Brevet FR2589241A3 — publié le 19870430

FR 2589241 A3 19870430 FR 8515839 A 19851025 PROCEDE POUR DETECTER UNE ANISOTROPIE QUELCONQUE DANS UN MATéRIAU FACONNE La présente invention1 qui se situe dans le domaine général du contrôle non destructif de la matière7 se rapporte à la détection d'anisotropie éventuelle dans un matériau façonné ou en cours de façonnage. En particulier, mais non limitativement, l'invention concerne la détection d'une texture de laminage dans les tôles d'acier laminées ou en fin de laminage. Dans la suite, on ne considèrera que ce type d'anisotropie, étant entendu qu'il ne s'agit que d'un exemple et que l'invention peut s'appliquer à la caractérisation d'une anisotropie quelconque : texture de laminage, contraintes résiduelles, etc. La présence d'une texture que l'on peut déceler dans les tôles d'acier laminées, révèle le plus souvent que le schéma de laminage n'a pas été correctement respecté et notamment que ces tôles, au moins localement, n'ont pas été laminées dans les plages de températures consignées. A l'heure actuelle, on ne dispose pas, à la connaissance des inventeurs, de moyens d'investigation non destructifs permettant de détecter une telle anisotropie en fin de laminage, de sorte que l'on ne peut pas vérifier si celui-ci est ou non conduit selon le schéma voulu et donc apporter des corrections aux laminages suivants. La présente invention a pour but de répondre à ce besoin. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour détecter une anisotropie dans un matériau façonnéltelle qu'une texture de laminage dans une tôle d'acier, caractérisé en ce qu'il consiste à émettre dans la tôle une onde ultrasonore transversale normale à la surface de la tôle et polarisée dans un plan faisant un angle non nul, et de préférence voisin de 450, avec la direction de laminage sur la tôle, à recueillir au cours du temps l'amplitude de l'onde reémise par la tôle, et à déduire de la configuration temporelle de cette onde que la portion de la tôle soumise à l'onde incidente présente ou non une texture, le critère étant que l'onde reémise recueillie présente un pic d'amplitude lorsque ladite portion de la tôle est isotrope et deux pics plus ou moins décalés dans le temps, si cette portion de tôle est anisotrope. On rappelle, à toutes fins utiles, que les ondes transversales, en particulier les ondes ultrasonores dont il est question ici, sont des ondes, dites de cisaillement dans lesquelles, lorsqu'elles sont appliquées à un matériau, les éléments de ce matériau vibrent dans un plan orthogonal à la direction de propagation de l'onde. Ce mouvement ayant une symétrie plane, ces ondes ont donc un plan de polarisation. On les distingue des ondes longitudinales, ou de compression dans lesquelles les mouvements des particules élémentaires du matériau sont parallèles à la direction de propagation de tonde. Le mouvement des particules ayant dans ce cas une symétrie axiale, ces ondes longitudinales ont donc un axe de polarisation. Comme on l'aura sans doute compris, l'invention repose sur le fait qu'en cas d'anisotropie, la propagation d'une onde ultrasonore transversale, normale à la surface du produit examiné, présente des vitesses différentes selon le plan de polarisation de l'onde et les autres directions de propagatiofl de celle-ci dans le matériau, et en particulier la direction de laminage dans le cas d'une tôle laminée. Plus précisément, dans le cas de produits laminés en acier, si ceux-ci sont laminés à une température inférieure à la température de transformation A 3, on observe des diffé r rences notables sur les vitesses d'ondes transversales se propageant, dans une même direction (sens travers court par exemple), suivant deux plans de polarisation différents : le plan parallèle à la direction de laminage et un plan perpendiculaire à la direction de laminage. Cela apparaît clairement sur les figures 1,2 et 3 de la planche unique annexée représentant respectivement les tracés des amplitudes des ondes ultrasonores recueillis sur une tôle d'acier laminée de 2 cm d'épaisseur et présentant une texture de laminage en rives. Le tracé de la figure 1 montre ltécho recueilli lorsque le plan de polarisation de l'onde ultrasonore émise est confondu avec le plan de laminage. L'énergie A de l'onde se propage dans ce plan à une vitesse V1 calculée à partir de l'écart de temps notéAF entre deux émissions successives et correspondant à un parcours de l'onde égai à deux fois l'épaisseur de la tôle examinée. Le tracé de la figure 2 a été recueilli alors que le plan de polarisation de l'onde est perpendiculaire à la direction de laminage. Dans ce cas, l'onde s'est propagée avec une vitesse V2, inférieure à V1 et calculée à partir de l'écart de temps noté tb2 2 entre deux émissions successives. Lorsque le plan de polarisation de l'onde est orienté à 450 par rapport à l'axe de laminage, l'onde ultrasonore, comme le montre clairement la figure 3, se dédouble : une partie de l'énergie A se propage à la vitesse V1 et l'autre partie se propage à la vitesse plus réduite V2. La présence de cetté différence entre V1 et V2 est révélatrice de l'existence d'une anisiotropie, qui, en l'espèce, est la texture de laminage. L'écart entre les valeurs de V1 et de V2 peut, si on le souhaite, être mis à profit pour quantifier le degré d'anisiotropie. Grâce au procédé selon l'invention, on dispose mainte nant d'un moyen simple et efficace pour vérifier le respect du schéma de laminage et pour apporter au laminage en cours les corrections éventuellement nécessaires ou souhaitées. Les travaux effectués par les inventeurs ont montré que la résolution des deux pics caractérisant les vitesses diffé rentes de propagation de l'onde en présence d'une anisotropie était optimale lorsque le plan de polarisation de l'onde inci dente formait un angle de 450 avec la direction du laminage sur la tôle. Ces mêmes travaux ont montré qu'en deçà de 150 et au-delà de 750, il devenait difficile de discerner l'existence des deux pics. Les parties terminales (queue et tete) d'un matériau métallique en cours de laminage sont généralement plus froides que le reste. C'est dans ces parties que risquent de se déve lopper des anomalies d'anisotropie entraînant des variations de caractéristiques mécaniques qui nécessitent parfois un chu tage. Pour se faire, on sectionne en tête et en queue des por tions de longueurs souvent plus grandes que ce qui serait néces saire, ce qui entraine des pertes de matière importantes. Dans une applications avantageuse, l'invention permet d'optimiser le chutage en fin de laminage, en procédant d'abord à une détection d'anisotropie en tête et en queue, comme indiqué auparavant, puis à réaliser le chutage Si, en cas de variation d'anisotropie, l'écart de temps séparant les émissions des deux pics successifs est supérieur à une valeur de consigne représentative du degré d'anisotropie maximum admissible que l'on se donne. En choisissant convenablement une telle valeur de consigne, on peut donc chuter les seules parties qui présentent une texture anisotropique hors tolérance. On indique que, dans les essais effectués par les inventeurs, l'onde ultrasonore polarisée, appliquée au matériau métallique sous une fréquence de 5 MHz, était engendrée par un émet teur - récepteur disponible sur le marché sous la marque "PANA METRICS" (série V). Cet appareil a été placé au-dessus de la face supérieure d'une tôle d'acier en fin de laminage ayant une épaisseur de 20 mm On peut aussi utiliser tout autre moyen permettant de générer et de recevoir des ondes transversales polarisées et en particulier des générateurs électro-magnéto-acoustiques. On précise également que le procédé de détection d'anisotropie selon l'invention est préférentiellement applicable aux tôles fortes (épaisseurs supérieures ou égales à 5 mm). Elle peut aussi être appliquée aux tôles moyennes et minces pour autant que l'on utilise un appareillage ayant une fréquence de travail suffisante pour que l'on puisse évaluer l'écart entre les deux pics apparaissant en cas d'anisotropie. On notera enfin, qu'en ce qui concerne la mesure de cet écart, la méthode selon l'invention pourra avantageusement faire appel aux techniques de calcul numérique par microprocesseur après numérisation des signaux recueillis. REVENDICATIONS 1. Procédé pour détecter une anisotropie quelconque dans un matériau façonné, telle qu'une texture de laminage dans une tôle d'acier, caractérisé en ce qu'il consiste à émettre dans le matériau une onde ultrasonore transversale, normale à la surface dudit matériau et polarisée dans un plan faisant un angle non nul avec la direction de laminage du matériau, à recueillir au cours du temps l'amplitude de l'onde reémise par ledit matériau et à déduire de la configuration temporelle de cette onde que la portion de la tôle soumise à l'onde incidente présente ou non une anisotropie, le critère étant que l'onde recueillie présente un pic d'amplitude lorsque ladite portion du matériau est isotrope et deux pics plus ou moins décalés si cette portion comporte une anisotropie. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le plan de polarisation de l'onde incidente forme un angle compris entre 15 et 750 avec la direction de laminage. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit angle présente une valeur de 450 environ. 4. Application du procédé selon la revendication 1 au chutage d'extrémités des tôles en fin de laminage, caractérisé en ce que l'on réalise le chutage lorsque, en cas de variation d'anisotropie, l'écart de temps séparant les émissions des deux pics successifs d'amplitude est supérieur à une valeur de consigne représentative du degré maximal d'anisotropie admissible.