Brevet FR2983101A1 — publié le 20130531

L'invention concerne le domaine du traitement des criques de fatigue d'une pièce mécanique. L'invention concerne plus particulièrement un procédé et un système de traitement d'une crique de fatigue d'une pièce mécanique, notamment d'un aéronef Une pièce mécanique soumise à certaines conditions de fonctionnement, par exemple dans un turboréacteur d'aéronef, peut présenter, avec le temps, des criques de fatigue. De telles criques se présentent généralement sous la forme d'une fissure apparaissant à la surface de la pièce et pouvant se propager ou s'étendre dans une direction par au moins l'une de ses extrémités, dite extrémité de propagation. On connaît un procédé de traitement d'une crique de fatigue d'une pièce mécanique dans lequel on fraise la crique pour former une gouttière dans laquelle on dispose, par soudage, de la matière, en général identique à celle de la pièce. Un tel soudage induit cependant des tensions internes dans la pièce autour de la zone réparée dues à la fusion du matériau et à son refroidissement et il est alors nécessaire d'effectuer un traitement thermique pour relaxer ces tensions, puis un usinage pour retirer le surplus de matière et redonner à la pièce sa forme d'origine. Un tel procédé est généralement long et coûteux, et induit un abattement en fatigue de la pièce qui peut être important. De plus, après un tel traitement, une nouvelle crique aura tendance à se représenter dans la même zone à cause d'un noeud de contraintes présent depuis la conception de la pièce. Afin de remédier à ces inconvénients, un autre procédé de traitement, connu sous le nom de procédé « StresswaveTM » consiste à exercer dans la matière, au niveau de la crique, une compression progressive pour en stopper la propagation. Un inconvénient d'un tel procédé est que la compression n'est pas nécessairement adaptée à la crique qui peut, dans certains cas, continuer à se propager après compression. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution efficace, fiable et durable pour stopper la propagation d'une crique dans une pièce mécanique. L'invention propose à cet effet un procédé de traitement d'une crique de fatigue d'une pièce mécanique, ladite crique de fatigue comprenant au moins une extrémité de propagation, ledit procédé comprenant les étapes suivantes de : - mise en compression de la pièce mécanique perpendiculairement à sa surface sur une zone autour de l'extrémité de propagation de la crique, - mesure d'au moins une valeur d'au moins un paramètre dans ladite zone, - comparaison de ladite valeur mesurée avec au moins une valeur de référence, - arrêt de la compression de la pièce mécanique lorsque la valeur mesurée correspond à la valeur de référence. Par le terme « correspond », on entend que la valeur mesurée est sensiblement égale à la valeur de référence. De préférence, les étapes de mise en compression, de mesure et de comparaison sont réalisées de manière simultanée afin d'optimiser la comparaison et, ainsi, d'améliorer l'efficacité du système. Avantageusement, la compression est réalisée par martelage de la pièce mécanique au niveau de l'extrémité de propagation de la crique. Un tel martelage peut être réalisé, par exemple, à l'aide d'un poinçon. Le martelage peut être une suite de martelages successifs de la pièce mécanique au niveau de l'extrémité de propagation de la crique. Avantageusement, le procédé comprend une étape préliminaire de détection d'une extrémité de propagation de la crique. De manière préférée, le paramètre est la température dont au moins une valeur est mesurée au niveau de la zone autour de l'extrémité de propagation de la crique. L'étape de comparaison de la valeur mesurée peut être réalisée avec un ensemble de valeurs de référence, par exemple stockées dans une base de données. L'invention concerne aussi un système de traitement d'une crique de fatigue d'une pièce mécanique comprenant : - un dispositif de mise en compression de la pièce mécanique perpendiculairement à sa surface sur une zone autour de l'extrémité de propagation de la crique, - un dispositif de mesure d'au moins une valeur d'au moins un paramètre dans ladite zone, - un module de comparaison de ladite valeur mesurée avec au moins une valeur de référence, - un module d'arrêt de la compression de la pièce mécanique lorsque la valeur mesurée correspond à la valeur de référence. Selon un aspect de l'invention, le paramètre est la température et le dispositif de mesure comprend des moyens de mesure de température, par exemple par infrarouge. Selon un autre aspect de l'invention, le système comprend en outre un module de stockage comprenant une base de donnée dans laquelle est stockée la, au moins une, valeur de référence. La pièce mécanique est métallique, par exemple à base de titane ou d'aluminium. Les valeurs de référence peuvent être préalablement déterminées en prenant des mesures étalon de compression adéquate pour stopper la propagation d'une crique suivant la nature de la pièce mécanique, par exemple suivant le type de métal ou d'alliage constituant la pièce mécanique. Ainsi lorsque le paramètre est la température, des valeurs de température sont préalablement mesurées pendant une compression, par exemple pour différents types de métaux pouvant constituer des pièces mécaniques, pour déterminer la température de référence pour laquelle la compression est adéquate pour stopper la propagation d'une crique de fatigue. La corrélation entre la valeur de compression à atteindre et le dégagement de chaleur diffusé au travers du métal autour de la zone sollicitée peut être établie à partir d'essais réalisés sur une pièce sur laquelle sont appliqués progressivement des micro-martelages à fréquence constante conjugués à une compression régulière progressive pour atteindre à terme le niveau de contrainte requis. Cette opération cinématique de micro-martelage génère des contraintes dynamiques de compression dégageant de la chaleur dont la température peut être mesurée, par exemple, par thermographie infrarouge et dont la valeur de température mesurée peut être enregistrée. Afin d'optimiser le procédé, une pluralité de mesures de test peut être réalisée sur une population représentative de différentes pièces couplée à une pluralité de valeurs de contraintes requises et mesurées ensuite, par exemple, par diffraction X. L'ensemble peut alors être corrélable entre 3 moyens que sont : - la valeur appliquée de la compression dynamique à fréquence constante, - le signal obtenu en thermographie infrarouge, - la valeur de contrainte résiduelle relevée par diffraction X, afin d'obtenir une valeur de référence, ici de la température, correspondant au niveau de contrainte requis et qui, une fois atteinte, permettra l'arrêt de la compression de la pièce mécanique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. La figure 1 illustre une vue partielle d'une pièce mécanique comprenant sur sa surface une crique de fatigue. La figure 2 représente le système selon l'invention. La figure 3 illustre une mode de réalisation du système selon l'invention. La figure 4 illustre une zone, compressée par le système selon l'invention, autour d'une extrémité de propagation d'une crique de fatigue. La figure 5 illustre la méthode selon l'invention. On a représentée partiellement à la figure 1 une pièce mécanique 1 comprenant, sur sa surface, une crique de fatigue 2 comprenant une extrémité de propagation 4 de ladite crique de fatigue 2. Le système de traitement d'une crique de fatigue d'une pièce mécanique selon l'invention va maintenant être décrit en relation avec les figures 2 et 3. Le système 8 comprend un dispositif de mise en compression 12 de la pièce mécanique 1, un dispositif de mesure 14, un module de comparaison 16 et un module d'arrêt 18 de la compression de la pièce mécanique 1. Le système 8 comprend en outre ici un dispositif de détection 10, optionnel, d'une extrémité de propagation 4 d'une crique de fatigue 2 et un module de stockage 19, optionnelle. Le dispositif de mise en compression 12 de la pièce mécanique 1 permet de comprimer la pièce mécanique 1 perpendiculairement à sa surface sur une zone 5, en référence à la figure 4 décrite ci-après, répartie autour de l'extrémité de propagation 4 de la crique 2. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 3, le dispositif de mise en compression 12 se présente sous la forme d'un outil de martelage comprenant un support 12a et un poinçon 12b, le support 12a permettant de maintenir la pièce mécanique 1 lorsque le poinçon 12b la martèle sur la zone 5. Le martelage peut consister en une série de coups de poinçon sur la pièce mécanique 1 de plus ou moins forte intensité. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de mise en compression 12 est agencé pour permettre un micro-martelage de la pièce par poinçonnages successifs. Le dispositif de mesure 14 permet de mesurer au moins une valeur d'au moins un paramètre dans la zone 5 autour de l'extrémité de propagation 4 de la crique 2 sur laquelle la compression est exercée. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 3, le paramètre est la température et le dispositif de mesure 14 se présentent sous la forme d'une caméra de mesure par infrarouge. Le module de comparaison 16 permet de comparer la valeur mesurée par le dispositif de mesure 14 avec au moins une valeur de référence. A cette fin, le système 8 selon l'invention comprend ici un module de stockage 19 comprenant, par exemple, une base de données dans laquelle est stockée la ou les valeur(s) de référence. Le module d'arrêt 18 de la compression permet d'arrêter la compression exercée sur la zone 5 autour de l'extrémité de propagation 4 de la crique 2 lorsque la valeur mesurée par le dispositif de mesure 14 correspond à une valeur de référence pour la pièce mécanique 1. Le module d'arrêt 18 de la compression peut aussi bien s'entendre d'une intervention humaine pour décider de l'arrêt de la compression exercée que de l'utilisation d'un programme ordinateur couplé au dispositif de mise en compression 12 de la pièce mécanique 1 lorsque la valeur mesurée correspond à une valeur de référence pour la pièce mécanique 1. Le procédé selon l'invention va maintenant être expliqué en référence à la figure 5. Le procédé selon l'invention s'applique à une crique 2 détectée, par exemple à vue par un opérateur, sur une pièce mécanique 1. Le procédé selon l'invention peut comprendre une première étape de détection 20 d'une extrémité de propagation 4 de la crique 2 réalisée par le dispositif de détection 10. On entend ici la détection précise de ladite extrémité de propagation 4 par des moyens mécaniques. Dans le cas où cette étape n'est pas réalisée, un opérateur peut se contenter de définir visuellement l'extrémité de propagation 4 de la crique 2 de sorte à permettre l'étape de mise en compression 22. Le dispositif de compression 12 permet, lors de l'étape de mise en compression 22, de comprimer la pièce mécanique 1 perpendiculairement à sa surface sur une zone 5 autour de l'extrémité de propagation 4 de la crique 2. Lorsque, dans le mode de réalisation illustré de l'invention, le dispositif de mise en compression 12 réalise la compression par martèlement, la déformation de la zone 5 autour de l'extrémité de propagation 4 de la crique 2 dégage de l'énergie sous forme de chaleur. Une étape 24 de mesure de la température au niveau de la zone 5 autour de l'extrémité de propagation 4 de la crique 2 est alors réalisée. La valeur mesurée est alors comparée à une ou plusieurs valeurs de référence pour la pièce 2 5 mécanique dans une étape 26. La compression est arrêtée lorsque la valeur mesurée correspond à l'une valeur de référence pour la pièce mécanique 1, c'est-à-dire lorsqu'elle est suffisante pour garantir l'arrêt de la propagation de la crique 2. 30 REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'une crique de fatigue d'une pièce mécanique, ladite crique de fatigue comprenant au moins une extrémité de propagation, ledit procédé comprenant les étapes suivantes de : - (22) mise en compression de la pièce mécanique (1) perpendiculairement à sa surface (1) sur une zone (5) autour de l'extrémité de propagation (4) de la crique (2), - (24) mesure d'au moins une valeur d'au moins un paramètre dans ladite zone (5), - (26) comparaison de ladite valeur mesurée avec au moins une valeur de référence, - (28) arrêt de la compression de la pièce mécanique (1) lorsque la valeur mesurée correspond à la valeur de référence. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les étapes de mise en compression (22), de mesure (24) et de comparaison (26) sont réalisées de manière simultanée. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la compression est réalisée par martelage de la pièce mécanique (1) au niveau de l'extrémité de propagation (4) de la crique (2). 2 0 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, ledit procédé comprenant en outre une étape préliminaire (20) de détection d'une extrémité de propagation (4) de la crique (2). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le paramètre est la température dont au moins une valeur est mesurée au niveau de la zone (5). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (26) de comparaison de la valeur mesurée peut être réalisée avec un ensemble de valeurs de référence. 7. Système (8) de traitement d'une crique de fatigue (2) d'une pièce mécanique (1) comprenant - un dispositif de mise en compression (12) de la pièce mécanique (1) perpendiculairement à sa surface sur une zone (5) autour de l'extrémité de propagation (4) de la crique (2), - un dispositif de mesure (14) d'au moins une valeur d'au moins un paramètre dans ladite zone (5), 25 30- un module de comparaison (16) de ladite valeur mesurée avec au moins une valeur de référence, - un module (18) d'arrêt de la compression de la pièce mécanique (1) lorsque la valeur mesurée correspond à la valeur de référence. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel le paramètre est la température et le dispositif de mesure (14) comprend des moyens de mesure de température. 9. Système selon l'une des revendications précédentes 7 et 8, ledit système (8) comprenant en outre un module de stockage (19) comprenant une base de donnée dans laquelle est stockée la, au moins une, valeur de référence.15