Brevet FR2949262A1 — publié le 20110225

DISPOSITIF D'ETALONNAGE DE MOYENS DE CONTROLE NON DESTRUCTIF D'UNE PIECE DE TURBOMACHINE L'invention concerne l'étalonnage de moyens de contrôle non destructif de pièces provenant d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'avion. Le contrôle non destructif (CND) est couramment utilisé pour vérifier l'état des pièces d'une turbomachine sans les dégrader. La mise en oeuvre de ce contrôle nécessite un étalonnage préalable des moyens de contrôle non destructifs sur une pièce d'étalonnage parfaitement connue. Cette pièce d'étalonnage comprend généralement des défauts connus dont on souhaite vérifier la présence ou l'absence sur la pièce à contrôler de la turbomachine. Cette étape d'étalonnage consiste à monter une pièce d'étalonnage sur le support d'un banc de mesure comportant un bras articulé portant les moyens de contrôle non destructif tels que par exemple du type à courants de Foucault. Ces moyens de contrôle non destructifs sont positionnés sur la pièce d'étalonnage et leurs paramètres de fonctionnement ajustés pour permettre une détection des défauts sur la pièce d'étalonnage. Le contrôle non destructif s'effectue dans un deuxième temps et pour cela la pièce à contrôler est montée sur le support en lieu et place de la pièce d'étalonnage. Cette étape de contrôle de la pièce s'effectue en utilisant les mêmes paramètres de fonctionnement que ceux utilisés lors de la phase d'étalonnage. Enfin, dans une dernière étape, il est nécessaire de monter de nouveau la pièce d'étalonnage sur le support pour vérifier que les moyens de contrôle non destructifs sont toujours correctement paramétrés pour détecter les défauts sur la pièce étalon et ainsi valider les mesures effectuées sur la pièce à contrôler. Si dans la première étape les moyens de contrôle non destructifs ne 30 sont plus correctement paramétrés pour permettre la détection des défauts connus sur la pièce d'étalonnage, il n'est pas possible de valider les données issues de la phase de contrôle non destructif sur la pièce à contrôler et il est nécessaire d'effectuer de nouveau un cycle complet d'étalonnage des moyens de contrôle non destructifs puis de contrôle non destructif sur la pièce à contrôler avant d'effectuer de nouveau une étape de vérification de l'étalonnage. Cette méthodologie de contrôle non destructif ne s'avère pas satisfaisante puisque de nombreux montages et démontages de pièces doivent être effectués et les réglages de positionnement effectués pour la pièce d'étalonnage doivent de nouveau être effectués sur la pièce à contrôler puis sur la pièce d'étalonnage, ce qui se traduit par des temps longs pour effectuer un cycle complet de contrôle non destructif. Ces opérations sont également délicates à réaliser lorsque la pièce d'étalonnage et la pièce à contrôler sont des disques de turbine pesant environ 60 kg. Lorsque les moyens de contrôle non destructif comprennent différents capteurs prévus pour détecter différents défauts, l'opérateur effectue l'étalonnage successif de chaque capteur, puis la phase de contrôle avec chaque capteur et enfin doit vérifier l'étalonnage de ces derniers, afin de limiter le nombre d'opérations de montage et de démontage de la pièce d'étalonnage et de la pièce à contrôler. Toutefois, ce type de séquence peut être source d'erreurs puisqu'il est difficile de garantir qu'un opérateur a bien utilisé les mêmes paramètres de réglage pour un capteur donné pour les phases d'étalonnage, de contrôle et de vérification, ceci pouvant conduire à une conclusion erronée quant à la présence ou non d'un défaut sur une pièce de la turbomachine. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, économique et efficace à ces problèmes, permettant d'éviter les inconvénients de la technique connue. Elle propose à cet effet, un dispositif d'étalonnage de moyens de contrôle non destructif d'une pièce par exemple de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce d'étalonnage montée sur un support apte à être fixé sur la pièce à contrôler de manière détachable et dans une position prédéterminée connue. Avantageusement, la pièce d'étalonnage est une fraction ou une partie d'une pièce à contrôler. L'intégration de la pièce d'étalonnage sur un support venant se fixer de manière détachable sur la pièce à contrôler permet de solidariser momentanément la pièce d'étalonnage et la pièce à contrôler pour la durée d'un cycle de contrôle non destructif. Ainsi, les étapes de montage et de démontage avant et après la phase de contrôle non destructif ne sont plus nécessaires, seule la pièce à contrôler devant être montée et démontée d'un support d'un banc de contrôle non destructif et les réglages de positionnement ne devant être réalisés qu'une seule fois. Le positionnement du support de la pièce d'étalonnage dans une position prédéterminée connue sur la pièce à contrôler permet d'avoir un repérage de la pièce d'étalonnage par rapport à la pièce à contrôler. Des lors, il est possible de garantir un positionnement des moyens de contrôle non destructif sur la pièce d'étalonnage identique à celui sur la pièce à contrôler, permettant ainsi d'améliorer la capacité de détection des défauts. Ce dispositif est indépendant du banc de contrôle non destructif et peut donc être utilisé avec tous types de moyens de contrôle non destructif, par exemple, à courants de Foucault, à ultrasons, ou autre. Le dispositif d'étalonnage est en outre totalement indépendant de la machine de contrôle utilisée, en particulier en terme de positionnement sur cette machine. Cela signifie que, dans le cadre d'un contrôle spécifique en atelier de maintenance, un kit de contrôle comprenant un dispositif selon l'invention et une sonde de contrôle spécifique peut être commercialisé quel que soit le type de machine de contrôle mis en oeuvre. Le dispositif selon l'invention permet également de passer simplement et rapidement de l'étape d'étalonnage à l'étape de contrôle non destructif puis à l'étape de vérification de l'étalonnage sans opération intermédiaire de montage et de démontage du fait que la pièce d'étalonnage est rendue solidaire de la pièce à contrôler par l'intermédiaire du support fixer à la pièce à contrôler. Lorsque les moyens de contrôle non destructif comportent différents capteurs, il est possible de dissocier les cycles de contrôle non destructif avec chacun des capteurs, c'est-à-dire effectuer l'étalonnage, le contrôle non destructif puis la vérification de l'étalonnage pour un capteur donné et seulement ensuite commencer un nouveau cycle de contrôle non destructif avec un autre capteur, ce qui permet de limiter fortement les erreurs humaines conduisant à l'utilisation de mauvais paramètres de réglages pour un capteur donné. Selon une autre caractéristique de l'invention, le support comprend des moyens de positionnement sur la pièce à contrôler, ces moyens de positionnement coopérant avec la pièce à contrôler par complémentarité de formes et faisant partie de moyens de fixation du support sur la pièce à contrôler. La réalisation de moyens de positionnement ayant une forme complémentaire de la partie de la pièce à contrôler sur laquelle le support vient se monter permet d'avoir un positionnement rapide, simple et précis du support et donc de la pièce d'étalonnage par rapport à la pièce à contrôler. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de fixation du support comportent une première partie fixe sur laquelle est montée de manière amovible la pièce d'étalonnage et une deuxième partie mobile sur la première partie de manière à former une pince destinée à serrer la pièce à contrôler. Les parties fixe et mobile peuvent comprendre chacune une extrémité à section en U formée par deux pattes parallèles et destinées à venir s'engager sur la pièce à contrôler, les extrémités à section en U étant orientées de manière à ce qu'une patte de la partie fixe soit contenue avec une patte de la partie mobile dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Selon une autre caractéristique de l'invention, les pattes des parties fixe et mobile sont reliées entre elles par une tige destinée à venir s'insérer dans des alvéoles de la périphérie externe de la pièce à contrôler. Dans un exemple d'utilisation du dispositif selon l'invention, les alvéoles sont celles formées à la périphérie radialement externe d'un disque de turbomachine et sont destinées à recevoir des aubes engagées axialement et retenues radialement dans ces alvéoles. Chaque tige peut être inclinée par rapport à une perpendiculaire aux pattes lorsque les alvéoles de réception des tiges sont elles-mêmes inclinées. Le dispositif selon l'invention peut comprendre une tige filetée dont une extrémité est vissée à travers l'extrémité de la partie mobile qui est opposée à son extrémité à section en U par rapport à l'axe de rotation de manière à venir en contact avec la partie fixe pour bloquer la rotation de la partie mobile sur la partie fixe, l'autre extrémité de la tige filetée comprenant une tête moletée permettant la mise en rotation de la tige filetée. Dans une réalisation particulière de l'invention, les moyens de 20 contrôle non destructifs sont du type à courants de Foucault. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 25 la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une pièce d'étalonnage installée sur un banc de contrôle non destructif selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue schématique en perspective de la partie d'un disque de turbomachine destiné à subir un contrôle non destructif ; 30 la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention avant montage sur une pièce à contrôler ; la figure 4 est une vue en perspective des organes de fixation et de positionnement de ce dispositif sur la pièce à contrôler ; la figure 5 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention fixé sur la pièce à contrôler dans une position prédéterminée connue. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent un disque de turbine 10 comprenant sur sa périphérie externe des nervures 12 délimitant des alvéoles 14 de montage axial et de retenue radiale de pieds d'aubes. Ce disque comprend sur sa face amont des orifices d'entrée d'air 16 régulièrement répartis autour de l'axe du disque. Chaque orifice d'entrée 16 alimente en air un canal formé à l'intérieur du disque 10 et débouchant en aval au niveau de la paroi de fond d'un alvéole 14, pour un refroidissement des pieds d'aubes. Lors du fonctionnement de la turbomachine, les contraintes appliquées au disque 10 en rotation peuvent conduire à la formation de criques dans ces canaux et à une fragilisation du disque. Il est donc important de contrôler l'état de ces canaux en effectuant un cycle de contrôle non destructif à trois étapes successives consistant en un d'étalonnage des moyens de contrôle non destructif, un contrôle des canaux du disque 10 de turbine, et une vérification de l'étalonnage des moyens de contrôle. L'étape d'étalonnage requiert dans la technique antérieure l'utilisation d'un disque étalon 10 comprenant des défauts situés à l'intérieur des canaux et dont les caractéristiques sont connues. Ce disque 10 est monté sur un support 18 d'un banc de contrôle comportant des moyens de contrôle non destructif 20 portés par un bras mobile 22, ce bras pouvant être commandé de manière manuelle, semi-automatique ou automatique. Les moyens de contrôle non destructif 20 comprennent un capteur, tel qu'un capteur à courants de Foucault, monté à l'extrémité d'une tige incurvée 21 de manière à permettre l'introduction du capteur à l'intérieur d'un canal du disque 10 par l'orifice d'entrée 16 correspondant. Les paramètres de fonctionnement du capteur sont ensuite réglés de manière à détecter les défauts présents sur la pièce d'étalonnage 10. Dans la deuxième étape, le disque étalon 10 est démonté du support et remplacé par un disque à contrôler et une opération de contrôle non destructif est réalisée sur ce disque en introduisant le capteur successivement à l'intérieur des canaux du disque, les paramètres de fonctionnement utilisés correspondant à ceux utilisés lors de l'étape d'étalonnage. Enfin dans la troisième étape, le disque à contrôler est démonté du support et le disque étalon 10 est remonté sur celui-ci de manière à vérifier que les moyens de contrôle non destructif 20 permettent toujours une détection des défauts du disque d'étalonnage 10, afin de valider les mesures faites sur la pièce à contrôler. Dans le cas contraire, il est nécessaire de recommencer l'intégralité du cycle de contrôle non destructif en effectuant de nouveau un étalonnage, un contrôle non destructif sur le disque à contrôler, et une vérification de l'étalonnage. Ce processus s'avère long à réaliser puisqu'il est nécessaire d'effectuer au moins trois opérations de montage et de démontage d'une pièce qui peut être lourde pour le contrôle de cette pièce. L'invention propose, pour résoudre ces problèmes ainsi que ceux mentionnés précédemment, de réaliser un dispositif d'étalonnage indépendant des moyens de contrôle non destructif et qui puisse être monté rapidement dans une position prédéterminée connue sur la pièce à contrôler et ensuite être démonté simplement et rapidement. La figure 3 représente un tel dispositif 24 comprenant une partie fixe 26 et une partie mobile 28 articulée en rotation autour d'un axe 30 sur la partie fixe 26 de manière à former une pince destinée à serrer la pièce à contrôler 32. Les parties fixe 26 et mobile 28 ont chacune une extrémité à section en U formée par deux pattes parallèles 34, 36. Les extrémités à section en U sont orientées de manière à ce qu'une patte 34 de la partie fixe 26 soit contenue avec une patte 36 de la partie mobile 28 dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation 30. Les pattes 34, 36 de chacune des parties fixe 26 et mobile 28 sont reliées entre elles par une tige inclinée 38, 40 par rapport à une perpendiculaire aux pattes 34 36. L'extrémité à section en U de la partie fixe 26 comprend une partie plane transverse 40 de jonction des pattes parallèles 34, depuis laquelle s'étend radialement une partie de support plane 42 sur laquelle la pièce d'étalonnage 44 est destinée à être fixée. Cette partie de support 42 est parallèle aux pattes 34 de l'extrémité à section en U. La partie de jonction 40 de la partie fixe 26 se prolonge par une portion 43 en saillie par rapport aux pattes 34 de la partie fixe 26 et engagée entre les pattes 36 de la partie mobile 28. Une tige 46 est insérée à travers des orifices des pattes 36 de la partie mobile 28 et dans l'épaisseur de cette portion en saillie 43, cette tige 46 étant fixée à ses extrémités à chacune des pattes 34 de la partie mobile 28 et étant montée libre en rotation sur la partie fixe 26 pour former l'axe 30. Un ressort 48 est monté autour de la tige 48 et réalise un rappel élastique de l'extrémité à section en U de la partie mobile 28 sur l'extrémité à section en U de la partie fixe 26 (figure 4). La partie mobile 28 comprend une partie plane 50 reliant les deux pattes 36 et perpendiculaire à celles-ci, cette partie 50 étant située à l'opposée de son extrémité à section en U par rapport à l'axe de rotation 30. Cette partie plane 50 de la partie mobile 28 forme avec une partie 52 de la partie fixe 26 des parties de préhension 50, 52 du dispositif selon l'invention. La partie de préhension 52 de la partie fixe 26 est montée sur la partie fixe 26 de manière à ce que la partie de support 42 de la pièce d'étalonnage 44 soit située entre les deux parties de préhension 50, 52 et soit perpendiculaire aux parties de jonction 40 et de support 42 de la partie fixe 26. La partie de préhension 50 de la partie mobile 28 est parallèle à la partie de préhension 52 de la partie fixe 26 lorsque la pince est en position d'ouverture, c'est-à-dire lorsque les extrémités à section en U sont éloignés l'une de l'autre. En position de fermeture de la pince représentée en figure 4, les pattes 36 de la partie mobile 28 sont en contact avec les pattes 34 de la partie fixe 26 et les extrémités de préhension 50, 52 des parties fixe 26 et mobile 28 sont inclinées l'une par rapport à l'autre. Une tige filetée 54 est vissée perpendiculairement par une extrémité libre 55 à travers la partie de préhension 50 de la partie mobile 28 et comprend une tête moletée 56 à son autre extrémité. La tige filetée 54 est positionnée sur la partie de préhension 50 de manière à ce que son extrémité libre 55 puisse venir en contact avec un rebord 58 de la partie de support 42 en regard de la partie de préhension 50 de la partie mobile 28. Selon l'invention, la pièce d'étalonnage 44 est montée sur la partie de support 42 et maintenue sur celle-ci par l'intermédiaire d'une vis de fixation 60. Cette pièce d'étalonnage 44 est une petite partie d'un disque d'étalonnage 10 et a été découpée de manière à comporter en intégralité un canal d'alimentation en air d'un pied d'aube. La figure 3 représente une telle pièce d'étalonnage 44 montée sur la partie fixe 26, sur laquelle on distingue l'orifice d'entrée 16 du canal d'alimentation en air ainsi que sa sortie 62 débouchant dans le fond d'un alvéole 14, entre deux nervures 12. Le dispositif 24 est installé sur le disque à contrôler 64 en insérant la pince en position ouverte sur la périphérie externe du disque à contrôler 64 de manière à ce que les tiges de jonction 38 des pattes 34, 36 s'insèrent chacune dans un alvéole 14 du disque 64. Le relâchement des extrémités de préhension 50, 52 par l'opérateur conduit les tiges 38 à s'appliquer sur les flancs des nervures 12 du fait de la présence de moyens de rappel 48 de la pince en position de fermeture. De cette manière, la pince est serrée sur le disque assurant un blocage circonférentiel. Le blocage axial de la pince sur le disque à contrôler 64 est réalisé par les pattes 34, 36 dont l'espacement correspond sensiblement à l'épaisseur du disque au niveau de sa périphérie externe. Le blocage de la pince en position de fermeture est assuré par la tige filetée 54 qui est vissée jusqu'à ce que son extrémité libre 55 vienne en butée sur le rebord 58 de la partie de support 42 de la partie fixe 26. Les réglages initiaux de positionnement permettant un bon positionnement des moyens de contrôle non destructif 20 par rapport au disque à contrôler 64 ne doivent être effectués qu'une seule fois pour la pièce à contrôler 64 et non plus au minimum trois fois comme dans la technique antérieure. Le positionnement précis de la pièce d'étalonnage sur le disque à contrôler 64 est dû à la complémentarité de formes entre les tiges de jonction 38 s'appliquant sur les flancs des nervures 12 d'une part, et aux extrémités à section en U d'autre part. Ainsi, lorsque le positionnement initial de la pièce à contrôler 64 sur le support 18 du banc de contrôle non destructif est réalisé, la fixation de la pince 24 dans une position prédéterminée sur la pièce à contrôler 64 permet à un opérateur de connaître avec précision la position de la pièce d'étalonnage 44 par rapport aux moyens de contrôle non destructif 20. Des lors, les opérations d'étalonnage, de contrôle non destructif des canaux du disque 64 et de vérification de l'étalonnage peuvent s'enchaîner simplement et rapidement. Le dispositif selon l'invention évite de nombreux montages et démontages de pièce étalons et de pièces à contrôler 64, simplifiant d'autant les cycles de contrôle non destructif en série de pièces de turbomachine et réduisant le temps requis pour les effectuer. Dans un exemple pratique d'utilisation du dispositif selon l'invention, on réduit d'environ 20 % le temps nécessaire pour effectuer un cycle complet de contrôle non destructif. II est possible d'utiliser plusieurs capteurs portés par le bras robotisé 22. Dans ce cas, chaque cycle de contrôle non destructif (étalonnage, contrôle puis vérification de l'étalonnage) est effectué en intégralité pour un capteur donné avant d'utiliser le capteur suivant, ce qui permet de complètement dissocier chaque cycle de contrôle non destructif et donc de simplifier le processus de contrôle des pièces, les erreurs humaines lors de d'utilisation des paramètres de fonctionnement d'un capteur étant également réduites. Les tiges de jonction 38 des pattes parallèles 34, 36 peuvent être perpendiculaires à celles-ci dans le cas où les alvéoles et nervures du disque à contrôler 64 sont parallèles à l'axe de rotation du disque. Dans la description ci-dessus, les moyens de positionnement font partie intégrante des moyens de fixation puisque la pince permet de maintenir la pièce d'étalonnage 44 sur la pièce à contrôler tout en garantissant simultanément le positionnement précis de celle-ci par rapport à la pièce à contrôler 64. Tout type de banc de contrôle non destructif peut être utilisé avec le dispositif selon l'invention puisque celui-ci est indépendant du robot de positionnement des moyens de contrôle non destructif. Tout type de capteur peut être utilisé avec ce dispositif et en particulier des capteurs à ultrasons permettant une exploration subsurfacique de pièces de la turbomachine. REVENDICATIONS1. Dispositif d'étalonnage de moyens (20) de contrôle non destructif d'une pièce (64) par exemple de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce d'étalonnage (44) montée sur un support (42) apte à être fixé sur la pièce à contrôler (64) de manière détachable et dans une position prédéterminée connue. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'étalonnage (44) est une partie d'une pièce à contrôler (64) 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support comprend des moyens de positionnement (34, 36, 38) sur la pièce à contrôler (64), ces moyens de positionnement coopérant avec la pièce à contrôler (64) par complémentarité de formes. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de positionnement (34, 36, 38) font partie de moyens de fixation (34, 36, 38, 48) du support sur la pièce à contrôler (64). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de fixation du support comportent une première partie fixe (26) sur laquelle est montée de manière amovible la pièce d'étalonnage (44) et une deuxième partie mobile (28) sur la première partie (26) de manière à former une pince destinée à serrer la pièce à contrôler (64). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les parties fixe (26) et mobile (28) ont chacune une extrémité à section en U formée par deux pattes parallèles (34, 36) destinées à venir s'engager sur la pièce à contrôler (64), les extrémités à section en U étant orientées de manière à ce qu'une patte (34) de la partie fixe (26) soit contenue avec une patte (36) de la partie mobile (28) dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (30). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les pattes (34, 36) des parties fixe (26) et mobile (28) sont reliées entre elles par unetige (38) destinée à venir s'insérer dans des alvéoles (14) de la périphérie externe de la pièce à contrôler (64). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque tige (38) est inclinée par rapport à une perpendiculaire aux pattes (34, 36). 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une tige filetée (54) dont une extrémité (55) est vissée à travers l'extrémité de la partie mobile (28) qui est opposée à son extrémité à section en U par rapport à l'axe de rotation (30) de manière à venir en contact avec la partie fixe (26) pour bloquer la rotation de la partie mobile (28) sur la partie fixe (26). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de contrôle non destructifs (20) sont du type à courants de Foucault.