Brevet FR2550627A1 — publié le 19850215

INSPECTION DE COMPOSANTS PAR DETECTION D'ONDES TRANSITOIRES DE CONTRAINTE AUTO-PRODUITES. La présente invention concerne l'inspection de composants par détection d'ondes de contrainte tran5 sitoires autoproduites. Si certains composants sont soumis à de petits coups ou sinon excités mécaniquement dans le but de les faire vibrer, ils produisent des émissions acoustiques qui sont spécifiques aux composants concernés Cependant, 10 des variations dans les émissions acoustiques des composants qui sontgénéral Exent similaires se produisent si un composant présente un défaut, par exemple un fendillement, dans son intérieur Si tel est le cas, il est possible d'identifier des composants défectueux en détermi15 nant leurs émissions acoustiques lorsqu'ils sont excités et en comparant ces émissions acoustiques aux émissions acoustiques d'un composant dont on sait qu'il n'estpas défectueux. Un inconvénient de cette technique est que, 20 bien qu'elle soit efficace pour détecter des défauts dans des composants, il est difficile de déterminer leur emplacement et leur étendue En général, il faut employer d'autres techniques telles que la photographique par rayons X ou l'inspection ultrasonique pour obtenir cette infor- 2 2550627 mation La photographie par rayons X présente des risques potentiels pour la santé et tant la photographie par rayons X que l'inspection ultrasonique sont difficiles à utiliser sur certains composants qui doivent être ins5 pectés alors qu'ils sont placés sur d'autres composants. Un autre inconvénient est que le moyen utilisé pour exciter mécaniquement le composant peut lui-même être à l'origine d'émissions acoustiques qui sont susceptibles de masquer les émissions acoustiques produites à l'intérieur du composant De telles émissions acoustiques pourraient, par exemple, être produites par friction entre le composant et le moyen d'excitation. Un exemple de composant, dont l'inspection est à l'origine de ces difficultés, est une ailette de venti15 lateur de moteur à double flux qui est soit d'une construction feuilletée soit formée d'une enveloppe métallique entourant un noyau en matériau léger approprié Dans ces deux modes de construction, les ailettes du ventilateur ont fait l'objet d'une inspection dans le but de détecter tout dé20 faut de liaison entre les laminés ou entre le noyau et l'enveloppe Comme ces défauts peuvent survenir pendant le fonctionnement du moteur, il est nécessaire de disposer d'une certaine technique d'inspection qui puisse être employée alors que les ailettes du ventilateur sont mon25 tées sur le moteur La photographie par rayons X et l'inspection par ultrasons ne se prêtent pas facilement à ce type d'inspection. Un objet de la présente invention est un procédé d'inspection d'un composant afin d'en déterminer des 30 défauts, procédé qui peut être utilisé dans des emplacements o l'emploi d'autres méthodes d'inspection est mal commode, voir impossible, et qui, dans certains modes de réalisation, est capable de déterminer l'emplacement de ces défauts. Selon la présente invention, un procédé d'ins- 3 2550627. pection de composant comprend l'exposition de la surface du composant à la sortie sonique d'un moyen de transmission sonique, sortie sonique qui est à une fr 6quence ou à des fréquences telles que toutes les surfa5 ces contig Ues en contact situées à l'intérieur du composant se déplacent les unes par rapport aux autres et produisent donc des ondes de contrainte transitoires à large bande, et la fourniture d'un moyen de détection permettant de détecter les ondes de contrainte transitoi10 res à large bande ainsi produites afin de fournir la preuve de l'existence de ces surfaces contig Ues en contact. La présente invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple, en liaison avec les dessins d'accompa15 gnement, dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe de côté d'un appareil d'inspection utilisé en conformité avec le procédé de la présente invention; la figure 2 est un schéma sous forme de blocs 20 d'un circuit pouvant être utilisé avec l'appareil d'inspection de la figure i. En liaison avec la figure 1, un haut-parleur à sortie à haute fréquence 10, qui est du type généralement connu sous le nom de "haut-parleur pour fréquen25 ces élevées", comporte un guide 11 ayant une section circulaire Le guide 11 assure que la sortie sonique 12 du haut-parleur 10 est directionnelle et tombe sur une structure 13 en gâteau de miel feuilletéequi doit être inspectée et qui est située à un endroit contig U au gui30 de 11. La structure 13 est constituée d'un matériau en gâteau de miel 14 à celluleouvertes qui est lié à deux feuilles étanches 25 en étant situé entre celles-ci. Dans ce cas particulier, la structure 13 fait partie d'une ailette de ventilateur pour turbo-moteur à double 4 2550627 flux Cependant, le procédé de la présente invention n'est pas limité à l'inspection de structures laminées en gâteau de miel Ainsi,on peut faire mention de composants ayant des parois fines telles que des envelop5 pes d'avion, des missiles, des cuves de stockage, des panneaux solaires, etc En outre, les composants n'ont pas besoin d'être métalliques et pourraient de fait être constitués de matériaux composites tels que des matériaux plastiques renforcés de fibres quipeuvent être ou non 10 feuilletés. Le haut-parleur 10, comme on peut le voir dans le schéma sous forme de blocs Je la figure 2, est commandé par un oscillateur 16 et un amplificateur 17. L'oscillateur 16 commande également un enregistreur X-Y, 15 18, qui est à son tour également commandé par un transduc teur d'émissions acoustiques 19 via un préamplificateur et un appareil de mesure de valeur efficace 21 Le préamplificateur 20 commande également un contr 5 leur audio 22 via un amplificateur 23. Le transducteur d'émissions acoustiques 19 est fixé à la surface de la structure laminée 13 en gâteau de miel comme on peut le voir en figure 1 Sa fonction est de détecter toute onde de contrainte transitoire à large bande auto-produite qui provient de l'intérieur de 25 la structure 13 Une telle émission a pour origine le déplacement relatif entre les surfaces contig Ues en contact situées à l'intérieur de la structure 13 provoqué par la sortie sonique 12 du haut-parleur 10. En marche, le haut-parleur 10 est placé sur la 30 surface de la structure étudiée 13 et l'oscillateur 16 est actionné afin de fournir une sortie sinusoïdale ayant une fréquence augmentant avec constance de, par exemple, 5 K Hz à 25 K Hz La sortie est appliquée à l'enregistreur X-Y, 18, ainsi qu'auhaut-parleur 10 via l'amplificateur 35 17. 2550627, La sortie du haut-parleur 10 agit sur les surfaces contig Ues en contact situées à l'intérieur de la structure 13 de sorte qu'à certaines fréquences vibratoires, ces surfaces contigiies en contact sont soumises à 5 un déplacement relatif les unes par rapport aux autres pour fournir des ondes de contrainte transitoires à large bande auto-produites. Ces émissions d'ondes transitoires de contrainte sont détectées par le transducteur 19 d'émissions acoustiques qui fournit une sortie représentative de ces émissions Cette sortie est appliquée au préamplificateur , lequel fournit à son tour une sortie qui est divisée entre l'amplificateur 23 et le dispositif de mesure de valeur efficace 21 L'amplificateur 23 fournit uule sor15 tie au contrôleur audio 22 qui sert à donner une indication audiblede la sortie du transducteur 19 L'appareil de mesure 21 transforme la sortie du transducteur 19 pour lui conférer une forme qui convient à l'entrée de l'enregistreur 18 L'enregistreur trace ainsi une cour20 be des émissions provenant de la structure 13 en fonction des fréquences sortant du haut-parleur 10 qui donne naissance aux émissions d'ondes transitoires de contrainte Les émissions d'ondes transitoires de contrain25 te provenant de la structure 13 dépendent de l'intégrité de cette structure et en particulier de la présence ou non de surfaces contig Ues en contact telles que celles formées par des fendillements ou des fractures dans la structure ou les zones dans lesquelles il y a une liai30 son incomplète entre le matériau 14 du gâteau de miel et les feuilles 15 Ainsi, les émissionsd'ondes transitoires de contrainte provenant de structures saines 13 sont différentes de celles provenant de structures 13 qui ne le sont pas En général,ces différences apparaissent plus 35 facilement à certaines fréquences de sortie du haut-par- 6 2550627 leur 10 qu'à d'autres fréquences Cela étant, une comparaison des courbes établies par l'enregistreur X-Y de structures 13 qui ne sont pas saines avec les courbes correspondant à des structures saines 13 fournit une in5 dication des fréquences qui donnent naissance à la différence la plus grande dans les émissions d'ondes transitoires de contrainte Si une fréquence qui donne la différence la plus grande dans les émissions d'ondes transitoires de contrainte est alors choisie, l'examen des 10 échantillons ultérieurs de la structure 13 n'a besoin d'être exécuté qu'à la fréquence choisie au lieu de l'être dans une gamme de fréquences. Comme décrit précédemment, le procédé de la présente invention sert à examiner une seule surface d'une structure laminée en gâteau de miel 13 Ainsi, le guide 11 peut être omis dans des cas o un examen localisé du composant n'est pas nécessaire. Une fois que la fréquence optimum pour l'émission d'ondes transitoires de contrainte a été déterminée, 20 le haut-parleur 10 et son guide associé 11 peuvent être employés pour procéder au balayage de la totalité de la surface d'une structure feuilletée 13 en gâteau de miel de manière à isoler toute surface localisée présentant des fendillements, fractures ou manques de liaison Cela 25 peut être exécuté en balayant manuellement la surface, en écoutant le contrôleur audio 22 et en prenant note des zones qui produisent des émissions d'ondes transitoires de contrainte différentes de celles des zones dont on sait qu'elles sont saines Une variante d'une telle opé30 ration manuelle consisterait à monter le hautparleur 10 et son guide associé 11 sur un dispositif de balayage mécanique approprié et à prévoir un dispositif d'enregistrement approprié à la place du contrôleur audio 22 de manière à assurer un enregistrement de l'emplacement des zones non saines de la structure 13 en cours d'examen. Dans ces deux cas, bien que le haut-parleur 10 et son guide associé 11 soient déplacés sur la surface du composant en cours d'examen, il n'est, de faitpas nécessaire de déplacer le transducteur d'émissions acoustiques 19. D'une manière générale, il est capable de capter les émissions d'ondes transitoires de contrainte qui sont produites en n'importe quel endroit de la structure 13 dans la mesure naturellement o la structure n'a pas des dimensions si importantes que les émissions d'ondes tran10 sitoires de contrainte sont trop faibles pour atteindre le transducteur 19. Le procédé de la présente invention fournit ainsi une méthode rapide et commode d'examen in situ de composants sans qu'il soit nécessaire de faire appel à un équipement de photographie aux rayons X et ultrasonique élaboré et coûteux Cela est particulièrement utile dans l'examen des ailettes de ventilateurd'unturbo-réacteur car celles-ci peuvent être facilement examinées quant à leursdéfautsde structure sans qu'il soit nécessaire de les démonter du moteur ou d'enlever le moteur de l'avion sur lequel elles sont montées Cependant, comme on l'a mentionné précédemment, la présente invention n'est pas limitée à une telle utilisation et pourrait 9 tre utilisée dans l'inspection d'autres composants pouvant comporter des 25 surfaces contig Ues en contact Ainsi, mention peut être faites de composants qui incorporent des fendillements, fractures, joints non liés et desserrés, délaminageset rivets ou autres attaches défaits. 8 2550627, REVENDICATIONS 1 Proc 6 dé d'inspection d'un composant, caract 6 ris 6 en ce que la surface dudit composant ( 13) est exposée à la sortie sonique d'un moyen d'émission sonique ( 10), sortie sonique qui est à une fréquence ou à des fréquences telles que les surfaces contig Ues en contact situées à l'intérieur du composant( 13)sont soumises à un déplacement relatif les unes par rapport aux autres et produisent des ondes transitoires de contrainte à large 10 bande, et en ce qu'il prévoit la fourniture d'un moyen de détection ( 19) pour détecter de telles ondes transitoires de contrainte à large bande ainsi produites afin de donner une preuve de l'existence de telles surfaces en contact. 2 Procéd 6 d'inspection d'un composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'émission sonique ( 10) est destiné à fournir une sortie sonique directionnelle de sorte que seules les surfaces contig Ues en contact dans la direction de l'émission so20 nique sont ainsi influencées. 3 Procédé d'inspection d'un composant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'émission sonique ( 10) balaye la surface du composant ( 13) de manière à fournir la détection de toutes les surfaces contig Ues en contact situées dans le composant ( 13). 4 Procédé d'inspection d'un composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen d'émission sonique ( 10) est un haut30 parleur qui est situé en un endroit contig U à la surface du composant ( 13). Procédé d'inspection d'un composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de détection-19 comprend un transduc35 teur d'émissiorsacoustiquesqui est fixé à la surface du 9 2550627 composant. 6 Procéd 6 d'inspection d'un composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caract 6 ris 6 en ce que le composant ( 13) est une structure feuilletée à gâteau de miel comprenant un matériau en gâteau de miel à cellulesouvertes( 14) qui est lié à deux feuilles de mat 6 riau imperméable ( 15) et situé entre ces feuilles.