Brevet FR2566536A1 — publié le 19851227

- - _2566536 La présente invention concerne un traducteur ou un en- semble de traducteurs pour l'examen non destructif par ultra-sons de matériaux comme ceux constituant, par exemple, des joints soudés de parois de composants sous pression de centrales mucléaires ou analogues, des structures pour exploration ou exploitation des sous-sols, des structures de machines volantes, des éléments ou des pièces de machines tournantes, des liaisons comme celles ob- tenues, par exemple, par fusion locale, par collage, par placage, par dépôt, des matériaux composites, au moyen d'impulsions ultra- sons et en des situations qui peuvent nécessiter des examens répétés comme, par exemple, des examens avant et après traitement thermique, des examens avant et après réparation, des suivis en exploitation de matériaux ou d'assemblage, des suivis d'évolution de défauts, des contrôles industriels de fabrication. Lors de l'examen par ultra-sons, dans le cas par exemple d'un traducteur en contact avec une surface non plane du matériau à examiner, il est nécessaire, dans la plupart des cas, de changer de traducteur pour l'examen d'une même zone suivant plusieurs sens de sondage et il est particulièrement complexe d'avoir autant de traducteurs, avec des caractéristiques acoustiques identiques, qu'il y a de sens de sondage et ceci même si les traducteurs sont étalonnés dans des conditions similaires. Lors de l'examen par ultra-sons, il est nécessaire de changer de traducteur pour l'examen d'une même zone suivant plu- sieurs directions des ondes acoustiques par rapport à la normale à la surface de la pièce à examiner (angle de réfraction dans la pièce) et il est particulièrement complexe d'avoir autant de tra- ducteurs avec des caractéristiques acoustiques identiques qu'il y a de directions des ondes acoustiques. Lors de l'examen par ultra-sons pour la recherche de défauts situés à proximité de la surface de sondage ou lorsque les défauts ont une orientation aléatoire, comme c'est le cas par exemple dans les aciers austénitiques ou les aciers moulés, il est nécessaire de réaliser l'examen avec plusieurs palpeurs ultra- sons avec des angles de réfraction définis et différents. Lors de l'examen. par ultra-sons et par contact, le déplacement du trasducteur sur la pièce à examiner peut entraîner une usure de la surface du traducteur ce qui a pour -2 - effet, de modifier les conditions opératoires et la signification des indications détectées, ou d'obliger une remise en état de la semelle du transducteur,ou le rebut du transducteur. L'absence de transducteurs possédant des éléments piezoélectriques oscillateurs de caractéristiques parfaitement identiques, est une des origines d'un manque de fiabilité et de reproductibilité dans la détection et la caractérisation d'indi- cations. Le fait d'utiliser des traducteurs différents pour, par exemple: plusieurs sens de sondage dans le cas d'une sur- face non plane, plusieurs angles de réfraction du faisceau ultra- sons dans la pièce, des examens répétés avec des traducteurs non repérés ou usés, est à l'origine d'un manque de fiabilité et de reproductibilité dans la détection et la caractérisation d'indi- cations. Le manque de reproductibilité entre des caractéristiques de palpeurs comme par exemple: la sensibilité, le spectre de fréquence, l'amortissement, le pouvoir de résolution, l'impédance aowustique, la répartition de la pression acoustique dans le faisceau ultra-sonore, est un handicapspour la fiabilité de l'ex- amen non destructif, notamment, lorsque un ou des examen(s) répété(s) met(tent) en évidence une ou des indication(s) qui est ou (sont) à la limite d'un ou de seuil(s) d9acceptation,ou lorsque les caractéristiques d'une ou plusieurs indication(s) est ou (sont)=suivie(s) dans le temps en vue d'établir l'apparition ou la propagation éventuelle de défauts. Il existe, d'une part, des traducteurs pour lesquels il est possible de remplacer le sabot en conservant la partie du traducteur contenant la ou les pastilles piezoélectriques oscillateurs, et,d'autre part, des palpeurs pour lesquels il est possible de faire varier l'orientation des éléments piezoélec- triques. Ces moyens ne permettent pas de répondre de façon satisfaisante aux inconvénients cités, la présente invention se propose de contribuer à leur résolution0 L'invention consiste à rendre interchangeable une partie * guide des ondes ultra-sons de la partie contenant le ou (les) élément (s) piezoélectrique(s) oscillateur(s) plan (s) et à émetteur-récepteur séparés; la position angulaire variable de -3 - la partie contenant le(ou les) élément(s) piezoélectrique(s) dans la partie guide des ondes ultrasons permet plusieurs angles d'incidence du faisceau ultra-sons; le remplacement de la partie guide des ondes ultra-sons par une autre adaptée, par exemple, à la géométrie de la surface, à l'accessibilité, à la localisation de la zone à examiner, permet l'examen de la pièce,à élément (s) piezoélectrique(s) constant-(s). Suivant une particularité de l'invention, le (ou les) élément(s) piezoélectrique(s) est (ou sont) de forme convexe ou concave. Suivant une autre particularité de l'invention, le (ou les) élément(s) piezoélectrique(s) est (ou sont) émetteur(s), récepteur(s), émetteur(s)récepteur(s) combiné(s), émetteur(s) et récepteur(s). Suivant une autre particularité de l'invention, la partie guide des ondes ultra-sons possède plusieurs parties contenant le (ou les) -élément (s) piezoélectrique(s); cell-es-ei pouvant prendre une position angulaire variable dans la partie guide des ondes ultra-sons Suivant une autre particularité de l'invention, la partie guide des ondes ultra-sons peut comporter une ou plusieurs faces de sondage de géométrie identique ou non. Suivant une autre particularité de l'inventions la partie guide des ondes ultra-sons peut être un liquide contenu dans un boitier approprié. Suivant une autre particularité de l'invention, il est possible d'utiliser la même partie guide des ondes ultra-sons en changeant la partie comprenant le (ou les) élément(s) piezoélec- trique(s) oscillateur(s). Suivant une autre particularité de l'invention, un ou plusieurs guide(s) des ondes ultra-sons est ( ou sont) rajouté(s) entre une face du palpeur et la face de sondage de la pièce à examiner. Suivant une autre particularité de l'invention, un mécanisme d'entrainement peut faire varier l'orientation des éléments piezoélectriques par rapport à un guide des ondes ultra- sons. Suivant une autre particularité de l'invention, le traducteur travaille en immersion. -4 - Des formes d'exécution de l invention sont représentées sur les dessins et sont décrites ci-dessous à l'aide de ces figures. La figure 1 est une vue de la partie cylindrique du traducteur contenant les éléments piezoélectriques oscillateurs (1) émetteur et récepteur dans ce cas particulier9 munie d'une séparation acoustique (2). La figure 2 est une vue d'un exemple de boitier guide d'ondes dans laquelle la partie cylindrique précédemment décrite vient s'encastrer et prendre une orientation variable ou définie par rapport à la surface en contact (3). Ce boitier est également séparé par une séparation acoustique (4),dans ce cas particulier, et permet l'utilisation de quatre faces de sondage. La transmission des ondes ultra-sons, entre la partie cylindrique de ce cas par- ticulier et le boitier, est assurée par un couplant approprié comme par exemple de l'huile. Il en est de même pour la trans- mission entre le boitier et la pièce à examiner. La figure 3 montre un autre boitier (5) dans lequel la même partie cylindrique que celle présentée figure 1 peut s'en- castrer et s'orienter; ce boitier a une géométrie adaptée à une accessibilité d'une zone à examiner spécifique. La figure 4 montre un autre boitier guide d'ondes (6) dont les deux faces de sondage (7) et (8) sont adaptées, dans ce cas particulier, à une forme non plane de la pièce à examiner. La figure 5 montre un autre boîtier guide d'ondes o l'adaptation du palpeur à la géométrie de la surface de sondage est obtenue en rapportant une partie complémentaire guide d'ondes (9). L'adaptation du palpeur à une zone spécifique à examiner peut être obtenue dans ce cas particulier, en adjoignant au palpeur une partie (10) afin d'adapter la distance des éléments piezo- électriques à la zone à examiner. La transmission des ondes, entre les parties guide d'ondes,est assurée par un couplant approprié, comme de l'huile par exemple. La figure 6 montre une autre partie guide d'ondes (11) présentant quatre faces de sondage (12), (13), (14),et (15); la localisation décentrée de la partie cylindrique contenant les éléments piezoélectriques permet -suivant la face de sondage uti- lisée- d'avoir la meilleuresensibilité pour une zone à examiner donnée. La figure 7 montre un traducteur présentant, dans un cas particulier, deux parties cylindriques (16) et (17) contenant respectivement un élément piezoélectrique émetteur et un récepteur. -5 REVENDICATIONS 1) Traducteur à ultra-sons pour le contrôle au moyen d'impulsions ultrasonores de matériaux comme ceux constitutifs, par exemple, de composants sous pression, de liaisons obtenues, par exemple,par fusion locale, par placage, par collage, carac- térisé par le fait que la partie guide des ondes ultra-sons est interchangeable de la partie contenant les éléments piezoélec- triques plans à émetteur-récepteur séparés, cette dernière pouvant prendre une position variable dans la partie guide des ondes ultra-sons; la transmission des ondes ultra-sons entre les parties est assurée par un couplant approprié comme de l'huile par exemple. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le (ou les) élément(s) piezoélectrique(s) oscil- lateur(s) est ( ou sont): émetteur simple, récepteur simple, émetteur et récepteur distincts, de forme(s) plane(s), convexe(s) ou concave(s). 3) Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé par le fait que la partie guide des ondes ultra-sons possède plusieurs parties contenant la (ou les) élément(s) pie- zoélectrique(s); celles-ci pouvant prendre une position angulaire variable dans la partie guide des ondes ultra-sons. 4) Diàpositif suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la partie guides des ondes ultra- sons peut comporter plusieurs faces de sondage de géométrie identique ou non et que les distances aux faces de sondage peuvent être différentes. ) Dispositif suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'on rapporte un ou plusieurs guides des ondes ultra-sons. 6) Dispositif suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la modification de l'orientation de la (ou les) partie(s) contenant la (ou les) élément(s) piezo- électrique(s) par rapport à un guide des ondes ultra-sons est obtenue par un ou plusieurs mécanismes d'entrainement.