les éléments magnétosensibles, la distance entre ces derniers ne peut être inférieure au diamètre de l'aimant droit, ce qui empêche de détecter des défauts dont le champ magnétique est très localisé. En outre, le dispositif considéré mesure l'intensité du champ magnétique résiduel d'un secteur local du produit, ce qui ne permet pas de balayer la surface du produit pour un contrôle continu de sa qualité. L'invention vise donc un procédé de contrôle magnétique des paramètres caractérisant la qualité de produits, articles ou analogues, permettant de réaliser le contrôle continu des paramètres de qualité des produits, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, dont la construction permettrait de réaliser un contrôle continu de produits de configuration compliquée et dentimporte quelles dimensions. Ce problème est résolu à l'aide d'un procédé de contrôle magnétique des paramètres caractérisant la qualité de produits ou d'articles par aimantation du produit perpendiculairement à sa surface contrôler dans la zone de contrôle, par excitation d'éléments magnétosensibles et mesure simultanée, par les éléments magnétosensibles, du gradient de la composante tangente de l'intensité du champ magnétique dans la zone de contrôle, ledit procédé étant, selon l'invention, caractérisé en ce que la surface à contrôler du produit est balayée par les éléments magnétosensibles, le balayage de la surface à contrôler et l'aimantation du produit étant réalisés simultanément avec l'excitation des éléments magnétosensibles et avec la mesure; par les éléments magnEtosensibles, du gradient de la composante tangente de l'intensitE du champ magnétique du produit dans la zone de contrôle. Le problème précité est aussi résolu à l'aide d'un dispositif de con trôle magnétique des paramètres de qualité de produits, ou articles analogues, comportant un bloc d'excitation et de mesure de signaux électriques et un capteur de contrôle et de mesure à l'intérieur du corps duquel sont disposés au moins deux éléments magnétosensibles raccordés électriquement entre eux et au bloc d'excitation et de mesure des signaux électriques, et un aimant droit ou en barreau, aimanté perpendiculairement à sa surface de travail orientée vers les éléments magnetosensibles, ledit dispositif étant, selon l'invention, caractérisé en ce que l'aimant droit du capteur de eon trôle et de mesure est fixé d'une manière immobile par rapport au corps de ce dernier, et les éléments magnétosensibles sont montés sur la surface de travail de l'aimant droit et sont orientés de telle façon que l'axe de sensibilité maximale de chaque élément magnétos ens ible soit perpendiculaire à la direction du champ magnétique total formé par le champ magnétique de l'aimant droit et par le champ magnétique du produit à contrôleur, la distance entre les centres des éléments magnétosensibles étant déterminée à l'aide de l'expression: Dans laquelle: A est la distance entre les centres des éléments magnétosensibles; 2 2 2 B=y - 2b2 + (y+h) C = (b2 y2) . i2 + (y + h)2 Où y est la distance entre les centres des éléments magnétosensibles et la surface à contrôler du produit; b est la-demi-largeur, et h, la profondeur des défauts minimaux à déceler. La présente invention assure le contrôle des paramètres d'une zone locale du produit dans le champ magnétique appliqué, ce qui permet de réaliser un contrôle ininterrompu de la surface de produits à configuration compliquée et de n'importe quelles dimensions. L'invention permet en outre d'obtenir une même valeur de l'intensité du champ magnétique de défauts étendus, indépendaniient de leur orientation sur la surface du produit, ce qui donne la possibilité de détecter tous les défauts avec le meme succès. Les caractéristiques de 1 invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, de deux modes de réalisation illustrés par les dessins annexés-qui reprE- sentent: - la figure I, le schéma fonctionnel du dispositif de contrôle magnétique des paramètres caractérisant la qualité des produits, selon l'invention; - la figure 2, la disposition des éléments magnétosensibles sur la surface de travail de l'aimant droit, selon l'invention; - la figure 3, la répartition des champs magnétiques dans la zone entre l'aimant droit et le produit à contrôleur, selon l'invention; - la figure 4, la répartition du champ magnétique d'un défaut du produit à contrôler, selon l'invention;; - la figure 5, la disposition de quatre éléments magnétosensibles sur la surface de travail de l'aimant droit, selon l'invention. Procédé de contrôle magnétique des paramètres caractérisant la quali -té des produits, selon lequel on effectue simultanement le balayage de la surface à contrôler du produit, l'aimantation du produit perpendiculaire ment à sa surface à contrôler dans la zone de contrôle, l'excitation des éléments magnétosensibles, et la mesure, à l'aide des éléments magnétosensibles, du gradient de la composante tangente de l'intensité du champ magnétique dans la zone de contrôle. Dans ce procédé on peut contrôler une série de paramètres de la quali- té des produits, tels que, par exemple, l'épaisseur de revetements amagnétiques sur un support ferromagnétique, le contrôle des propriétés mécaniques et magnétiques des produits, la détection de défauts du type "défaut de continuité". On va considérer le cas d'un dispositif pour le contrôle magnétique des paramètres caractérisant la qualité de produits conformément au procédé considéré, utilisé pour la détection de défauts du type "défaut de continuité" de produits ferromagnétiques, lorsque les éléments magnétosensibles sont les éléments d'un transducteur à sonde ferromagnétique. Le dispositif de centrale magnétique des paramètres caractérisant la qualité des produits comporte un capteur de contrôle et de mesure I (figure re I) dans le corps 2 duquel est monté d'une manière immobile un aimant droit ou en barreau 3 aimanté perpendiculairement à sa surface de travail 4. Sur la surface de travail 4 de l'aimant droit 3 sont disposés des élé- ments magnétosensibles immobiles 5 et 6. Les éléments 5 et 6 sont orientés de telle manière que l'axe 7 (figure 2) de sensibilité maximale de chacun d'eux soit perpendiculaire à la direction 8 du champ magnétique résultant, formé par le champ magnétique 9 (figure 3) de l'aimant droit 3 et le champ magnétique IO du produit à contrôler II (figures I, 2, 3).La distance entre les centres des éléments 5 et 6 est choisie selon l'expression: Dans laquelle: A est la distance entre les centres des éléments magnétosensibles 5 et 6; B = y ~ 2b + (y + h) C = (b2+ y2) [b2+ Ô + h)2Ç\ y étant la distance entre les centres des éléments magnétosensibles 5 et 6 et la surface à contrôler I3 du produit II;; b, la moitié de la largeur, et h, la profondeur du défaut minimal à détecter I2 (figure 4) sur la surface à contrôler I3 (figures I, 2, 3, 4) du produit II d'après son champ magnétique I4 (figure 4). Aux éléments 5 et 6 (figure I) raccordés entre eux, un bloc I5 d'excitation et de mesure des signaux électriques est connecté par son entrée I6 et sa sortie I7. Selon une variante de réalisation du capteur de contrôle et de mesure I, sur la surface de travail 4 de l'aimant droit 3 sont installés, en plus, deux éléments magnétosensibles I8 et I9 (figure 5) analogues aux éléments 5 et 6 (figure 2). Les éléments 5, 6 sont disposés sous un angle droit par rapport aux éléments I8,I9. Les éléments I8 et I9 sont raccordés entre eux et au bloc I5 de façon analogue aux éléments 5 et 6. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé proposé de contrôle magnétique des parametres de la qualité de produits fonctionne de la façon suivante. Le capteur de contrôle et de mesure I (figure I) est installé sur la surface à contrôler I3 du produit II. La partie du produit II, appartenant à la surface de travail du capteur de contrôle et de mesure I est aimantée par le champ magnétique de l'aimant droit 3 perpendiculairement à la surface à contrôler I3 du produit II. Dans la zone entre l'aimant droit 3 et la surface I3 du produit II est engendré un champ magnétique, qui représente la somme du champ magnétique 9 (figure 3) de l'aimant droit 3 et du champ magnétique IO du produit aimanté II. Après avoir installé le capteur de contrôle et de mesure I (figure I) sur la surface I3 du produit II, on excite simultanément les éléments magnétos ens ib les 5 et 6 à partir de la sortie I7 du bloc I5, on balaye la surface I3 du produit II et on mesure le signal électrique provenant des éléments magnétosensibles 5 et 6 et appliqué à l'entrée 16 du bloc 15. tes éléments magnétosensibles 5 et 6 (figure 2) étant orientés de telle manière que l'axe 7 de sensibilité maximale de chaque élément 6 et 5 soit perpendiculaire à la direction du champ magnétique résultant 8, tant que 1 1on se trouve dans une zone sans défaut de la surface I3 du produit II, un signal électrique correspondant en valeur à un fond nul est applique à l'entrée I6 (figure I) du bloc I5 par les éléments 5 et 6. Lorsqu'un défaut I2 (figure 4) apparaît dans la zone aimantée du produit II, c'est-à-dire dans la zone de contrôle, son champ magnétique apparat également. Dans ce cas, l'action maximale sur les éléments magnétosen sibles 5 et 6 est exercée par la composante tangente de l'intensité du champ magnétique I4 du défaut I2, car l'axe 7 (figure 2) de sensibilité maximale des éléments 5 et 6 forme avec la surface I3 du produit II un angle inférieur à t /4. La valeur de l'intensité de cette composante peut être exprimée comme suit: où H2 est l'intensité de la composante tangente du champ magnétique I4 (figure 4) du défaut I2, exprimée en unités relatives; bI est la demi-largeur, et hI, la profondeur du défaut I2. L'action du champ magnétique I4 du défaut I2 sur les éléments magnétosensibles 5 et 6 provoque l'apparition, à leur sortie, d'un signal électrique utile de niveau plus élevé que celui du fond zéro, qui attaque l'en- tréeI6(figureI) du bloc I5. Etant donné que la distance entre les éléments magnétosensibles 5 et 6 est choisie conformément à l'expression (I) découlant de l'expression (2), et en vue d'assurer une détection maximale des défauts minimums, tout défaut 12 (figure 4) dépassant par ses dimensions la valeur minimale et se trouvant sur le trajet du capteur de contrôle et de mesure I (figure I) est enregistré par le bloc I5. Lorsque la direction du champ d'aimantation est perpendiculaire à la surface I3 du produit II, l'intensité du champ magnétique 14 (figure 4) du défaut I2 ne dépend pas de son orientation sur la surface I3 du produit II, et par conséquent on peut, grâce à la présente invention, déceler des défauts I2 de n'importe quelle orientation. Il est alors avantageux de faire tourner le capteur de contrôle et de mesure I (figure I) -autour de son axe longitudinal tout en balayant simultanément la surface I3 du produit 11. Il est également avantageux, alors, d'utiliser un capteur de contrôle et de mesure I comportant quatre éléments magnétosensibles 5, 6, I8 et 19 (figure 5) et fonctionnant de façon analogue au capteur I (figure 2) équipé de deux éléments 5 et 6. La présente invention permet de réduire le coût du contrôle de produits de forme compliquée grâce à l'accélération du processus de contrôle et à l'économie d'énergie électrique lors de la détection dedéfatits. D'autre part, la présente invention permet de réduire les travaux effectués sur réclamation, grâce à l'élargissement de la nomenclature des produits à contrôler, tout en diminuant l'effet de bord et en amèliorant la qualité du contrôle lors de la détection de défauts d'orientations diverses à la surface des objectifs à-controler. La présente invention procure également une économie en cas de contrôle de produits à chaque opération et de contrôle d'articles au cours de leur traitement, et ce, grâce à une économie sur les matériaux et sur le travail dépensés par unité de produit, surtout lorsque les résultats du contrôle influencent le processus technologique. Par ailleurs, la présente invention permet de simplifier la construction du capteur de contrôle et de mesure, ce qui permet de réaliser une économie sur les matériaux nécessaires à la fabrication de ce dernier. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S I. Procédé de contrôle magnétique des paramètres caractérisant la qualité de matériaux, produits, articles ou analogues, du type consistant à procéder par aimantation desdits produits ou analogues perpendiculairement à leur surface à contrôler dans la zone de contrôle, excitation d'éléments magnétosensibles et mesure simultanée, par lesdits éléments magnétosensibles, du gradient de la composante tangente de l'intensité du champ magnétique dans la zone de contrôle, caractérisé en ce qu'on procède à un balayage de la surface à contrôler du produit par les éléments magnétosensibles, ce balayage de la surface à contrôler ainsi que l'aimantation du produit étant réalisés simultanément avec l'excitation des éléments magnétosensibles et avec la mesure, par lesdits éléments magnétosensibles, du gradient de la composante tangente de l'intensité du champ magnétique dans la zone de contrôle. 2. Dispositif de contrôle magnétique des paramètres caractérisant la qualité des produits, articles ou analogues, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, du type comportant un bloc d'excitation et de mesure de signaux électriques et un capteur de contrôle et de mesure dans le corps duquel sont disposés au moins deux éléments magnétosensibles raccordés électriquement entre eux et à un bloc d'excitation et de mesure des signaux électriques, et un aimant droit, aimanté perpendiculairement à sa surface de travail orientée vers les éléments magnétosensibles, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'aimant droit du capteur de contro- le et de mesure est fixé d1une manière immobile dans le corps de ce dernier, les éléments magnétosensibles étant disposés sur la surface de travail de l'aimant droit et étant orientés de telle manière que l'axe de sensibilité maximale de chaque élément magnétosensible soit perpendiculaire à la direction du champ magnétique résultant formé par le champ magnétique de l'aimant droit et par le champ magnétique du produit à contrôler, la distance entre les centres des éléments magnétosensibles étant déterminée par l'expression: Dans laquelle: : A est la distance entre les centres des éléments magnétosensibles; B = y - 2b + (y + h); C = (b + y). [b + (y + h)] y est la distance entre les centres des éléments magnétosensibles.et la surface à contrôler du produit; b est la moitié de la largeur, et h, la profondeur des défauts minimums à déceler.