Brevet FR2564202A1 — publié le 19851115

La présente invention concerne un procédé et une installation de détection et de contrôle de la profondeur des fissures débouchantes dans une pièce en service, notamment des fissures des moyeux de roues à l'aide d'une sonde (émetteur-récepteur) à ultrasons en ondes transversales, telle qu'un palpeur d'angle. Un tel procédé et une telle installation déjà connus sont utilisés dans différents domaines en particulier pour contrôler les fissures débouchantes qui peuvent se produire dans les moyeux de roues de matériel roulant sur rail Ce procédé est intéressant car il permet de détecter l'existence d'une fissure. Malheureusement, il ne permet pas de connaître l'importance de la fissure débouchante. Dans certains cas, l'écho du signal d'ultrasons fourni par l'émetteur peut être une indication de l'importance de la fissure En effet, plus l'écho est important et plus la fissure est importante puisque l'interface au niveau de la fissure renvoie un écho du signal. Toutefois, cette mesure est extrêmement imprécise. Aussi par mesure de sécurité met-on au rebut des moyeux de roues qui ne présentent qu'une fissure extrêmement faible sans aucun risque à ce moment. Cela se traduit par un coût d'entretien extrêmement important du matériel et surtout non justifié par des considérations de sécurité. La présente invention se propose de créer un procédé et une installation permettant de détecter et de contrOler de façon précise la présence et la profondeur de fissures débouchantes dans des pièces notamment dans les moyeux de roues, pour pouvoir suivre l'évolution des fissures et ne mettre les pièces au rebut que lorsqu'elles présentent réellement un danger pour l'utilisateur. A cet effet, l'invention concerne un procédé de type ci-dessus, caractérisé en ce qu'on réalise une pièce-étalon, en tous points identiques a la pièce a vérifier, on usine dans cette-pièce-étalon une série de fentes avant des Profondeurs différentes et déterminées, ces fentes étant orientées dans la Diece-étalon suivant l'orientation présumée des éventuelles fissures a détecter dans la pièce à vérifier, on analyse chaque piece a vérifier à l'aide d'une sonde à ultrasons a ondes transversales et on compare le signal de la sonde provenant de la pièce à vérifier aux différents signaux fournis par une sonde appliquée aux fentes de la pièce-étalon. Le procédé selon l'invention permet d'effectuer une détection et un contr6le extrêmement précis de la fissure qui apparaît dans une piece par comparaison avec les fissures de la pièce-étalon. La précision de la détection dépend en fait du nombre de fentes réalisées et de l'éche- lonnement des profondeurs dans la pièce-étalon, simulant des fissures de profondeurs différentes. Ce procédé permet aussi de tenir un fichier précis des pièces sous contrôle, de voir leur évolution et de les mettre au rebut lorsque la fissure atteint une valeur critique. Un examen pratique de l'application du procédé et de l'installation à la surveillance de moyeux de roues de véhicules du métropolitain de Paris permettrait de faire une économie très importante des moyeux de rechange. Suivant une autre caractéristique, on détecte la pièce-étalon et la pièce à vérifier à l'aide de la même sonde à ultrasons. Suivant une autre caractéristique, on détecte les fentes usinées dans les différentes pièces étalons à l'aide d'une sonde à ultrasons et on établit des courbes ou des graphiques des signaux. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, cette installation étant caractérisée en ce quille se compose d'au moins une sonde à ultrasons pour détecter la pièce à contrôler ainsi que la pièce-étalon et un poste central de traitement commandant les sondes et recevant les signaux des sondes pour les comparer, ainsi qu'une mémoire pour enregistrer les signaux de la ou des pièces étalon et un moyen de comparaison pour comparer les signaux S1. Si. 5n des pièces-étalon et le signal SD de la pièce vérifiée. Cette installation permet d'automatiser le contrôle des pièces une fois les données introduites dans la mémoire de l'ordinateur d'un système central ou d'un micro-ordinateur particulier à l'installation. Cela permet de multiplier les contrôles et d'augmenter leur précision et, par suite, de rentabiliser très rapidement l'installation en évitant les mises au rebut prématurées ou inutiles. L'installation permet également de tenir des fichiers précis du matériel et de l'état de celui-ci ou encore de faire des études sur la qualité des pièces. La présente invention sera décrite plus en détail à laide des dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est un schéma montrant la détection d'une fissure par des ultrasons, - La figure 2 est une vue schématique d'une pièceétalon. - La figure 3 est un schéma de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, - La figure 4 est un schéma d'un exemple d'une installa tion pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention La figure 1 montre une pièce 1 à détecter et vérifier. Cette pièce qui est par exemple un moyeu de roue, comporte un flasque 2. Une fissure 4 prend gUéneralement naissance à la~ jonction du flasque 2 et du corps 3, sous l'effet des chocs répétés exercés sur le flasquwe 2. Le but des procédés connus et du procédé de l'invention est de détecter la présence d'une fissure 4 et d'évaluer sa profondeur. La figure 1 montre également le détecteur à ultrasons 5 mis en place sur le flasque 2 pour diriger un faisceau 6 d'ultrasons vers la zone de l'eventuelle fissure 4 Selon les figures 2 et 3, le procédé de détection et de contrôle de la profondeur des fissures dans une pièce telles que les fissures des moyens de roues à l'aide d'une sonde à ultrasons consiste à réaliser une pièceétalon 10, par exemple en forme de moyeu, comportant un corps 11 et un flasque 12. Cette piece est~en~tous points exactement identique à la pièce a vérifier. Selon l'invention, on usine dans cette pièce et à l'endroit ou se forment les fissures dans la pièce à vérifier, une série de fentes F1, F2, F3, etc.... par exempl par électro-érosion. Ces fentes, réalisées avec des profondeurs croissantes, déterminées de façon précise, sont orientées dans la direction prévue de la fissure. Selon l'invention, on analyse la pièce-étalon en mettant le détecteur à ultrasons dans une position appropriée, sur la pièce pour détecter chaque fente Fl..Fi..Fn et noter l'amplitude du signal écho Sn. Si. Sn. Ces signaux peuvent être mis dans un tableau ou permettre le tracé d'une courbe. Une fois cet examen préalable terminé, on analyse la pièce à contrôler et on relève le signal correspondant à l'éventuelle fissure. En comparant ce signal aux signaux de détection de la pièce étalon, on peut déterminer la profondeur de la fissure, La figure 3 montre schématiquement la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Selon la figure 3, au cours d'une première étape 20, on réalise une pièce identique à la ou aux pièces à contrôler puis on usine des fentes de profondeurs différentes et d'orientations appropriées dans la pièce. On analyse la pièce-étalon pour recueillir les signaux Slb Si. son correspondant aux différentes fentes Fl.. Fi.. Fn. En parallèle ou après l'opération ci-dessus, on prend une pièce à contrôler 24 et on analyse cette pièce (25), ce qui donne un signal de détection SD. Au cours de la dernière étape 26, on compare le signal SD à la série des signaux Sl...Sn pour déterminer la profondeur de la fissure. Selon l'invention, on peut utiliser la même sonde à ultrasons pour analyser la pièce-étalon et pour analyser la pièce à contrôler. I1 est également possible d'utiliser deux sondes différentes travaillant en parallèle à condition que les caractéristiques des deux sondes se correspondent exactement. La figure 4 montre très schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé. Cette installation se compose d'une sonde 30 pour examines- la pièce 31 et d'une sonde 32 pour analyser la pièce étalon 33. Ces deux sondes 30, 32 sont reliées à un poste 34 comportant l'électronique de commande (micro-ordnateur) des sondes avec une mémoire. Pour contrôler la pièce 31 on procède comme suit On met en place la sonde 30 contre la pièce 31 et on déplace la sonde 32 devant les différentes fentes F1 de la pièce-étalon 33 jusqu'a ce que le poste central 34 indique l'identité entre les signaux des deux sondes 30, 32. Cette identité signifie que la sonde 32 a détecté une fente Fi qui correspond à la fissure 35 de la pièce 31 Une telle installation peut également fonctionner avec une seule sonde, les informations relatives à la pièceétalon ou aux diverses pièces-étalons étant au préalable enregistrées dans une mémoire. La présente invention s'applique notamment au contrôle des moyeux de roues ou matériel roulant ferroviaire ou analogue. c'est-à-dire au contrôle des organes de sécurité au cours d'une révision d'entretien. REVENDICATIONS 10) Procédé de détection et de contrôle de la profondeur des fissures d'une piece en service notamment des fissures débouchantes des moyeux de roues à l'aide d'une sonde à ultrasons, en ondes transversales, procédé caractérisé en ce qu'on réalise une pièce-étalon, en tous points identiques à la pièce à vérifier, on usine dans cette pièce-étalon une série de fentes Fl. . Fi..Fn ayant des profondeurs différentes et déterminées, ces fentes étant orientées dans la pièce-étalon suivant l'orien tation presumee des éventuelles fissures a détecter dans la pièce à vérifier1 on analyse chaque pièce a vérifier à l'aide d'une sonde à ultrasons à ondes transversales et on compare le signal de la sonde provenant de la pièce a vérifier aux différents signaux fournis par une sonde appliquée aux fentes de la pièce-étalon. 20)Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détecte la pièce-étalon et la pièce a vérifier a l'aide de la même sonde a ultrasons. 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détecte les fentes usinées dans les différentes pièces étalons à l'aide d'une sonde a ultrasons et on établit des courbes ou des graphiques des signaux. 40) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on usine les fentes Fl...Fi..;Fn par électro-érosion. 50) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle se compose d'au moins une sonde à ultrasons (30, pour détecter la pièce a contrôler (31) ainsi que la pièce étalon (33) et un poste central (34) de traitement commandant les sondes et recevant les signaux des sondes pour les comparer ainsi qu'une mémoire pour enregistrer les signaux de la ou des pièces-étalons et un moyen de comparaison pour comparer les sig Sl...Si...Sn des pièces-étalons et le signal SD de la pièce vér