Brevet FR3016045A1 — publié le 20150703

La présente invention concerne le domaine du contrôle non-destructif de pièces en matériaux composites, et se rapporte à un dispositif pour le contrôle non-destructif d'une pièce composite, à un ensemble comprenant ledit dispositif et ladite pièce, ainsi qu'à un procédé de contrôle non-destructif d'une pièce composite par ultrasons en transmission. Un procédé de fabrication ou de réparation d'une pièce en matériau composite comprend généralement une étape visant à contrôler si ladite pièce est conforme à un cahier des charges préalablement défini. Il convient typiquement de vérifier que la pièce fabriquée ou réparée ne présente aucun défaut, notamment de collage ou de délaminage. Ce procédé de contrôle est habituellement réalisé au moyen d'un dispositif de contrôle non-destructif. Parmi les procédés de contrôle non-destructif, on connaît de l'état de la technique le procédé de contrôle par émission d'ultrasons en transmission, consistant à envoyer des ondes ultrasonores dans la pièce fabriquée ou réparée, puis à analyser le signal lorsque les ondes ont traversé ladite pièce. Un tel procédé peut être mis en oeuvre par un dispositif de contrôle ultrasons en transmission, comprenant classiquement un transducteur 20 ultrasonore émetteur et un transducteur ultrasonore récepteur. Le contrôle de la pièce peut être réalisé soit manuellement par un opérateur qui déplace les transducteurs émetteur et récepteur sur la surface de la pièce à contrôler, soit automatiquement par l'intermédiaire de bras robotisés reliant chaque transducteur afin de balayer la surface de la pièce. 25 Un tel dispositif automatisé est très avantageux par rapport au contrôle manuel en ce qu'il assure un positionnement relatif constant entre les transducteurs. Toutefois, la présence des bras supportant et déplaçant les transducteurs limite voire rend impossible l'accessibilité à certaines zones de la 30 pièce à contrôler lorsque la pièce à contrôler présente un profil courbe. En outre, la fabrication des bras automatisés est onéreuse. On connaît de l'art antérieur la demande de brevet européen publiée sous le numéro EP 1 500 929, qui tente de résoudre ces inconvénients en prévoyant un dispositif de contrôle par ultrasons présentant un couplage 35 magnétique entre les sondes émettrice et réceptrice. La figure 1 illustre une sonde 1. La sonde 1 comprend un carter 3 renfermant un transducteur ultrasonore 5, émetteur ou récepteur, positionné à côté d'aimants 7, 9. Les sondes sont disposées de part et d'autre de la pièce à 5 contrôler, de sorte que la sonde conductrice, reliée par exemple à un bras robotisé, pilote le déplacement de la sonde suiveuse grâce à la présence des aimants. Cela permet de s'affranchir de la présence d'un deuxième bras robotisé relié à la sonde suiveuse, ce qui permet de réduire les coûts de 10 fabrication du dispositif de contrôle. Toutefois, afin de permettre un bon positionnement des sondes entre elles, chaque sonde a besoin de plusieurs corps magnétiques disposés autour du transducteur, ce qui conduit à des sondes particulièrement encombrantes et peu adaptées au contrôle de pièces au profil courbe. 15 En outre, lorsque la pièce à contrôler est une pièce réparée, il est fréquent que la pièce à contrôler comprenne d'autres pièces rapportées, ne pouvant être ôtées le temps du contrôle, limitant alors l'accessibilité des sondes à la pièce à contrôler. On connaît également de l'art antérieur la demande de brevet US 20 2006/0053892, qui décrit également un dispositif de contrôle par ultrasons dont les sondes émettrice et réceptrice sont couplées magnétiquement de façon à disposer d'une sonde conductrice et d'une sonde suiveuse. Comme représenté sur la figure 2, le couplage magnétique est ici accompli par l'intermédiaire d'un seul corps magnétique torique 11 par sonde 25 1, le transducteur 5 étant positionné à l'intérieur du corps magnétique torique. Afin de limiter l'impact que la forme torique du corps magnétique engendre sur la puissance magnétique développée, il est nécessaire de prévoir un tore présentant un diamètre important afin de fournir une puissance magnétique suffisante pour attirer l'aimant situé de l'autre côté de la pièce à 30 contrôler. Ainsi, dans ce dispositif de l'art antérieur, la surface de contact entre l'une des sondes et la pièce à contrôler présente un diamètre au moins égal à celui du tore du corps aimanté. Le dispositif de contrôle est particulièrement encombrant, et par conséquent peu adapté au contrôle de 35 pièces courbes. La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur et des inventions précitées, et se rapporte à cet effet à un dispositif pour le contrôle non-destructif d'une pièce composite, remarquable en ce qu'il comprend : - au moins deux corps magnétiques, au moins l'un desdits au moins deux corps magnétiques étant adapté pour exercer une force d'attraction pour permettre un maintien mutuel, ou de l'un par l'autre, des corps magnétiques de part et d'autre de ladite pièce, lesdits corps magnétiques étant destinés à être positionnés directement sur au moins une paroi de la pièce à contrôler, - au moins une sonde ultrasonore émettrice supportée par l'un desdits corps magnétiques, et au moins une sonde ultrasonore réceptrice supportée par l'autre desdits corps magnétiques. Ainsi, en prévoyant de disposer les corps magnétiques directement sur les parois de la pièce à contrôler, de part et d'autre de la pièce à contrôler, et en prévoyant une sonde émettrice et une sonde réceptrice chacune supportée par un corps magnétique, seul les corps magnétiques sont au contact des parois de la pièce à contrôler. Ainsi, la surface de contact entre le dispositif de contrôler et la pièce à contrôler est considérablement réduite par rapport à l'art antérieur, ce qui permet de limiter l'encombrement du dispositif de contrôle au niveau de la surface de contact de la pièce à contrôler, et en conséquence d'améliorer considérablement par rapport à l'art antérieur l'accessibilité à certaines zones de la pièce à contrôler. Selon des caractéristiques toutes optionnelles du dispositif selon l'invention : - au moins un desdits corps magnétiques comprend une bague de maintien conformée pour supporter au moins une desdites sondes ; -au moins un corps magnétique est de forme sensiblement cylindrique, ce qui permet d'assurer une répartition du champ magnétique le 30 long de l'axe longitudinal du corps magnétique, et ainsi de déplacer les sondes de façon simultanée ; - a u moins un corps magnétique est réalisé en matériau magnétique dur tel qu'un alliage de néodyme, de fer et de bore, cet alliage offrant de bonnes propriétés magnétiques ; - la sonde ultrasonore émettrice comprend en outre au moins un transducteur ultrasonore émetteur et la sonde ultrasonore réceptrice comprend en outre au moins un transducteur ultrasonore récepteur. La présente invention concerne également un ensemble 5 comprenant une pièce composite à contrôler et au moins un dispositif pour le contrôle non-destructif de ladite pièce, ledit dispositif comprenant au moins deux corps magnétiques et au moins une sonde ultrasonore émettrice et au moins une sonde ultrasonore réceptrice, ledit ensemble étant remarquable en ce que les corps magnétiques sont positionnés de part et d'autre de la pièce à 10 contrôler, directement sur une paroi de ladite pièce, au moins l'un desdits au moins deux corps magnétiques exerçant une force d'attraction adaptée pour permettre un maintien mutuel, ou de l'un par l'autre, des corps magnétiques de part et d'autre de ladite pièce, et en ce que lesdites sondes ultrasonores émettrice et réceptrice sont respectivement supportées par l'un et l'autre 15 desdits corps magnétiques. L'invention se rapporte enfin à un procédé de contrôle non-destructif d'une pièce composite par ultrasons en transmission, remarquable en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes visant à: - positionner de part et d'autre de la pièce à contrôler au moins 20 deux corps magnétiques, de façon à ce qu'au moins l'un desdits au moins deux corps magnétiques exerce une force d'attraction pour permettre un maintien mutuel, ou de l'un par l'autre, des corps magnétiques de part et d'autre de ladite pièce, lesdits corps magnétiques étant positionnés directement sur une paroi de la pièce à contrôler, 25 - positionner au moins une sonde ultrasonore émettrice sur l'un des corps magnétiques, et au moins une sonde ultrasonore réceptrice sur l'autre des corps magnétiques. Le procédé selon l'invention comprend en outre une étape visant à humidifier la pièce à contrôler, par exemple par vaporisation. 30 En outre, optionnellement, on positionne lesdits au moins deux corps magnétiques sensiblement en vis-à-vis l'un de l'autre. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen 35 des figures ci-annexées, dans lesquelles : - les figures 1 et 2 illustrent des exemples de réalisation de sondes pour dispositif de contrôle non-destructif d'une pièce composite selon l'art antérieur ; - la figure 3 représente un dispositif pour le contrôle non- destructif d'une pièce composite selon l'invention, monté sur une pièce composite que l'on souhaite contrôler. Sur l'ensemble des figures, des références identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou 10 analogues. On se réfère à la figure 3, illustrant un ensemble 20 comprenant une pièce composite 21 à contrôler et un dispositif 23 selon l'invention pour le contrôle non-destructif de la pièce composite 21. La pièce composite à contrôler peut être, à titre d'exemple illustratif 15 non limitatif, une structure composite dite « sandwich », comprenant une première peau dite « peau interne » et une deuxième peau dite « peau externe », séparées par une structure en nids d'abeilles fréquemment appelée « N IDA ». Ce type de structure composite trouve notamment une application 20 dans le domaine aéronautique, et équipe fréquemment certaines sections des nacelles pour turboréacteur d'aéronef. Ce type de structure composite permet d'absorber au moins partiellement les ondes acoustiques générées par la nacelle. Après la fabrication ou la réparation d'une telle structure composite, 25 il est fréquemment procédé à un contrôle non-destructif, afin de vérifier que ladite pièce est conforme à un cahier des charges prédéterminé. Pour cela, selon l'invention, le dispositif 23 pour le contrôle non destructif d'une pièce composite 21 comprend un premier corps magnétique 25 et un deuxième corps magnétique 27 disposés de part et d'autre de la pièce 30 21, positionnés directement sur les parois 29, 31 de la pièce 21 à contrôler. Selon l'invention, la paroi 26 du corps magnétique 25 est au contact de la paroi 29 de la pièce 21 à contrôler, et la paroi 28 du corps magnétique 27 est au contact de la paroi 31 de la pièce 21. On entend par corps magnétique tout corps adapté pour exercer 35 une force magnétique ou pour réagir à un champ magnétique extérieur. Dans ce deuxième cas, le corps magnétique peut être par exemple un corps ferromagnétique ne générant pas lui-même de champ magnétique, mais étant susceptible de réagir à un champ magnétique externe. Les corps magnétiques 25, 27 du dispositif selon l'invention sont de préférence réalisés en matériau magnétique dur tel qu'un alliage de néodyme, 5 de fer et de bore (NdFeB). Dans ce cas, les deux corps magnétiques 25, 27 exercent une force d'attraction l'un sur l'autre permettant un maintien mutuel, ou de l'un par l'autre, des corps magnétiques de part et d'autre de la pièce 21. Bien sûr, il va de soi que tout autre alliage conférant des propriétés magnétiques suffisantes pour permettre aux corps magnétiques de s'attirer 10 lorsqu'ils sont positionnés de part et d'autre de la pièce à contrôler peut être envisagé. Les corps magnétiques 25, 27 sont de préférence de forme sensiblement cylindrique, ce qui permet d'assurer une répartition du champ magnétique essentiellement le long de l'axe longitudinal du corps magnétique, 15 mais là aussi il peut tout à fait être envisagé un corps magnétique présentant une forme géométrique autre, telle que parallélépipédique par exemple. Les dimensions des corps magnétiques sont en outre adaptées à la pièce à contrôler, c'est-à-dire que les corps magnétiques présentent des dimensions conformées pour que les corps magnétiques s'attirent entre eux de 20 part et d'autre de la pièce. L'épaisseur des corps magnétiques varie en fonction de l'épaisseur de la pièce à contrôler, la surface de contact entre les corps magnétiques et la pièce à contrôler restant avantageusement inchangée quelle que soit l'épaisseur de ladite pièce. 25 Le dispositif 23 de contrôle comprend en outre des sondes ultrasonores émettrice 33 et réceptrice 35, la sonde émettrice 33 étant supportée par le corps magnétique 25 par l'intermédiaire d'une bague de maintien 37 solidaire du corps magnétique 25, et la sonde réceptrice 35 étant supportée par le corps magnétique 27 par l'intermédiaire d'une bague de 30 maintien 39 solidaire du corps magnétique 27. Les bagues de maintien peuvent être fixées aux corps magnétiques par tout moyen de fixation connu de l'homme du métier, et peuvent également être en matériau magnétique de façon à ce que les corps magnétiques 25, 27 et/ou les bagues de maintien s'attirent. 35 Selon une alternative non représenté sur les figures, les sondes émettrice et réceptrice sont directement supportées par les corps aimantés, et sont positionnées directement sur les parois opposées aux parois 26 et 28 des corps magnétiques 25,27. Les sondes ultrasonores émettrice 33 et réceptrice 35 comprennent en outre respectivement un transducteur ultrasonore émetteur et un transducteur ultrasonore récepteur, non représentés sur les figures. Les transducteurs ultrasonores utilisés sont bien connus de l'homme du métier et ne seront pas d'avantage décrits dans la présente description. En outre, les sondes 33, 35 sont destinées à être reliées à un dispositif d'acquisition et de traitement des données, non représenté. Selon une caractéristique connue de l'art antérieur, au moins une des deux sondes peut être pilotée par un bras de commande, automatisé, qui permet le déplacement des deux sondes couplées magnétiquement. Le procédé de contrôle selon l'invention est réalisé par les étapes suivantes. On positionne les deux corps magnétiques 25, 27 directement et respectivement sur les parois 29, 31 de la pièce 21 à contrôler, lesdits corps étant par exemple positionnés sensiblement en vis-à-vis l'un de l'autre afin d'assurer une bonne transmission des ondes depuis la sonde émettrice vers la sonde réceptrice. Ainsi, les corps magnétiques 25, 27 exercent une force d'attraction permettant un maintien mutuel, ou de l'un par l'autre, de part et d'autre de la pièce 21. On positionne ensuite la sonde ultrasonore émettrice 33 sur le corps magnétique 25, dont le maintien est par exemple assuré grâce à la bague de maintien 37, puis on positionne sur le corps magnétique 27 la sonde ultrasonore réceptrice 35, par exemple maintenue au moyen de la bague de maintien 39. Le procédé de contrôle non-destructif par ultrasons en transmission selon l'invention peut en outre comprendre une étape visant à disposer un gel de couplage entre la sonde ultrasonore et le corps aimanté qui la supporte. Cela permet avantageusement d'assurer une bonne propagation des ondes ultrasonores dans la pièce 21 à contrôler. Il peut également être envisagé, alternativement ou en complément, d'humidifier la pièce à contrôler, par exemple par vaporisation. Les ondes ultrasonores se propagent successivement depuis le 35 transducteur émetteur de la sonde 33 vers le corps magnétique 25, traversent le corps magnétique 25, puis traversent la pièce 21 à contrôler, puis traversent le corps magnétique 27 avant d'être captées par le transducteur récepteur de la sonde réceptrice 35. Le dispositif selon l'invention est particulièrement avantageux 5 lorsque l'on souhaite contrôler une pièce composite présentant un profil courbe, tel qu'un panneau acoustique sandwich par exemple. En effet, grâce à la présente invention, en prévoyant de disposer les corps magnétiques directement sur les parois de la pièce à contrôler, de part et d'autre de la pièce à contrôler, et en prévoyant une sonde émettrice et 10 une sonde réceptrice chacune supportée par un corps magnétique, seul les corps magnétiques sont au contact des parois de la pièce à contrôler, ce qui permet de réduire sensiblement l'encombrement par rapport aux dispositifs connus de l'art antérieur. En outre, grâce à la présente invention, la taille des corps 15 magnétiques est optimisée, ce qui permet de bénéficier d'un bon rapport encombrement/poids/performance magnétique. Enfin, le couplage magnétique des corps aimantés directement supportés par la pièce à contrôler permet également un bon alignement des sondes ultrasonores, et en conséquence une propagation optimale desdites 20 ondes. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation du dispositif de contrôle, décrites ci-dessus uniquement à titre d'exemples illustratifs, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes faisant intervenir les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs 25 combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. A cet effet, la description fait référence à une pièce composite acoustique équipant notamment une nacelle pour turboréacteur d'aéronef. Il va de soi que le dispositif de contrôle et le procédé revendiqués ci-après ne sont en aucun cas limités au contrôle de ce type de pièce, mais concernent le 30 contrôle de toute pièce composite, acoustique ou non. REVENDICATIONS1. Dispositif (23) pour le contrôle non-destructif d'une pièce composite (21), caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins deux corps magnétiques (25, 27), au moins l'un desdits au moins deux corps magnétiques étant adapté pour exercer une force d'attraction pour permettre un maintien mutuel, ou de l'un par l'autre, des corps magnétiques de part et d'autre de ladite pièce, lesdits corps magnétiques étant destinés à être positionnés directement sur au moins une paroi (29, 31) de la pièce à contrôler, - au moins une sonde ultrasonore émettrice (33) supportée par l'un desdits corps magnétiques, et au moins une sonde ultrasonore réceptrice (35) supportée par l'autre desdits corps magnétiques. 2. Dispositif (23) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un desdits corps magnétiques (25, 27) comprend une bague de maintien (37, 39) conformée pour supporter au moins une desdites sondes (33, 35). 3. Dispositif (23) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé 20 en ce qu'au moins un corps magnétique (25, 27) est de forme sensiblement cylindrique. 4. Dispositif (23) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un corps magnétique (25, 27) est réalisé en 25 matériau magnétique dur tel qu'un alliage de néodyme, de fer et de bore. 5. Dispositif (23) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la sonde ultrasonore émettrice (33) comprend en outre au moins un transducteur ultrasonore émetteur et en ce que la sonde 30 ultrasonore réceptrice (35) comprend en outre au moins un transducteur ultrasonore récepteur. 6. Ensemble (20) comprenant une pièce composite (21) à contrôler et au moins un dispositif (23) pour le contrôle non-destructif de ladite pièce, 35 ledit dispositif comprenant au moins deux corps magnétiques (25, 27) et au moins une sonde ultrasonore émettrice (33) et au moins une sonde ultrasonore réceptrice (35), ledit ensemble étant caractérisé en ce que les corpsmagnétiques (25, 27) sont positionnés de part et d'autre de la pièce à contrôler (21), directement sur une paroi (29, 31) de ladite pièce, au moins l'un desdits au moins deux corps magnétiques exerçant une force d'attraction adaptée pour permettre un maintien mutuel, ou de l'un par l'autre, des corps magnétiques de part et d'autre de ladite pièce, et en ce que lesdites sondes ultrasonores émettrice (33) et réceptrice (35) sont respectivement supportées par l'un et l'autre desdits corps magnétiques (25, 27). 7. Procédé de contrôle non-destructif d'une pièce composite par 10 ultrasons en transmission, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes visant à : - positionner de part et d'autre de la pièce (21) à contrôler au moins deux corps magnétiques (25, 27), de façon à ce qu'au moins l'un desdits au moins deux corps magnétiques exerce une force d'attraction pour permettre 15 un maintien mutuel, ou de l'un par l'autre, des corps magnétiques de part et d'autre de ladite pièce, lesdits corps magnétiques étant positionnés directement sur une paroi (29, 31) de la pièce à contrôler, - positionner au moins une sonde ultrasonore émettrice (33) sur l'un des corps magnétiques, et au moins une sonde ultrasonore réceptrice (35) 20 sur l'autre des corps magnétiques. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape visant à humidifier la pièce (21) à contrôler, par exemple par vaporisation. 25 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'on positionne lesdits au moins deux corps magnétiques (25, 27) sensiblement en vis-à-vis l'un de l'autre.