Brevet FR2674958A1 — publié le 19921009

"Procédé et installation de mesure non destructive de la masse volumique d'une pièce en un polymère alvéolaire La présente invention concerne un procédé de mesure non destructive de la masse volumique d'une pièce en un polymère alvéolaire, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans la fabrication des pièces en un matériau alvéolaire et notamment un polymère alvéolaire tel que du polystyrène (PSE) ou du polyméthyl méthacrylate (PMMA), il est nécessaire de vérifier l'homogénéité de la matière. Cela est notamment très important pour les pièces constituant des modèles perdus pour la fonderie. En effet, de tels modèles perdus doivent avoir une très grande homogénéité de densité ou, du moins, une bonne reproductibilité de la répartition de la densité. Actuellement, pour faire les contrôles de l'homogénéité et de la densité des modèles perdus de fonderie, on procède suivant un principe destructif. On découpe tout d'abord un échantillon dans les zones de la pièce à contrôler ou zones test ; ces zones correspondent, par exemple, aux points d'injection, là où la masse volumique est généralement la plus élevée ; on fait également des vérifications en d'autres parties du modèle, par exemple à l'endroit où l'épaisseur est très faible ; à titre d'information, comme faibles épaisseurs pour des pièces constituant des moules perdus de fonderie, on a des épaisseurs de l'ordre de 4 à 6 mm. Pour déterminer la masse volumique à partir d'un morceau d'échantillon découpé, on procède selon la technique usuelle de mesure de la masse volumique - on pèse l'échantillon, - on mesure le volume de l'échantillon en utilisant le principe d'Archimède, - on détermine le rapport poids/volume, c'est-à-dire la masse volumique. Ce procédé de mesure connu a l'inconvénient très grave d'être destructeur : il faut sacrifier la pièce mesurée. Dans certains cas, cette destruction n'est pas gênante ; elle correspond néanmoins à la destruction d'une pièce c'est-à-dire que cela diminue le rendement de la fabrication. De plus, cela interrompt le rythme de fabrication. Dans le cas de pièces fabriquées en petit nombre, le coût de la mesure destructive est important. Enfin, ce procédé ne permet pas une vérification à la défilée ; sur un ensemble de pièces identiques, sortant du poste de fabrication, il faut prélever des échantillons représentatifs statistiquement pour en déterminer la masse volumique. Dans les cas précis où l'homogénéité ou la précision de la masse volumique est très importante, nécessitant l'analyse d'un nombre important d'échantillons, cela se répercute de manière non négligeable sur le coût de la fabrication à la fois à cause du temps nécessaire pour faire ces analyses que pour la rupture du rythme et, enfin, la destruction d'une proportion non négligeable de pièces qui ne sont plus récupérables. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un procédé et une installation de mesure non destructive de la masse volumique d'une pièce en un matériau alvéolaire notamment un polymère expansé, de manière à permettre une détermination rapide et précise de la masse volumique sans destruction de la pièce et permettant notamment une vérification à la défilée. A cet effet, l'invention concerne un procédé de mesure non destructive de la masse volumique d'une pièce en un polymère alvéolaire, procédé caractérisé en ce que - on expose la pièce à une source de rayonnement, - on détecte le rayonnement transmis à travers la pièce, - on compare ce rayonnement à des grandeurs d'étalonnage obtenues par l'exposition de pièces de masse volumique connues à cette même source de rayonnement, pour obtenir par comparaison, la valeur de la masse volumique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise une source de rayonnement béta. Le procédé selon l'invention permet, après avoir établi des courbes ou des tableaux d'étalonnage sur des pièces échantillons, de tracer ces courbes et de s'y référer pour traduire directement la quantité de rayonnement absorbée (ou son complément, c'est-àdire la quantité de rayonnement transmise) en une valeur de densité. L'analyse de pièce est une analyse non destructive puisque la pièce est simplement exposée à un rayonnement. Cette exposition est très courte, ce qui se traduit par une très grande rapidité d'analyse due également à la suppression des opérations classiques de détermination d'une masse volumique. Cette rapidité d'analyse permet de corriger très rapidement le procédé de fabrication et de réduire, le cas échéant, le nombre de pièces non conformes. Ce procédé peut s'appliquer sur une série de pièces de formes différentes, identifiées chacune, et qui, par exemple, défilent en sortie d'une ou plusieurs presses à injecter. La présente invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend - un ensemble d'analyse formé d'une source de rayonnement, d'un détecteur de rayonnement, un emplacement d'analyse entre la source et le détecteur pour recevoir la pièce à analyser, - un ensemble d'exploitation comprenant une unité de calcul recevant le signal de détection et ayant en mémoire des informations d'étalonnage préalable pour comparer les signaux de détection à ces signaux d'étalonnage et en déduire la masse volumique de la pièce analysée. Suivant une autre caractéristique de 1 invention, la source de rayonnement est une source de rayonnement béta. Suivant une autre caractéristique de 1 invention, la source de rayonnement est portée par un moyen de liaison réglable portant également le détecteur, l'ensemble étant susceptible de se relever ou de s'abaisser pour venir à cheval sur une pièce à analyser. Cet ensemble d'analyse, formé d'une source et d'un détecteur, est monté non seulement de manière réglable pour modifier l'écartement en fonction de la forme de la pièce à analyser, mais aussi de manière relevable pour pouvoir être installée par exemple sur un chemin de défilement de pièces à contrôler. L'ensemble d'analyse monté mobile, par exemple en translation verticale, peut ainsi venir à cheval sur une paroi de pièce en défilement pour faire une analyse à la volée, sans qu'il ne soit nécessaire d'enlever la pièce. La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide de la description suivante faite notamment en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma-bloc d'une installation de mesure non destructive de la masse volumique d'une pièce en polymère alvéolaire, - la figure 2 montre un exemple de mesure au niveau de la paroi d'une pièce creuse. La présente invention concerne un procédé de mesure non destructive de la masse volumique d'un matériau alvéolaire et, notamment, d'un polymère alvéolaire tel que du polystyrène ou du polyméthyl méthacrylate (PSE, PMMA). Selon l'invention, le procédé consiste à exposer la pièce, totalement ou partiellement, à une source de rayonnement de type rayonnement béta. On détecte le rayonnement transmis à travers la pièce, c'est-à-dire le rayonnement non absorbé et on compare le rayonnement ainsi reçu à une courbe d'étalonnage. Cette courbe a été préalablement établie sur des pièces de même nature chimique ou plus généralement de même composition mais d'épaisseurs différentes. Cela permet de déduire la masse volumique locale de la pièce. Selon la précision à obtenir pour la masse volumique, on peut faire sur une même pièce plusieurs mesures de masse volumique et déterminer la masse à retenir ou la moyenne en procédant à un calcul statistique. Cette mesure non destructive peut se faire, soit de manière discontinue sur un produit unique soit à la défilée sur les pièces sortant d'un ou plusieurs moules de fabrication. Lorsque les pièces sont identiques, l'analyse ne pose aucun problème. Par contre, lorsque les pièces sont différentes, il faut que l'on puisse reconnaître la pièce pour utiliser la courbe d'étalonnage correspondant à ce type de pièce. Cette reconnaissance peut se faire suivant la valeur de l'absorption si ces absorptions sont très différentes d'un type de pièce à l'autre ; cette reconnaissance peut également se faire par introduction manuelle par l'opérateur de la nature de la pièce. Enfin, la pièce peut elle-même être identifiée automatiquement. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus est représentée sous la forme d'un schéma-bloc dans la figure 1. Cette installation se compose d'un ensemble d'analyse 1 et d'un ensemble d'exploitation 2. L'ensemble d'analyse 1 comprend une source de rayonnement 3 placée dans son support 4 qui forme en même temps un cache. La source est de préférence une source de rayonnement béta telle qu'une source de 137Cs. La source 3 est placée, par exemple, sur l'axe X-X en regard d'un détecteur 5 par exemple un détecteur de rayonnement, tel qu'un détecteur de type Geiger-Muller. L'intervalle qui sépare la source 3 et le détecteur 5 correspond à une distance prédéterminée, par exemple de l'ordre de 60 mm. Sur cette distance prédéterminée, on a fixé un emplacement d'analyse 6 et il faut y placer la pièce (non représentée car elle s'identifie avec cet emplacement dans le dessin simplifié) pour permettre une analyse reproductible. Dans le cas où le détecteur de rayonnement 5 est un compteur Geiger-Muller, la pièce est de préférence directement appliquée contre la fenêtre 7 de ce détecteur. Le détecteur 5 fournit un signal S correspondant au rayonnement transmis à travers la pièce se trouvant à l'emplacement 6. Ce signal S est transmis à l'unité de calcul 8 de l'ensemble d'exploitation 2. Cette unité de calcul compare le signal S aux signaux en mémoire qui correspondent aux différentes masses volumiques de produit. Puis, il fournit un signal d'identification S1 ou un signal de commande d'impression S2. Le signal d'identification S1 est, par exemple, fourni à un moniteur 9 qui l'affiche ou le signal S2 est fourni à une imprimante 10 qui établit un protocole d'analyse. L'unité de calcul 8 contient en mémoire les courbes d'étalonnage de pièces de masses volumiques différentes dans des matériaux différents. La figure 2 montre une réalisation possible de l'emplacement d'analyse avec la source 3 portée par l'extrémité d'un bras 20 dont la branche 21 (horizontale) est engagée de manière télescopique dans la branche 22 du bras de support 23 relié au détecteur 5. Cela permet de modifier de manière réglable (double flèche A) la distance D séparant la source du détecteur 5. Cette disposition en forme de U permet d'enjamber le passage des pièces entre la source 3 et le détecteur 5. Cette disposition peut également être montée mobile en translation verticale dans la direction de la double flèche B, de façon à introduire par exemple la source dans la cavité d'une pièce creuse représentée schématiquement par la pièce 24 et qui défile sur un chemin transporteur comme le chemin 11 de la figure 1 (flèche de défilement C). REVENDICATIONS 1) Procédé de mesure non destructive de la masse volumique d'une pièce en un polymère alvéolaire, caractérisé en ce que - on expose la pièce à une source de rayonnement, - on détecte le rayonnement transmis à travers la pièce, - on compare ce rayonnement à des grandeurs d'étalonnage obtenues par l'exposition de pièces de masse volumique connues à cette même source de rayonnement, pour obtenir par comparaison, la valeur de la masse volumique. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une source de rayonnement béta. 3) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend - un ensemble d'analyse (1) formé d'une source de rayonnement (3), d'un détecteur de rayonnement (5), un emplacement d'analyse (6) entre la source (3) et le détecteur (5) pour recevoir la pièce à analyser, - un ensemble d'exploitation (2) comprenant une unité de calcul (8) recevant le signal de détection (S) et ayant en mémoire des informations d'étalonnage préalable pour comparer les signaux de détection à ces signaux d'étalonnage et en déduire la masse volumique de la pièce analysée. 4) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la source de rayonnement (3) est une source de rayonnement béta. 5) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la source de rayonnement (3) est portée par un moyen de liaison réglable (20, 21, 22, 23) portant également le détecteur (5), l'ensemble étant susceptible de se relever ou de s'abaisser pour venir à cheval sur une pièce à analyser.