Brevet FR2849193A1 — publié le 20040625

I Procédé pour tester l'étanchéité d'une pièce creuse La présente invention a pour objet un procédé pour tester l'étanchéité d'une pièce creuse, la pièce creuse comportant une cavité munie d'un 5 nombre donné d'orifices et l'étanchéité étant vérifiée lorsque chacun des orifices est obturé Elle trouve plus particulièrement son utilisation dans le domaine de tests réalisés sur des lignes de production de pièces automobiles, par exemple pour tester des culasses, des carters des boîtes de vitesse, des carters moteurs ou autres L'intérêt de l'invention est de 10 proposer un procédé qui ne soit pas sensible aux perturbations de l'environnement dans lequel le test est réalisé. Dans l'état de la technique, on connaît des lignes de production de pièces automobiles équipées de dispositifs pour tester l'étanchéité des pièces creuses fabriquées En général, les pièces creuses à tester 15 comportent une cavité débouchant par au moins un orifice au niveau d'une surface extérieure de la pièce La cavité est donc rendue accessible par cet orifice Dans le cas o la cavité comporte un unique orifice, pour tester son étanchéité, on connecte cet orifice à un moyen de pressurisation On place ainsi la cavité intérieure en surpression par rapport à la pression 20 atmosphérique Ensuite on ferme le moyen de pressurisation, et on mesure pendant une durée de test la variation de la pression intérieure de la cavité. Si la pression intérieure diminue au cours du test, cela signifie qu'il existe une fuite dans la paroi de la cavité. La manière de connecter le moyen de pressurisation est prévue pour 25 être étanche Par exemple, il est prévu un joint torique au niveau du point de connexion Ainsi, I'observation d'une chute de la pression au cours de la durée de test peut être directement interprétée comme signifiant la présence d'une fuite Avec un tel procédé, les pièces comportant une cavité défectueuse peuvent être écartées de la production Ce procédé de test ne 30 permet pas d'identifier la zone défectueuse de la paroi intérieure de la cavité. Cette zone défectueuse sera identifiée par un autre test ultérieur et éventuellement réparée si possible. Pour déterminer si une pièce est acceptable au vu du test d'étanchéité, celle ci doit montrer au cours du test une diminution de la 35 pression intérieure qui soit inférieure à un seuil de diminution tolérée En effet, le procédé de test prévoit que, pour une durée de test donnée (la durée du test débutant après la pressurisation de la cavité), on considère la pièce comme acceptable si à la fin de la durée de test, la variation de la pression intérieure est inférieure en valeur à un seuil, qui peut par exemple être de I'ordre de 10 millibars. Le problème posé par les procédés de test connus est qu'ils sont sensibles aux conditions dans lesquels ils sont réalisés En effet, selon les principes fondamentaux de la thermodynamique, et en particulier l'équation d'état dite loi de Mariotte, les gaz répondent à une équation du type 10 PV = n RT o P est la pression de la cavité exprimée en Pascal V est le volume de la cavité exprimé en m 3 n représente le nombre de mol du gaz R est une constante exprimée en J mol K 1 T est la température exprimée en Kelvin Il apparaît que lorsqu'on pressurise la cavité intérieure, alors que le volume est fixe, la température de la pièce est augmentée Par la suite, lorsqu'on mesure la pression pour en déduire la variation de pression, par 20 simple refroidissement de la pièce au cours de la durée de test, on peut observer une chute de la pression alors qu'il n'y a pas forcément de fuite détectée Cette augmentation de la température et ce refroidissement sont des facteurs pouvant faire varier l'interprétation de l'étanchéité réelle de la pièce testée. De plus, ce problème est accru par le fait que la pièce qui est testée est produite dans une usine et donc dans un lieu o la température ambiante est différente de celle de la pièce, avec un écart qui peut atteindre de l'ordre de 35 à 40 C Or les tests doivent pouvoir être réalisés soit pendant la production, soit en dehors des heures de production En dehors des heures 30 de production, les machines sont à l'arrêt, la température de la pièce est plus basse, et par exemple les mesures effectuées ne sont plus les mêmes Par conséquent la fixation des seuils d'acceptation ou de rejet des pièces testées est difficile à déterminer. Par conséquent, les mesures réalisées dans un tel environnement ne 35 sont pas fiables, et la discrimination des pièces à tester non plus. Selon l'état de la technique, pour pouvoir réaliser des mesures fiables, la solution proposée serait donc de réaliser les tests d'étanchéité dans un endroit spécial, o la température est contrôlée Mais ceci est contraignant dans la mesure o cette solution impose un premier convoyage des pièces à 5 tester dans cet endroit, ainsi qu'un deuxième convoyage de sortie pour diriger les pièces testées en fonction du résultat du test d'étanchéité. L'invention a pour but de proposer un procédé de test d'étanchéité qui peut être réalisé de manière fiable, hors ligne, ou de préférence en ligne, dans une zone o les pièces à tester sont directement apportées depuis leur 10 zone de fabrication Il n'y a ainsi pas de perte de temps car, en outre, le test selon l'invention est rapide Le test peut alors être fait en ligne dans des conditions o les variations de température ne jouent pas sur la qualité des tests réalisés A cet effet, I'invention prévoit de tester l'étanchéité des pièces en créant une dépression dans la cavité des pièces à tester La solution 15 proposée dans l'invention étant de réaliser ces tests par dépression, les éventuelles variations de température au cours de la durée du test ne jouent pas de manière à fausser l'interprétation des variations de la pression intérieure. En effet, au cours d'un test selon l'invention, une cavité intérieure 20 d'une pièce à tester est dépressurisée et ensuite, pendant une durée de test de l'ordre de quelques secondes, la pression intérieure est mesurée alors que tous les orifices sont bouchés La dépressurisation consiste à amener la pression intérieure de la cavité à une valeur inférieure à la pression atmosphérique Pendant cette durée de test, qui dure par exemple entre 3 et 25 15 secondes, le volume étant fixe, aucune variation de pression ne doit être observée Si une variation est observée et qu'elle dépasse un seuil jugé comme représentatif et caractéristique de la présence d'une fuite, alors la pièce testée est jugée comme non conforme Selon l'invention, du fait qu'aucun gaz ou que très peu de gaz reste présent dans la cavité testée, les 30 conditions de températures sont sans influence sur la pression, ou en tous cas nettement moins influentes Avec un vide parfait, il n'y aurait plus d'influence du tout. L'invention a donc pour objet un procédé pour tester l'étanchéité d'une pièce creuse comportant au moins un orifice débouchant dans une cavité 35 interne, caractérisé en ce qu'on connecte l'orifice débouchant à un moyen d'aspiration, en ce qu'on obture tous les autres orifices restés béants avec des moyens de bouchage, et en ce que la pièce à tester est reliée à un moyen de mesure des variations de pression de la cavité interne, I'étanchéité de la pièce étant déduite après une dépressurisation momentanée de la 5 cavité interne et une exploitation des mesures de variation de la pression de cette cavité interne au cours d'une durée de test. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention Les figures montrent: Figure I: une vue schématique d'une pièce à tester disposée dans un premier dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention; Figure 2: une vue schématique d'une pièce à tester disposée dans un deuxième dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention; Figure 3: une vue en coupe d'une paroi d'une pièce à tester selon le 15 procédé de l'invention. La figure 1 montre une pièce à tester 1 disposée sur un banc de test 2 Ce banc de test 2 comporte un moyen d'aspiration 3, par exemple une pompe à vide La pièce 1 comporte au moins un orifice 4 auquel peut être connecté le moyen d'aspiration 3 L'orifice 4 débouche dans une cavité 5 20 interne de la pièce 1 Le but du test est de tester l'étanchéité de la cavité 5, c'est à dire de tester l'absence de fissures ou autres porosités dans une paroi 6 de la cavité 5. La connexion entre le moyen d'aspiration 3 et l'orifice 4 est étanche. Par exemple, ils sont reliés par le biais d'un tuyau comportant un embout 25 muni sur son pourtour extérieur d'un joint torique Le moyen d'aspiration 3 permet de dépressuriser la cavité 5 C'est à dire qu'il permet d'amener la pression interne de la cavité 5 à une valeur inférieure à la pression atmosphérique, par exemple à une valeur de l'ordre de 90 000 Pascals inférieure à la pression atmosphérique La pression résiduelle dans la cavité 30 5 est alors environ de 10 000 Pascals. Si la pièce comporte d'autres orifices débouchant dans la cavité 5, alors on prévoit d'obturer ces orifices avec des moyens de bouchage Ces moyens de bouchage sont également étanches et parfaitement obturant En effet, le but de l'invention n'est pas de tester la correcte obturation de ces 35 autres orifices, mais bien de détecter des fuites éventuelles Par exemple, en plus de l'orifice 4, la pièce 1 comporte deux orifices respectivement 7 et 8, comparables à l'orifice 3 Les orifices peuvent avoir des formes différentes les uns des autres On prévoit donc de boucher les orifices 7 et 8 respectivement avec les moyens de bouchage respectivement 9 et 10. Les moyens de bouchage utilisés sont par exemple des obturateurs hydrauliques, ou bien des obturateurs pneumatiques De préférence, il s'agit d'obturateur métallique pour venir assurer un contact métal métal avec une surface externe 11 de la paroi 6 de la pièce à tester 1 Dans ce cas, le moyen de bouchage comporte un joint torique pour venir au contact de 10 manière parfaitement complémentaire de l'orifice à obturer. Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, la pression est mesurée dans la cavité 5 par un moyen de mesure 12 qui est connecté au niveau d'un dernier orifice 13 de la pièce à tester Là encore, la connexion est étanche Dans l'exemple présenté Figure 1, ce moyen de mesure 12 15 comporte une membrane 14 disposée entre une première chambre 15 du dispositif de mesure et une deuxième chambre 16 de ce dispositif de mesure Cette membrane 14 sépare hermétiquement les chambres 15 et 16 l'une de l'autre Par ailleurs, cette membrane est souple et sensible aux variations de pression La première chambre 15 est reliée à la cavité 5, 20 tandis que la deuxième chambre 16 est reliée à une cavité étanche de référence 17 Cette cavité 17 de référence a un volume défini, et ses parois intérieures ne souffrent aucune altération. Pour réaliser le test selon une première variante du procédé de l'invention, on dépressurise simultanément la cavité à tester 5 et la cavité de 25 référence 17 avec le moyen d'aspiration 3 Lorsque les deux cavités ont été dépressurisées de manière identique, on ferme deux électrovannes 18 et 19 reliant le moyen d'aspiration à respectivement la cavité à tester 5 et la cavité de référence 17 A partir de ce moment, TO, à partir duquel commence la durée de test, la membrane 14 est censée être fixe et dans une position 30 déterminée Eventuellement si les cavités ne sont pas dépressurisées de la même manière, la réalisation du test peut quand même avoir lieu, car le procédé prévoit de déduire les variations de pression interne dans la cavité 5 en mesurant non pas la position de la membrane 14 mais les déplacements de la membrane 14. Les électrovannes 18 et 19 garantissent une fermeture hermétique des orifices 4 et 20 respectivement par lesquels les cavités sont reliées au moyen d'aspiration 3. Dans un mode de mise en oeuvre préférée de l'invention, figure 3, on génère dans une phase préliminaire une surpression à l'intérieur de la cavité 5 à tester 5 De préférence cette surpression est brusque Cette phase préliminaire permet d'écarter des poussières 21 qui se seraient éventuellement déposées sur la surface externe 11 de la paroi 6 de la cavité 5 à tester En effet, étant donné que le test est prévu pour être réalisé directement sur la ligne de production des pièces à tester, dans une 10 atmosphère poussiéreuse non contrôlée, de telles poussières peuvent masquer d'éventuelles fissures Par cette phase de surpression préliminaire, les particules sont décollées de la paroi extérieure 11 Lorsqu'on dépressurise la cavité 5, on augmente les chances de ne pas enfoncer plus profondément les poussières telles que 21 au niveau des éventuelles 15 fissures Elles pourraient fausser la mesure. En variante, on peut également prévoir de réaliser ces tests sous cloche, notamment dans le cadre d'essais faits en laboratoire, dans une atmosphère contrôlée, avec peu de particules de poussière dans l'air. Selon un deuxième mode de mise en ceuvre de l'invention, figure 2, 20 pour dépressuriser la cavité 5 et ensuite mesurer la variation de la pression interne de cette cavité 5, on ne prévoit pas de connecter la cavité 5 par l'intermédiaire d'un orifice 13 à une cavité de référence 17 Selon ce deuxième mode de réalisation, on obture tous les orifices avec des moyens de bouchage et on connecte un seul de ces orifices au moyen d'aspiration 3. 25 Dans un canal 22 permettant de relier ce moyen d'aspiration 3 à la cavité 5 on place une électrovanne 23 pour figer le volume interne fermé de la cavité 5 On dispose par ailleurs une cellule de mesure de la pression 24 entre cette électrovanne 23 et l'orifice 4 Lorsque l'électrovanne 23 est fermée, le volume de la cavité 5 et de la portion du canal 22 comprise entre 30 l'électrovanne 23 et l'orifice 4 est fixé Si on observe une variation de la pression, et dans ce cas la seule possibilité est d'observer, éventuellement, une augmentation de la pression interne, cela signifie qu'il y a une fuite. Dans tous les cas, on attend avant la mesure pendant une certaine durée pour que la pression interne se soit stabilisée à l'intérieur de la cavité 35 5 La procédure comporte alors une dépressurisation pendant 5 à 6 secondes, une stabilisation pendant 10 à 20 secondes et enfin une mesure pendant 3 à 4 secondes Mais ensuite, la mesure est effectuée et alors, à titre d'exploitation de la mesure, la classification de la pièce à tester en tant que conforme ou non conforme est fixée. En variante, on peut tolérer une fuite de 3 cm 3 par minute pour tenir compte des conditions industrielles du test. REVENDICATIONS 1 Procédé pour tester l'étanchéité d'une pièce creuse ( 1) comportant au moins un orifice ( 4) débouchant dans une cavité interne ( 5), caractérisé 5 en ce qu'on connecte l'orifice débouchant ( 4) à un moyen d'aspiration ( 3), en ce qu'on obture tous les autres orifices ( 7, 8) restés béants avec des moyens de bouchage ( 9, 10), et en ce que la pièce à tester est reliée à un moyen de mesure ( 12, 24) des variations de pression de la cavité intérieure, l'étanchéité de la pièce étant déduite après une dépressurisation 10 momentanée de la cavité interne et une exploitation des mesures de variation de la pression de cette cavité interne au cours d'une durée de test. 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on utilise le moyen d'aspiration comme moyen de pressurisation pour générer une surpression dans la cavité avant de la dépressuriser. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que la pièce à tester est placée sous une cloche à atmosphère contrôlée pendant le test. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la pression de la cavité interne est, après dépressurisation, inférieure de 20 I'ordre de 90 000 Pascals à la pression atmosphérique. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le moyen de bouchage est métallique et vient au contact d'une surface ( 11) extérieure de la pièce également métallique, ce moyen de bouchage comportant également un joint torique pour assurer l'étanchéité de 25 I'obturation. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le moyen de mesure ( 12) comporte deux chambres ( 15, 16) séparées l'une de l'autre par une membrane ( 14) flexible et hermétique, une première chambre ( 15) étant reliée à la cavité de la pièce à tester, et une deuxième 30 chambre ( 16) étant reliée à une cavité étanche ( 17) de référence. 7 Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la mesure de variation de la pression se fait par mesure des déplacements de la membrane pendant la durée du test. 8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce 35 que le moyen de mesure ( 24) est disposé en série entre la cavité et le moyen d'aspiration, et en ce qu'après dépressurisation le moyen d'aspiration est fermé ( 23) de telle sorte que le moyen de mesure détermine la pression dans la cavité.