Brevet FR2520120A1 — publié le 19830722

La présente invention concerne le contrôle non destruc- tif des matériaux et a notamment pour objet un transducteur magnéto-acoustique pour défectoscope ultra-sonore. La présente invention peut être appliquée pour déceler les défauts superficielsde faibles dimensions, telles que: fissures de fatigue et de trempe, collages dans les joints de soudure de pièces et de produits en matériaux ferromagné- tiques. L'utilisation des matériaux ferromagnétiques dans divers appareils et équipements fonctionnant dans des milieux agressifs et dans une large gamme de températures, de charges et de pressions, est à l'origine d'exigences particulières en ce qui concerne la qualité aussi bien des pièces fabriquées que des matériaux de départ eux-mêmes Un problème particu- lièrement important est celui posé par la détection, dans les pièces ou dans les matériaux de départ et les ébauches, des défauts superficiels de faibles dimensions qui survien- nent au cours de la fabrication ou de l'exploitation des pièces et organes d'équipements de diverses destir Inattions. On connaît un transducteur magnéto-acoustique pour défectoscope ultrasonore, comportant, montée sur la pièce à contrôler, une bobine d'inductance réalisée sous forme d'un enroulement à noyau en ferrite, dans la zone d'induc- tance de laquelle est disposé sur la pièce un système de magnétisation (voir, par exemple, le brevet PRFA N '1938107, publié le 11 01 79). Cependant, ce transducteur est peu sensible aux dé- fauts de faibles dimensions géométriques, du fait que les champs magnétiques statiques de tels défauts sont faibles et que leur interaction avec les oscillations élastiques se propageant dans la pièce est proportionnelle à la constante de l'interaction magnéto-élastique de la pièce, qui, en règle générale, est faible. On connait un transducteur magnéto-acoustique pour un défectoscope ultra-sonore, comportant un aimant et une bobi- ne d'inductance qui créent dans une partie déterminée d'une plaque à magnétostriction, placée sur la pièce à contrôler, un champ magnétique normal constant et un champ magnétique alternatif, respectivement(voir, par exemple, le brevet USA N O 4 309 905, publié le 28 08 81). Cependant, ce transducteur est insuffisamment sensible pour déceler les défauts superficiels de faibles dimensions géométriques, tels que les fissures -de fatigue et de trempe ou les collages dans les joints de soudure des pièces ferro- magnétiques Cette insuffisance de sensibilité est due au fait que le champ magnétique alterx atif radial créé par la bobine d'inductance en spirale plate n'entre pas en réaction réciproque efficace avec ledhamp magnétique statique du défaut et les oscillations élastiques se propageant dans la plaque. La présente invention est donc destinée à résoudre le problème de la création d'un transducteur magnéto-acoustique pour défectoscope ultra-sonore, dont la conception permettrait d'améliorer sa sensibilité aux défauts superficiels de faibles dimensions géométriques. Ce but est atteint du fait que le transducteur magnéto- acoustique pour défectoscope u 1 tra-sonore, du type comportant in aimant et une bobine d'inductance qui créent dans une partie déterminée d'une plaque à magnétostriction, placée sur la pièce à contrôler, un champ magnétique constant normal et un champ magnétique alternatif, respectivement, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que la bobine d'inductance est réalisé sous forme d'un solénoïde qui est disposé, par rapport à la plaque à magnétostriction, de façon à créer dans celle-ci un champ magnétique alternatif tangent, et en ce que dans la dite plaque à magnétostriction sont réalisésdes éléments de réflexion des oscillations élastiques se propageant dans celle-ci, disposés perpendicu- lairement à l'axe du solénoïde sur le trajet de propagation desdites oscillations. Lesdits réflecteurs peuvent etre disposés sysmétri- quement par rapport au solénoïde. Il est préférable que le solénoïde embrasse un aimant. Le transducteur peut avantageusement comporter un êO 12 O concentracteur de champ magnétique, embrassé par le solé- noide Il peut être utile que la plaque à magnétostriction possède une forme en U, dans le creux de laquelle peut être situé le solenoide. Il est avantageux également que le transducteur soit doté d'un élément de protection disposé entre la plaque à magnétostriction et la pièce à contrôler et que du côté de la plaque elle épouse la forme de celle-ci, et du côté de la pièce à contrôler, la forme de cette dernière. Une telle réalisation du transducteur magnéto-acous- tique pour défectoscope ultra-sonore permet d'engendrer et de capter d'une manière optimale les oscillations élastiques dans la plaque à magnétostriction, ce qui améliore sa sen- sibilité aux défauts superficiels de faibles dimensions géométriques des pièces ferromagnétiques. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références au dessin unique nonr limitatif aninexé dans lequel: la figure 1 est une vue schématique frontale d'ensem- ble du transducteur magnéto-acoustique pour défectoscope ultra-sonore conforme à l'invention; la figure 2 est une vue suivant la flèche A de la figure 1; la figure 3 est une vue frontale d'ensemble d'une variante de réalisation du transducteur magnéto-acoustique pour défectoscope ultrasonore, suivant l'invention; la figure 4 est une vue suivant la flèche B de la figure 3; la figure 5 est une vue schématique frontale d'en- semble d'encore une variante de réalisation du transducteur magnétoacoustique pour défectoscope ultra-sonore, suivant l'invention; la figure 6 est une vue suivant la flèche C de la figure 5 (tournée de 900 dont le plan du dessin). Le transducteur magnéto-acoustique pour défectoscope ultra-sonore conforme à l'invention comporte un aimant 1 (figures 1 et 2, pôles S,N) et une bobine d'inductance 2 qui créent)dans une partie déterminée d'une plaque à magnéto- striction 3 réalisée en forme de disque et placée sur la pièce ferromagnétique à contrôler 4 qui, dans le cas consi- déré,est une plaque de forme allongée, un champ magnétique normal constant et un champ magnétique alternatif,,respective- ment. La bobine d'inductance 2 se présente sous forme d'un solénoïde qui est disposé, par rapport à la plaque à magné- tostriction 3, de manière à créer dans celle-ci un champ magnétique alternatif tangent Le solénoïde, dans la variante décrite ici à titre d'exemple, embrasse l'aimant 1. Dans la plaque à magnétostriction 3 (figure 2) sont réalisés des éléments 5 de réflexion des oscillations élastiques se propageant dans ladite plaque, ces éléments de réflexion étant disposés de préférence perpendiculairement à l'axe du solénoidesur le trajet de propagation des oscilla- tions élastiques Les réflecteurs 5 sont dans le cas consi- déré, disposés symétriquement par rapport au solénoïde Dans la variante décrite de réalisation, les éléments de réflexion se présentent sous forme de fentes pratiquées dans le corps de la plaque 3. Selon une variante de réalisation du transducteur magné- to-acoustique, celui-ci comporte un concentrateur 6 (figure 3) de champ magnétique La bobine d'inductance 7, de même que dans le transducteur selon les figures 1 et 2,se- présente sous forme d'un solénoïde comme représenté sur la figure 3) embras- sant le concentrateur 6 La plaque à magnétostriction 8 (figure 4) est ici rectangulaire et les éléments 9 de réflexion des oscillations élastiques se propageant dans la plaque 8 sont constitué par les faces en bout opposées de celle-ci. La variante de réalisation du transducteur magnéto- acoustique illustrée sur les figures 5 et 6 est analogue à celle du transducteur des figures 3 et 4, à l'exception du fait que la plaque à magnétostriction 10 ( figure 5) est en forme de U dans le creux de laquelle se trouve le concentra- teur 6 embrassé par le solénoïde 7 Les éléments 11 (figures et 6) de réflexion des oscillations élastiques se propa- geant dans la plaque 10 sont constitués par ses côtés. Dans cette variante de réalisation du transducteur magnéto-acoustique, un élément de protection 12 (figure 5) est disposé entre la plaque à magnétostriction 10 et la pièce ferromagnétique à contrôler 13, qui est une pièce cylindrique, comme représenté sur la figure 6 Du côté de la plaque 10, l'élément de protection 12 (figure 5) épouse la forme de celleci, tandis que du côté de la pièce 13 il épouse la forme de cette dernière. Une telle réalisation du transducteur permet de réduire considérablement son encombrement et de prolonger sa durée de vie. Le transducteur magnéto-acoustique pour défectoscope ultra-sonore, conforme à l'invention, fonctionne de la façon suivante. La bobine d'inductance 2 (figures 1 et 2) étant raccor- dée au défectoscope ultra-sonore (non représenté) la bobine d'inductance 2 crée dans la plaque à magnétostriction 3 un champ magnétique alternatif tangent Lorsque la plaque à magnétostriction 3 est placée sur la pièce à contrôler 4, l'aimant 1 crée dans la plaque à magnétostriction 3 un champ magnétique constant normal En présence, dans la pièce 4, d'un défaut superficiel 14 (figure 1), repré- senté conventionnellement sur la figure 1 par une ligne tiretée, le champ magnétique constant normal initial est déformé du fait de la déformation, par le défaut 14, des lignes de force du champ magnétique Alors apparait dans la plaque à magnétostriction 3 un champ magnétique constant tangent, en présence duquel sont engendrés dans la plaque à magnétostriction 3 des oscillations élastiques En se propageant dans la plaque 3, les oscillations élastiques sont refléchies à plusieurs reprises par les éléments de réflexion 5 et viennent s'additionner sous la bobine d ' inductance 2 en se transformant en un champ magnétique alternatif qui est capté par la bobine d'inductance 2 et enregistré par le défectosc ope - Les transducteurs magnéto-acoustiques selon les figures 3 à 6 fonctionnent de la même façon que la transducteur magnéto-acoustique des figures 1 et 2. Le transducteur magnéto-acoustique pour défectoscope ultra-sonore conforme l'i -vrention permet d'élargir les possibilitésfonctionnelles du défectoscope en assurant la détection de défauts superficiels de faibles dimensions géométriques sans avoir recours à des liquides de contact ou à des enduits, et assure la vérification réitérée des résultats des méthodes magnétiques de contrôle. - R E V E N D I C A T I O N S 1 Transducteur magnéto-acoustique pour défectoscope ultra-sonore,du type comportant un aimant ( 1) et une bobine d'inductance ( 2) qui créent dans une partie déterminée d'une plaque à magnétostriction ( 3), placée sur la pièce à contrôler ( 4, 13),un champ magnétique constant normal et un champ magnétique alternatif, caractérisé en ce que la bobine d'inductance ( 2,7) est réalisée sous la forme d'un solénoïde ( 2,7) qui est disposé, par rapport à la plaque à magnétos- triction ( 3,8,10), de façon à créer dans celle-ci un champ magnétique alternatif tangent, et en ce que dans la plaque à magnétostriction ( 3,8, 10) sont prévus des éléments ( 5,9,11) de réflexion des oscillations élastiques se propageant dans celle ci, disposés perpendiculairement à l'axe du solénoïde ( 2,7) sur le trajet de propagation desdites oscillations élastiques. 2 Transducteur magnéto-acoustique suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les éléments de réflexion ( 5,9,11) sont disposés symétriquement par rapport au sole- nolde ( 2,7). 3 Transducteur magnéto-acoustique suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le solénoïde ( 2) embrasse l'aimant ( 1). 4 Transducteur magnéto-acoustique suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans celui-ci est prévu un concentrateur ( 6) de champ magnétique, et que le solénoïde ( 7) embrasse ce concentrateur ( 6). Transducteur magnéto-acoustique suivant l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que la plaque à magnétostriction ( 10) possède une forme en U dans le creux laquelle est disposé le solénoïde ( 7), les éléments ( 11) de réflexion des oscillations élastiques étant constitués par les faces en bout de la plaque ( 10). 6 Transducteur magnéto-acoustique suivant l'une des revendication I à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de protection ( 12) qui est disposé entre la plaque à magnétostriction ( 10) et la pièce à contrôler ( 13) et qui, du côté de la plaque ( 10), épouse la forme de celle-ciet du côté de la pièce ( 13), la forme de cette dernière.