Brevet FR2678195A1 — publié le 19921231

La présente invention est relative à un procédé de traitement inductif de pièces métalliques notamment en acier, soit fissurées, soit susceptibles de le devenir. Il s'agit donc, soit d'un traitement de "réparation si la fissure préexiste, afin de retarder sa propagation, soit d'un traitement préventif pour empêcher qu'elle apparaisse. Jusqu'à présent, lorsque des défauts sont détectés dans une pièce métallique, on répare habituellement la zone défectueuse par usinage et rechargement par soudage. Ces techniques présentent l'inconvénient d'etre longues et coûteuses. De plus, elles peuvent être elles mêmes génératrices de nouveaux défauts. Par ailleurs, lorsqu'un défaut a été détecté, il est souvent souhaitable d'en limiter au maximum la propagation ultérieure en fatigue afin, soit de garantir que la structure métallique fissurée présente un degré de sécurité satisfaisant jusqu'à une réparation ultérieure, soit de prolonger la durée de vie de la pièce jusqu'à sa ruine complète. L'invention a donc pour but de proposer un procédé de traitement inductif local de pièces métalliques qui soit plus commode et rapide à mettre en oeuvre que les procédés précités d'usinage et soudage. Conformément au procédé visé par l'invention, on chauffe localement la surface métallique au moyen d'un inducteur de manière à porter la température locale à au moins 200"C, pour permettre la création dans la pièce de contraintes nécessaires au blocage d'une fissure existante ou potentielle à cet endroit ou à son voisinage immédiat. Suivant un mode de réalisation préféré de ce procédé, on positionne l'inducteur à l'aplomb des zones voisines de chaque extrémité de la zone présentant une fissure existante ou potentielle. L'invention sera maintenant décrite en référence à la figure unique annexée qui en illustre un mode de réalisation non limitatif. La figure unique est une vue en perspective d'une pièce métallique présentant une fissure et d'une bobine d'induction d'un appareil de chauffage local inductif de la surface de la zone fissurée. On voit à la figure I une pièce 1 à profil en T qui présente une fissure 2 de fatigue (ou plus généralement un défaut), ainsi qu'une bobine d'induction 3 d'un appareil inducteur haute fréquence. La bobine 3 est positionnée à l'aplomb de l'une des deux extrémités de la fissure 2,ou plus précisément comme représenté, à l'aplomb de l'une des deux zones 2a contigües aux extrémités de la fissure. Cette bobine a son axe placé à une distance d appropriée pour permettre un chauffage localisé de la zone 2a voisine de l'extrémité de la fissure. L'axe de la bobine 3 est donc perpendiculaire à la surface 2a à traiter. L'inducteur comportant la bobine 3, de puissance appropriée, est piloté par un générateur haute fréquence d'un type connu en soi, par exemple celui commercialisé sous la marque "CELES", qui ajuste automatiquement la fréquence en fonction du couplage à la pièce 1. L'un des éléments qui définissent le couplage est la distance d entre la surface de la pièce 1 et la bobine 3. Pour bloquer la propagation des extrémités de la fissure 2 dans l'ensemble de la pièce 1, on procède de la manière suivante : on chauffe localement la surface métallique à traiter, à savoir soit la région centrale de la fissure 2, soit successivement chacune des deux zones 2a contigües aux extrémités de la fissure 2, en positionnant la bobine 3 à l'aplomb de la surface trai tée. On chauffe ainsi localement ces surfaces par l'inducteur afin de porter la température locale à au moins 200 C, par exemple 250 à 300 C environ, pendant une durée ajustée pour que la masse de la pièce 1 environnant la zone traitée ne soit pas elle-même chauffée par conduction et participe donc au refroidissement de la zone chauffée.On laisse ensuite refroidir naturellement la pièce 1, grâce à cette masse environnante, ce qui créé dans la zone centrale de la fissure 2 ou au voisinage de ses extrémités, un champ de contraintes de compression dans la structure métallique, capable de bloquer ultérieurement la propagation du défaut dans la masse. On comprend donc que le chauffage doit être localisé à la surface à traiter, ne doit pas être trop lent ni prolongé afin d'éviter l'échauffement de la masse qui entoure la zone à traiter, et que de plus ce chauffage ne doit pas être trop intense afin qu'il ne risque pas de modifier la structure métallurgique de la zone à traiter. Toutes ces conditions étant réalisées par un choix judicieux des divers paramètres opérationnels, le refroidissement naturel consécutif crée dans la zone traitée les contraintes de compression recherchées. La distance d entre l'inducteur et la surface de la zone traitée doit être comprise entre 0 et 20mm environ, et la durée du chauffage, donc de la montée en température, doit être comprise entre 0 et environ 6 minutes. A titre d'exemple numérique indicatif non limitatif, pour un inducteur d'une puissance de 2OkVA, une distance d = 12mm et une intensité dans l'inducteur de 4,5 Ampères, sous une tension de 3,5 kVJ la fréquence utilisée a été de 230kHz. L'intensité du courant peut être de l'ordre de 2 à 10 Ampères. Le temps de chauffage peut être très faible, si la puissance développée est suffisante, donc si l'intensité du courant est suffisante pour chauffer la surface métallique visée. Si La distance d est très faible ou nulle, il convient de prévenir les arcages (formation d'arcs électriques) en interposant une couche de diélectrique, par exemple du mica, entre la surface traitée et l'inducteur. Au-delà de 20mm environ, le couplage devient insuffisant, de même que la localisation précise de l'action de l'inducteur sur la surface de la pièce. Il est possible de prévenir l'apparition d'une fissure de fatigue dans la pièce 1 en traitant comme décrit ci-dessus, soit successivement les deux extrémités de la zone fragilisée repérée, soit sa zone centrale. Les essais ont en effet montré que si l'on place l'inducteur de manière différente de celle décrite cidessus par rapport à l'emplacement de la fissure existante ou potentielle, aucun effet favorable n'est observé, la fissure progressant de façon identique avant et après traitement. Cela signifie que le défaut traité ne se trouve pas alors soumis à une contrainte de compression résiduelle. Les résultats obtenus sont plus ou moins importants en fonction du champ des contraintes créées, c'est-à-dire en fonction des paramètres du chauffage et de la composition de la pièce métallique. De plus, lorsqu'il existe la possibilité de réglage de la fréquence sur le générateur, il est recommandé de choisir des fréquences d'autant plus élevées que les défauts détectés sont superficiels, car la profondeur chauffée varie en raison inverse de la fréquence. A titre d'exemple, une fréquence choisie dans la gamme 100 à 400kHz convient dans de nombreux cas. REVENDICATIONS l. Procédé de traitement inductif de pièces métalliques (1) notamment en acier, soit fissurées, soit susceptibles de le devenir, caractérisé en ce qu'on chauffe localement la surface métallique (2a) fissurée ou susceptible de l'être au moyen d'un inducteur (3), de manière à porter la température locale à au moins 2000C pour permettre la création dans la pièce de contraintes de compression assurant le blocage d'une fissure existante (2) ou potentielle à cet endroit ou à son voisinage immédiat. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on positionne l'inducteur (3) à l'aplomb des zones (2a) voisines de chaque extrémité de la fissure (2) existante ou potentielle. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on positionne l'inducteur (3) à l'aplomb de la région centrale de la zone présentant une fissure existante (2) ou potentielle. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on règle la distance (d) entre l'inducteur (3) et la surface de la zone traitée, entre O et 20mm environ. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu on chauffe ladite surface métallique pendant une durée comprise entre O et environ 6 minutes.