Brevet FR2512554A1 — publié le 19830311

Procédé de détection des défauts des 2 ièces métallicues O notamment des -pièces d'acier, -par les ultrasons. La présente invention se rapporte à un procédé de détection de défÉauts des pièces métalliques, notamment des pièces en acier par les ultrasons, en particulier de détection de défauts qui s'étendent parallèlement aux surfaces dans la région proche de la surface interne, au moyen d'ondes ultrasonores qui tombent perpendiculaire- ment aux surfaces de la pièce Elle concerne également un appareil de contr 8 le aux ultrasons pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ainsi qu'il est connu, pour effectuer ce contr 8 le, on met en oeuvre un procédé de réflexion des impulsions dans lequel on surveille à l'aide d'un diaphragme l'appa- rition d'affichages provenant de la pièce Toutefois, pour cela, la région d'exploration doit être limitée à l'épaisseur minimum de la paroi parce qutautrement, en présence d'épaisseurs de parois égales à l'épaisseur admissible, certains échos de la face arrière tombent dans le diaphragme et peuvent ainsi simuler des défauts. En raison de cette limitation, il n'est pas possible de contr 8 ler la région de l'épaisseur de la paroi comprise entre l'épaisseur minimum et l'épaisseur réelle de la pa- roi. Il est également connu d'effectuer le contr 8 le des défauts intérieurs par une mesure de l'épaisseur de paroi effectuée par le procédé du temps écoulé Dans ce cas, les défauts sont indiqués sous la forme de manque d'épaisseur de la paroi Dans ce procédé également, la région comprise entre l'épaisseur minimum de la paroi et l'épaisseur réelle de cette paroi reste incontrôlée. Ces contrôles peuvent être élargis jusqu'à l'épais- seur réelle actuelle de la paroi, par des systèmes d'as- servissements relativement compliqués Toutefois, les installations nécessaires pour leur mise en oeuvre sont très coûteuses. On connatt par ailleurs des détecteurs de sauts qui -2- comparent les valeurs de mesure de l'épaisseur de paroi qui se succèdent au cours de la mesure de l'épaisseur de paroi et qui signalent, comme défauts intérieurs, les variations brusques ou sauts de valeurs d'une valeur qui excède une certaine amplitude pouvant être déterminée à 1 'avance. L'invention a plus particulièrement pour but de créer un procédé pour la détection de défauts dans les pièces métalliques, notamment en acieravec lequel le contr 8 le de la région comprise entre I'épaiseur minimum et l'épaisseur réelle de la paroi puisse être réalisé d'une façon simple et reproductible à l'aide d'installa- tions de contr 8 le à doublement déjà existantes qui sont complétées par l'appareil à ultrasons suivant l'inven- tion. Suivant l'invention, ce problème est résolu par un procédé de détection de défauts des pièces métalliques notamment des pièces acier, en particulier de défauts qui s'étendent parallèlement aux surfaces dans la région proche de la surface interne, à l'aide d'ondes ultra- sonores qui tombent perpendiculairement aux surfaces de la pièce, ce procédé étant caractérisé en ce qu'un signal de défaut résultant d'un défaut excédant un seuilprédétel- miné, fait débuter une région de surveillance des signaux et en ce que l'écho de face arrière qui se présente et qui tombe dans la région de surveillance des défauts déclenche une alarme de défaut si cet écho excède une hauteur prédéterminée. L'invention permet aussi d'apporter d'une façon simple la preuve de défauts par manque de matière qui s'étendent parallèlement à la surface, qui se trouvent dans le voisinage de la surface interne, la mise en oeuvre du procédé impliquant l'utilisation d'appareils connus en soi agencés d'une façon appropriée. Grâce au procédé selon l'invention, la fiabilité du contrôle aux ultrasons peut ainsi être augmentéesans qu'il soit nécessaire d'utiliser des appareils compliqués. 12554 L'invention a encore pour objet un appareil à ultra- sons équipé d'un circuit de diaphragme pour la mise en oeuvre de ce procédé,caractérisé en ce que: a) le circuit de diaphragme comprend deux cirixts à seaiil ré- glables dont les entrées sont connectées l'une à l'autre de sorte que les signaux électriques des deux circuits à seuil qui correspondent aux signaux ultrasonores peu- vent ftre évalués simultanément; b) la sortie du premier circuit à seuil est connec- tée à l'entrée d'un premier circuit ET à la deuxième entrée duquel est connecté un circuit de temporisation déclenché par le déclencheur de l'appareil à ultrasons et réglable; - c) la sortie du deuxième circuit à seuil est connec- tée à un deuxième circuit ET à la deuxième entrée duquel est connecté un deuxième circuit de temporisation dont l'entrée de déclenchement est connectée à la sortie du premier circuit ET. Suivant une autre caractéristique de l'inventions la sortie du circuit ET est connectée à l'entrée d'exci- tation d'une bascule et en ce que la sortie de cette bascule est connectée à l'entrée de déclenchement du cir- cuit de temporisation. Un mode de réalisation de l'invention sera à présent décrit en regard des dessins annexés et d'un schéma-blocs qui illustre le mode d'action de l'appareil à ultrasons suivant l'invention. Sur ces dessins: la figure 1 est une représentation schématique du contrôle aux ultrasons en présence de différentes épais- seurs de parois et d'un petit défaut; la figure 2 est une représentation schématique de l'image apparaissant sur l'écran de contrôle aux ultrasons qui correspond à la position A de la tête de contrôle de la figure 1; la figure 3 est une représentation schématique de l'image apparaissant sur l'écran de contr 8 le aux ultrasons _ 4- qui correspond à la position B de la tète de contr 8 le de la figure 1; la figure 4 est une représentation schématique de l'image apparaissant sur l'écran de contrôle aux ultra- sons qui correspond à la position C de la tête de con- trôle de la figure 1; la figure 5 est une représentation schématique d'un appareil de contrôle aux ultrasons;et la figure 6 représente le circuit de diaphragme suivant l'invention. Comme on l'a représenté sur la figure 1, la pièce 1 à contrôler est explorée par la tête de contrôle 2 Dans cette opération, le son pénètre dans la pièce 1 à travers la surface 3 de cette pièce et il est réfléchi sur la surface opposée 4 La position A montre le contr 8 le d'une région dépourvue de défauts et possédant une épaisseur de paroi supérieure à l'épaisseur minimum de paroi 5. La position B montre le contr 8 le d'une région ne comportant pas de défauts intérieurs et possédant une épaisseur égale à l'épaisseur minimum de, paroi 5 La position C illustre le contrôle d'une région comportant un défaut 6 dans la région comprise entre l'épaisseur minimum 5 et la surface 4. La figure 2 est le-réflectogramme correspondant à la position À de la figure 1 La surface 3 produit ici l'écho d'entrée 7 Après cet écho, un diaphragme 8 sur- veille d'une façon connue la région qui s'étend jusqu'à l'épaisseur minimum de paroi 5 L'écho de face arrière 9 ainsi que sa répétition 11 sont produits par la surface 4 Suivant l'invention, on forme le diaphragme 10 d'après l'écho 9,quie W epremier aécho qui suit l'écho de pénétration 7. La figure 3 montre le réflectogramme correspondant à la position B de la figure 1 En raison de la plus faible épaisseur de paroi, on obtient ici une image com- primée dans le sens de'l'axe des temps comparativement à la figure 2. Dans le cas représenté sur la figure 4, un écho 12 résultant du défaut 6 se présente comme premier écho à la suite de l'écho d'entrée 7 et fait ainsi débuter le -5 diaphragme 10 L'écho 9 de la face arrière tombe dans ce diaphragme 10 et, s'il excède un seuil non représenté, il déclenche une signalisation de défaut. Sur la figure 5, on a représenté schématiquement un appareil à ultrasons avec lequel le procédé décrit ci- dessus peut être mis en oeuvre On a représenté en 21 un déclencheur qui commande l'émetteur 22 pour le déclenche- ment d'impulsions électriques d'émission qui, à leur tour, parviennent à la tête de contrôle 23 de sorte que cette tête produit des impulsions ultrasonores qui sont couplées dans la pièce 24 et réfléchies par des défauts 25, Les impulsions ultrasonores réfléchies sont transformées en impulsions électriques dans la tête de contrôle 23 et elles atteignent l'amplificateur 26 puis, d'une part, elles apparaissent sur un appareil de visualisation 27 et, d'autre part, elles sont acheminées a un afficheur de signaux de défauts 29 par l'intermédiaire du circuit de diaphragme 28. Le circuit de diaphragme 28 suivant l'invention est représenté à la figure 6 Il est essentiellement composé de deux circuits à seuil 81 et 82 dont chacun à son tour est composé d'un comparateur 811, 821 et d'un générateur de seuil 812 ou 822 Les sorties des circuits à seuil sont connectées chacune à une entrée d'un circuit ET 83, 84 respectivement. A l'autre entrée de chacun de ces circuits ET est connecté un circuit de temporisation 85 ou 86 Avec ces circuits de temporisation, on peut régler individuelle- ment les fenêtres de temps Les deux circuits de tempo- risation 85, 86 sont déclenchables Le circuit de tempo- risation 85 est déclenché par le déclencheur 21 (voir figure 5) et le circuit de temporisation 86 est déclenché par le signal de sortie du circuit ET 83 Une bascule RS est de préférence intercalée entre le circuit ET 83 et l'entrée de déclenchement du circuit de temporisation 86. L'entrée de remise à zéro de cette bascule est également connectée au déclencheur 21. 12554 _ 6 _ Dans la suite, on décrira brièvement le mode dtaction du circuit de diaphragme de la figure 6. L'impulsion provenant du déclencheur 21 marque le début d'un cycle de contr 8 le et détermine de cette façon le déclenchement du circuit de temporisation 85 ainsi que l'effacement de la bascule 87. La période temps est réglée de manière à correspondre à toute la plage de variation de l'épaisseur de paroi à contr 8 ler Si, maintenant, le signal écho parvenant au circuit à seuil 81 excède la valeur seuil qui a été fixée par le générateur de seuil 812 et que ce signal se trouve dans la période qui a été préalablement réglée au moyen du circuit de temporisation 85, la bascule 87 est excitée et le circuit de temporisation 86 est alors déclenché de sorte que la fenêtre de temps s'ouvre après écoulement d'une différence de temps préalablement réglée Cette différence de temps est de préférence choisie de manière à correspondre approximativement à la largeur de l'écho de face arrière La durée pendant laquelle le circuit de temporisation 86 est ouvert devrait ici également corres- pondre à la plage maximum de fluctuation de l'épaisseur -de paroi. Si la matière à contrôler ne présente pas de défauts qui excèdent le seuil qui a été fixé au moyen du généra- teur de seuil 812, l'écho de face arrière déclenche seu- lement une excitation de la bascule 87 Dans ce cas, le circuit de temporisation 86 ne s'ouvre donc qu'après l'ap- parition de l'écho de la face arrière de sorte qu'il ne se présente pas de signaux à la sortie de circuit ET 84. Au contraire, si le signal d'écho d'un défaut excède le seuil du circuit à seuil 81, la bascule 87 déclenche le circuit de temporisation 86 avant même l'apparition de l'écho de face arrière et, lors de l'apparition de cet écho et si celui-ci excède le seuil fixé à l'avance par le générateur de seuil 822, il déclenche un signal de dé- faut. 7- Ainsi qu'il ressort de l'exposé donné ci-dessus, la bascule 87 n'a essentiellement pour fonction que d'empêcher un déclenchement multiple du circuit de tem- porisation 86 placé en aval dans les limites d'un cycle de contrôle. Il est également concevable d'utiliser le procédé dans le cas de pièces non métalliques. 12554 _ 8 _ REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de défauts des pièces mé- talliques notamment des pièces acier, en particulier de défauts qui s'étendent parallèlement aux surfaces dans la région proche de la surface interne, à l'aide d'ondes ultrasonores qui tombent perpendiculairement aux surfaces de la pièce, ce procédé étant caractérisé en ce qu'un signal de défaut résultant d'un défaut excédant un seuil prédéterminé, fait débuter une région de surveillance des signaux et en ce que l'écho de face arrière qui se présente et qui tombe dans la région de surveillance des défauts déclenche une alarme de défaut si cet écho excède une hauteur prédéterminée. 2. Appareil à ultrasons équipé d'un circuit de diaphragme pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que: a) le circuit de diaphragme ( 28) comprend deux cir- cuits à seuil réglables ( 81,82) dont les entrées sont connectées l'une à l'autre de sorte que les signaux élec- triques des deux circuits à seuil ( 81, 82) qui corres- pondent aux signaux ultrasonores peuvent être évalués simultanément; b) la sortie du premier circuit à seuil ( 81) est connectée à l'entrée d'un premier circuit ET ( 83),à la deuxième entrée duquel est connecté un circuit de tem- porisation ( 85) déclenché par le déclencheur ( 21) de l'appareil à ultrasons et réglable; c) la sortie du deuxième circuit à seuil ( 82) est connectée à un deuxième circuit ET ( 84),à la deuxième entrée duquel est connecté un deuxième circuit de tem- porisation ( 86) dont l'entrée de déclenchement est connec- tée à la sortie du premier circuit ET ( 83). 3. Appareil à ultrasons suivant la revendication 29 caractérisé en ce que la sortie du circuit ET ( 83) est connectée à l'entrée d'excitation d'une bascule RS ( 87) et en ce que la sortie Q de cette bascule ( 87) est con- nectée à l'entrée de déclenchement du circuit de tempo- risation ( 86).