Brevet FR2834793A1 — publié le 20030718

La présente invention concerne un dispositif pour tester par magnétoscope avec révélateur magnétique la présence de défauts longitudinaux dans des pièces ferro-magnétiques caractérisées par leur section et leur longueur. La présente invention concerne également, par son utilisation simultanée avec les techniques de magnétisation longitudinale couramment employées, un dispositif pour tester par magnétoscope avec révélateur magnétique, la présence de défauts d'une orientation quelconque dans une pièce ferro-magnétique Pour tester la présence de défauts sous-jacents et/ou débouchant à la surface de pièces ferro-magnétiques, on emploie couramment depuis des années une technique qui a fait ses preuves appelée magnétoscope. Cette technique consiste à faire passer dans la pièce un flux magnétique. Lorsque ce flux magnétique rencontre une discontinuité magnétique, par exemple une fissure ou une inclusion, perpendiculaire ou au moins avec un angle supérieur à 300 à sa direction de propagation, il se produit un champ de fuite au-dessus de la surface de la pièce. Ce champ de fuite attire les particules magnétiques d'un produit révélateur répartie à la surface de la pièce pour les concentrer aux endroits des défauts et en assurer ainsi la matérialisation. La valeur du champ magnétique tangentiel à mettre en jeu pour une bonne détection des défauts est définie dans les différentes normes relatives à chaque domaine d'application. Elle est en générale comprise entre 1500 et 10000A/m eff. Pour former une trace sur les défauts dans toutes les orientations, il faut ainsi créer dans la pièce au moins deux champs magnétiques orientés perpendiculairement. Plusieurs techniques sont couramment utilisées pour réaliser cette opération. On parle généralement d'une aimantation longitudinale lorsque celle-ci est appliquée parallèlement à la plus grande longueur ou à l'axe de la pièce et d'une aimantation transversale lorsque celle-ci est appliquée perpendiculairement à la plus grande longueur ou à l'axe de la pièce. L'aimantation longitudinale permet de mettre en évidence les défauts transversaux alors que l'aimantation transversale permet de mettre en évidence les défauts longitudinaux. Pour réaliser l'aimantation longitudinale, on utilise généralement un système de têtes magnétiques disposées aux deux extrémités de la pièce ou un solénoïde entourant la pièce. Pour réaliser l'aimantation transversale, on procède habituellement par passage de courant direct dans la pièce qui produit un champ magnétique circulaire autour de celle-ci. Ce second type d'aimantation pose cependant plusieurs problèmes. En premier lieu, pour permettre de compenser les chutes de tension dans les câbles qui relient la pièce au dispositif d'alimentation, on est obligé d'utiliser une tension d'alimentation relativement importante vis à vis de la tension réellement nécessaire aux extrémités de la pièce. Lorsque la pièce est mal serrée entre les électrodes d'arrivée et de sortie du courant, il se produit lors de l'établissement du courant, des arcs électriques importants qui ont pour conséquence de brûler les extrémités de la pièce, de risquer d'enflammer les supports liquides à base pétrole qui contiennent les particules magnétique et d'endommager les électrodes. Plus les électrodes sont endommagées, plus le phénomène risque de se produire. De plus, contrairement à une magnétisation longitudinale par solénoïdes où la pièce peut être au défilé pendant la magnétisation, l'aimantation transversale par passage de courant ne permet pas cette souplesse car la pièce à tester est reliée par des câbles de grosse section au dispositif d'alimentation. La combinaison d'une magnétisation longitudinale par tête magnétique ou solénoïde avec une magnétisation transversale par passage de courant est une technique très fiable et parmi les plus utilisées pour contrôler l'ensemble des défauts sur une pièce. Cependant, il est actuellement impossible d'effectuer un tel contrôle magnétoscopique sur des pièces au défilé ce qui permettrait pourtant d'augmenter les cadences. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il comporte en effet, selon une première caractéristique, un ou plusieurs circuits inducteurs formés d'une ou plusieurs spires conductrices ainsi qu'un circuit induit formé de la pièce à tester et d'un câble de retour permettant d'assurer une circulation du courant dans la pièce. Le ou les circuits inducteurs sont parcourus par un courant alternatif produit par un dispositif d'alimentation et qui génère un flux magnétique traversant la boucle du circuit induit et produisant dans la pièce à tester une circulation de courant. La position exacte de la pièce par rapport aux circuits inducteurs est à adapter en fonction de la géométrie et des dimensions de celle-ci de telle façon que le champ circulaire créé par le courant induit dans la pièce à tester soit le plus uniforme possible sur toute la circonférence de la pièce. L'utilisation d'un circuit induit pour assurer le passage de courant dans la pièce à tester permet ainsi un établissement naturel du courant sans imposer aux bornes de la pièce une forte tension d'alimentation qui provoque d'importants arcs électriques. De plus, le circuit induit composé de la pièce et du câble de retour est un ensemble autonome qui peut être mobile dans l'espace. Selon des modes particuliers de réalisation Le système peut être complété par un solénoïde ou par de traditionnelles têtes magnétiques alimentées simultanément ou consécutivement au dispositif d'aimantation transversale par courant induit précédemment décrit. Une alimentation simultanée avec un déphasage permet de produire sur la pièce un champ tournant balayant toutes les directions suivant une forme ellipsoïdale fonction du déphasage et permet donc de contrôler l'ensemble d'une pièce en une seule opération. - L'ensemble pièce à contrôler et câble de retour du courant, composant le circuit induit, peut être placé sur un support mobile ce qui permet de contrôler les pièces très rapidement par passage au défilé. Cette configuration peut également être complétée avec un solénoïde ou des têtes magnétiques avec entrefer pour permettre de contrôler complètement des pièces au défilé en une seule opération. - Le ou les circuits inducteurs peuvent être composés d'une seule spire formée d'un conducteur de forte section alimentée avec un fort courant sous une faible tension de sécurité ou d'un ensemble de spires formées d'un conducteur de plus faibles sections bobinées en série et alimentées par un courant plus faible sous une tension plus élevée telle que la tension réseau. - Le couplage magnétique entre le ou les circuits inducteurs et le circuit induit peut être amélioré en optimisant la forme des circuits inducteurs de telle sorte que ceux-ci passent le plus près possible des différents éléments du circuit induit tout en tenant compte des différentes contraintes mécaniques du système : forme de la pièce à tester, mobilité du circuit induit. Dans certains cas, un ou des noyaux magnétiques en tôle feuilletée orientés perpendiculairement à la boucle du circuit induit peuvent également être utilisés pour améliorer le couplage magnétique. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente, dans sa version de base avec deux circuits inducteurs, le dispositif de l'invention. La figure 2 représente les lignes de champ obtenues par simulation en vue de coupe dans un cas particulier La figure 3 représente, une optimisation possible du circuit inducteur pour améliorer le couplage inducteur-induit. La figure 4 représente l'utilisation simultanée du système de magnétisation transversale par courant induit avec un solénoïde et met en évidence la mobilité du circuit induit pour un contrôle au défilé. En référence à ces dessins, le dispositif comporte un ensemble de circuits inducteurs (la, lb) formés d'une ou plusieurs spires conductrices. Ces circuits inducteurs (la, lb) sont parcourus par un courant alternatif de même sens produit par le dispositif d'alimentation (4). La pièce ferro-magnétique à tester (2) est placée parallèlement à un des segments (lla, llb) des circuits inducteurs (la, lb), et un câble de retour (3) permet d'assurer la circulation du courant dans la pièce. Le câble de retour (3) est orienté de telle manière que le plan créé par la boucle composée par la pièce à tester (2) et le câble de retour (3) soient le plus possible parallèles au plan formé par les spires des circuits inducteurs (la, lb). De cette manière on assure un bon couplage entre les circuits inducteurs (la, lb) et le circuit induit (2, 3). Le courant induit dans la pièce à contrôler (2) créé par le flux magnétique des circuits inducteurs (la, lb) en sera d'autant plus important. La vue en coupe de la figure 2 met en évidence l'optimisation à apporter sur la position relative de la pièce à tester (2) vis à vis des segments (lla, llb) des circuits inducteurs (la, lb). Un bon positionnement vertical permet d'obtenir un champ circulaire à la surface de la pièce le plus uniforme possible. La figure 3 montre un exemple d'optimisation de la forme des circuits inducteurs (la, lb) pour obtenir un couplage plus performant avec le circuit induit (2,3). Dans la forme de réalisation suivant la figure 4, un solénoïde (5) a été ajouté pour réaliser une magnétisation longitudinale. Le câble de retour (3) a également été raccourci pour permettre la mobilité de l'ensemble pièce à tester (2) et câble de retour (3) à l'intérieur du solénoïde (5). Cette modification se fait bien entendu au détriment du couplage entre les circuits inducteurs (la, lb) et le circuit induit (2,3), mais il permet de réaliser simultanément une magnétisation longitudinale et transversale par passage de courant sur une pièce au défilé. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné au contrôle par magnétoscope de pièces cylindriques caractérisées par une longueur importante vis à vis du diamètre. Par exemple des crémaillère, des arbres à cames, des essieux... Il permet également un contrôle au défilé de ces pièces. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour tester par magnétoscope avec révélateur magnétique la présence de défauts dans des pièces ferromagnétiques caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs circuits inducteurs (la, lb) formés d'une ou plusieurs spires conductrices ainsi qu'un circuit induit formé de la pièce à tester (2) et d'un câble de retour (3) permettant d'assurer une circulation du courant dans la pièce, le ou les circuits inducteurs (la, lb) étant parcourus par un courant alternatif produit par un dispositif d'alimentation (4) génèrent un flux magnétique traversant la boucle du circuit induit (2,3) et produisant dans la pièce à tester (2) une circulation de courant. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un système de magnétisation longitudinale de type tête magnétique ou solénoïde (5), pouvant être alimenté soit consécutivement soit simultanément aux circuits inducteurs (la, lb). 3) Dispositif suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'ensemble du circuit induit composé de la pièce à tester (2) et du câble de retour courant (3) constitue un ensemble mobile dans l'espace 4) Dispositif selon les revendications 1,2 ou 3 caractérisé en ce que les circuits inducteurs (la, lb) sont constitués d'une seule spire formée d'un conducteur de forte section alimentée avec un fort courant sous une faible tension de sécurité 5) Dispositif selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que les circuits inducteurs (la, lb) sont constitués d'un ensemble de spires formées d'un conducteur de faibles sections bobinées en série et alimentées par un courant faible sous une tension élevée telle que la tension réseau. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les circuits inducteurs (la, lb) ont une forme qui s'adapte aux contours du circuit induit formé par la pièce à contrôler (2) et le câble de retour courant (3) 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on ajoute un ou plusieurs noyaux magnétiques en tôle feuilletée orientés perpendiculairement à la boucle du circuit induit formé par la pièce à tester (2) et le câble de retour (3).