Brevet FR2497953A1 — publié le 19820716

L'invention concerne un procédé pour effectuer des essais non destructifs sur des pièces en matériau compo- site,par exemple en résines synthétiques renforcées avec des fibres de verre,qui sont utilisables d'une manière particu- lièrement avantageuse dans l'industrie aéronautique à cause de leur légèreté et de leur résistance. Avant tout dans l'industrie aéronautique,on ressent en particulier la nécessité de soumettre les pièces produites à des essais non destructifs, pour la raison que,sur des avions, la rupture d'une pièce structurale quelconque peut entrat- ner des conséquences catastrophiques. Jusqu'à maintenant,dans l'industrie aéronautique,des essais non destructifs effectués sur des éléments structuraux d'avion,tels par exemple que panneaux,structures d'ailes, etc., sont normalement réalisés en utilisant deux systèmes d'investigation différents dont le premier consiste en une inspection interne normale des pièces aux rayons X et le second en un examen ultrasonique des pièces. Lorsque les pièces testées sont constituées de maté- riaux composites tels que des résines synthétiques renforcées par des fibres,les deux systèmes d'investigation précités ont rarement donné des résultats satisfaisants. Quant au système ultrasonique,il consiste à immerger dans un liquide une pièce à essayer, à bombarder avec des ondes ultrasoniques et à détecter l'énergie résiduelle après la traversée de la pièce,ou bien l'énergie réfléchie par la p.èce;l'information obtenue sur la structure interne des pièces en matériau composite ne résulte que d'interpré- tations extrêmement difficiles à cause des interférences destructives entre les ondes ultrasoniques et dues à l'ani- sotropie de la matière composite des pièces soumises aux essais. En outre certaines pièces,comme par exemple des pales fabriquées en utilisant des structures en nids d'abeilles,ne peuvent pas être immergées dans un liquide et elles ne peu- vent par conséquent pas être examinées par le système ultra- sonique. Avec le système à rayons X,il est normalement impossi- ble d'examiner la structure interne de la pièce quand cette pièce est constituée en soi de matériaux de perméabilités sen- siblement différentes aux rayons X. Par exemple il n'est pas possible d'obtenir avec un seul cliché ou plaque une vue complète de la structure interne d'une pale d'hélicoptère pour que celle-ci comporte normalement un carter métallique réducteur de frottement dont la présence rend nécessaire l'exposition de deux clichés ou plaques dont le premier con- cerne la partie de la pale recouverte par le carter tandis que le second concerne sa partie exposée ou libre. En outre,des essais non destructifs effectués sur des pièces en matériau composite par le système à rayons X ne permettent pas l'identification aisée sur la plaque ou cliché exposé, des lignes de discontinuité existant dans l'épaisseur de la pièce examinée. L'invention se propose donc de fournir un procédé pour effectuer des essais non destructifs sur des pièces constituées d'un matériau composite, par exemple une résine synthétique renforcée par des fibres,ce procédé permettant de faire apparaître toutes les caractéristiques structurales des pièces testées,sur un seul cliché ou plaque d'une manière aisément reconnaissable et interprétable et avec un pouvoir de résolution relativement élevé,indépendamment de la distribution des matières et sans nécessiter l'immersion des pièces proprement dites dans un liquide. Ce résultat est atteint selon la présente invention, qui concerne un procédé pour effectuer des essais non des- tructifs sur des pièces en matière composite,en particulier d'une résine synthétique renforcée par des fibres,le procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise un cliché ou plaque comportant une couche porteuse en un matériau métallique et recouverte d'une couche semi-conductrice formée de sélénium amorphe,en ce qu'on polarise la plaque ou cliché de manière à engendrer,sur la surface libre de la couche semi-conductrice, un champ électrostatique uniforme,en ce qu'on expose la couche semi-conductrice à une irradiation par des rayons X émis par une source de rayons X après avoir disposé une pièce à examiner entre ladite source et ladite plaque de façon à former sur cette dernière une image électrostatique latente de la pièce obtenue par migration de charges électriques vers l'intérieur de la couche semi-conductrice sous l'effet de l'énergie résiduelle du rayonnement arrivant sur la plaque après avoir traversé la pièce à examineret en ce qu'on rend ladite image latente visible au moyen d'un processus électro- statique. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la description ci-après donnée à titre d'exemple non limitatif,en référence aux dessins annexés dans lesquelst Figs.l, 2 et 3 représentent en vue en perspective schématique les phases successives du procédé selon l'invention pour effectuer des essais non destructifs sur les matériaux composites; Fig.4 est une vue en perspective d'une plaque exposée en utili- sant le procédé représenté aux figures 1 à 3. En figure 1,on a représenté une plaque ou cliché 1 et compre- nant une couche porteuse métallique 2,de préférence formée d'a- luminium,et recouverte d'une couche semi-conductrice 3 en sélé- nium amorphe. L a plaque ou cliché 1,avant d'être exposée à l'action des rayons X émis par une source 4(figure 2),est soumise à l'ac- tion d'un élément polarisant 5 dont l'effet est de produire sur la couche 3 un potentiel électrostatique uniforme par concentration de charges positives sur la surface libre de la couche 3,un nombre égal de charges négatives étant concentrées sur l'autre surface de la couche 3. Une fois polarisée,la plaque 1 est disposée en-dessous d'un élément 6 servant de support des pièces 7 à examiner qui est, dans le cas considéré, un élément de racine ou d'ancrage d'une pale d'hélicoptère avec deux coupleurs tubulaires 8 et faite en une résine synthétique renforcée par des fibres de verre. En pratique,l'élément support 6 est constitué par le couvercle d'un carter (non représenté)dans lequel la plaque 1 est disposée et qui peut ainsi être manipulé sans précau- tions ni difficultés excessives. Le rayonnementaprès avoir traversé la pièce 7, arrive sur la plaque 1 avec une intensité qui est fonction des caractéristiques de densité et d'épaisseur de la pièce 7 proprement dite,et qui réagit avec la couche semi-conduc- trice 3 en produisant dans celle-ci des charges libres qui migrent en direction des charges superficielles de signe oppo- sé qui ont été créées artificiellement par la polarisation, en les annulant et en engendrant ainsi sur la couche 3 une image électrostatique latente de la structure interne de la pièce 7. Comme on le voit à la figure 3,la plaque exposée 1 est soumise à l'action d'un brouillard de poudre émis par une buse 9. La poudre est attirée par le champ électrique résiduel de la plaque 1 en formant une image 10 de la structure interne de la pièce 7 correspondant à ladite image latente visible sur celle-cile degré de résolution de ladite image étant uniquement fonction de la dimension de grain de la poudre utilisée. En addition à ce qui précèdeil est bon de préciser qu'il est toujours possible de créer dans la couche 3 un potentiel &lectrique uniforme en addition au potentiel élec- trique résiduel précité,en augmentant ainsi l'aptitude de la couche 3 à attirer la poudre. En particulier,ledit potentiel uniforme additionnel peut avoir le même signe que ce potentiel résiduel ou bien un signe opposé,en permettant ainsi la formation d'images positives ou négatives. Conformément aux lois qui régissent les champs électriquesla concentration des charges résiduelles,et par conséquent la concentration de la poudre sur la plaque 1, varie non seulement avec la variation de densité de la matiè- re de la pièce 7,mais également en fonction de son épaisseur. En particulier,il se produit une concentration de poudre accompagnée par une raréfaction de la poudre dans une zone immédiatement adjacente située le long de toutes les lignes qui délimitent une variation d'épaisseur de la pièce en cours d'examen. En conséquence l'image 10 de cette dernière présentera,pour chaque variation d'épaisseur de la pièce, un effet de lumière et d'ombre immédiatement perceptible et compréhensible. Il est évident que l'image lOune fois formée,peut être fixée par un processus électrostatique quelconque sur un support auxiliaire. En généralla poudre constituant l'image 10 est transférée de la plaque 1 sur une feuille (non représentée)constituée d'un papier revêtu de matière plastique et préalablement polarisé. Ensuite la feuille est soumise à un échauffement et à une fusion partielle de manière à incorporer la poudre et à stabiliser l'image 10. Naturellement l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentésmais elle est susceptible de nombreuses variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour effectuer des essais non destructifs sur des pièces constituées d'un matériau composite,en par- ticulier d'une résine synthétique renforcée par des fibres, procédé caractérisé en ce que: -on utilise une plaque (1) constituée d'une couche porteuse métallique (2) recouverte d'une couche semi-conduc- trice (3) de sélénium amorphe, -on polarise la plaque (1) de manière à engendrer un champ électrique uniforme sur la surface libre de ladite couche semi-conductrice (3), -on expose ladite couche semi-conductrice (3) à une irradiation par rayons X émis par une source de rayons X(4) après avoir disposé une pièce (7) à examiner entre ladite source et ladite plaque (1) de manière à former sur cette dernière une image électrostatique latente de la piè- ce obtenue par migration de charges électriques vers l'inté- rieur de ladite couche semi-conductrice (3) sous l'effet de l'énergie résiduelle du rayonnement incident sur la plaque après avoir traversé ladite pièce ( 7) à examiner, et -à rendre ladite image latente visible par un processus électrostatique. 2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit processus électrostatique consiste à soumettre la plaque exposée à l'action d'un brouillard de poudre. 3.Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une phase supplémentaire o l'on applique un potentiel électrique uniforme additionnel à ladite couche semi-conductrice (3) en addition au poten- tiel électrique résiduel définissant ladite image lantente.