Brevet FR3033895A1 — publié le 20160923

Outil de vérification destiné à vérifier l'état d'une couche de placage d'un élément DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un outil de vérification automatique qui permet de vérifier si une couche de placage qui a été préalablement appliquée sur un matériau amagnétique est intègre, ainsi qu'un procédé de vérification de l'état d'une couche de placage mis en oeuvre à l'aide d'un tel outil de vérification. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE La structure d'un fuselage d'aéronef est généralement réalisée dans des matériaux non ferreux et amagnétiques, comme l'aluminium ou des alliages d'aluminium. La structure est ensuite recouverte d'une couche de placage en matériau également non ferreux et amagnétique, comme par exemple une couche en aluminium ou une couche en alliage d'aluminium. La couche de placage est ensuite recouverte d'une ou plusieurs couches de protection comme de la peinture. Avant la dépose de la couche de protection ou au cours de la vie de l'aéronef, le fuselage peut subir des chocs. Ces chocs peuvent être plus ou moins importants, et il est important de vérifier que la couche de placage n'a pas été endommagée de manière trop importante au risque de traverser ladite couche de placage, sans quoi des risques de corrosion/oxydation de la structure apparaissent. Actuellement, la vérification nécessite un savoir-faire particulier du technicien effectuant la vérification. En effet, la vérification est basée sur l'utilisation d'une sonde à courants de Foucault (« Eddy current probe » en terminologie anglo-saxonne), qui doit être calibrée. La sonde à courants de Foucault est ensuite placée sur un point de l'aéronef. A chaque mise en place, la sonde à courants de Foucault fournit une valeur d'impédance qui doit être analysée par rapport à des abaques afin de vérifier si la couche de placage est toujours intègre ou si elle a subi une perforation. Un tel processus est donc long et fait intervenir un technicien qui doit présenter les compétences nécessaires pour ne pas effectuer d'erreur lors de la prise de mesure et lors de l'interprétation de ces mesures. EXPOSE DE L'INVENTION 3033895 2 Un objet de la présente invention est de proposer un outil de vérification automatique qui permet de vérifier de manière simple et rapide si une couche de placage est perforée ou non. A cet effet, est proposé un outil de vérification destiné à vérifier l'état d'une 5 couche de placage d'un élément non-ferreux comprenant une première couche et une couche de placage, chaque couche ayant une conductivité électrique différente de l'autre couche, ledit outil de vérification comportant : - une sonde à courants de Foucault, - une unité de calcul agencée pour mesurer une grandeur électrique de la sonde à 10 courants de Foucault, pour comparer ladite grandeur électrique par rapport à une valeur seuil, et pour en déduire l'état de la couche de placage en fonction de cette comparaison, et - une unité d'affichage agencée pour afficher un signal représentatif de l'état de la couche de placage ainsi déduit et transmis par l'unité de calcul. 15 Un tel outil permet par une utilisation simple et automatique de connaître l'état de surface d'une couche de placage. Avantageusement, la sonde à courants de Foucault est du type sonde absolue à fonction double et comporte une bobine et un générateur de courant alternatif agencé pour délivrer un courant alternatif à une fréquence choisie dans la bobine, et la 20 grandeur électrique mesurée est une grandeur liée à l'impédance Z de la bobine. Avantageusement, la grandeur liée à l'impédance Z est la réactance X de l'impédance Z. Avantageusement, l'outil de vérification comporte en outre un support qui présente : 25 - un châssis, - des moyens de fixation solidaires du châssis et agencés pour assurer la fixation du châssis sur l'élément, - un chariot monté coulissant sur le châssis parallèlement à une première direction, - un coulisseau monté coulissant sur le chariot parallèlement à une deuxième direction parallèle à la première direction, et la sonde à courants de Foucault est fixée sur le coulisseau. 3033895 3 L'invention propose également un procédé de vérification de l'état d'une couche de placage d'un élément, mis en oeuvre par un outil de vérification comportant une sonde à courants de Foucault, une unité de calcul, et une unité d'affichage, ledit procédé de vérification comportant : 5 - une étape de placement au cours de laquelle la sonde à courants de Foucault est placée contre la surface de l'élément, - une étape de mesure au cours de laquelle l'unité de calcul mesure la grandeur électrique de la sonde à courants de Foucault, - une étape de comparaison au cours de laquelle l'unité de calcul compare la 10 grandeur électrique ainsi mesurée à la valeur seuil, - une étape de déduction au cours de laquelle l'unité de calcul déduit l'état de la couche de placage en fonction du résultat de l'étape de comparaison, - une étape d'affichage au cours de laquelle l'unité d'affichage affiche un signal représentatif de l'état de la couche de placage, et 15 - une étape de bouclage au cours de laquelle le procédé boucle sur l'étape de placement. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de 20 réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 est une vue schématique d'un outil de vérification automatique selon l'invention, la Fig. 2 est une courbe dans un plan d'impédance qui est représentative de la 25 variation de l'impédance de l'outil de vérification automatique en différents points d'analyse, la Fig. 3 montre un algorithme d'un procédé de vérification selon l'invention, et la Fig. 4 montre une vue de dessus d'un support que l'outil de vérification peut comporter. 30 EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION 3033895 4 La Fig. 1 montre un outil de vérification automatique 100 qui est apposé contre un élément 10 à analyser. L'élément 10 réalisé en matériaux non-ferreux représente par exemple un fuselage d'aéronef, comprend : - une première couche 12 constituée d'un matériau amagnétique comme de 5 l'aluminium ou un alliage d'aluminium, et - une couche de placage 14 constituée d'un matériau amagnétique comme de l'aluminium ou un alliage d'aluminium. La couche de placage a une conductivité électrique différente de la première couche. Pour l'exemple, l'élément 10 a une première couche en aluminium de série 2024 10 de conductivité électrique de 20.106 S.m-1 et une couche de plaquage en aluminium de série 1050 de conductivité électrique de 40.106 S.m-1. L'élément 10 présente également une zone dégradée 16 où la couche de placage 14 a été détruite. La zone dégradée 16 s'étend plus ou moins dans l'épaisseur de la couche de placage 14 et l'épaisseur de la première couche 12. 15 L'outil de vérification 100 présente : - une sonde à courants de Foucault 101, - une unité de calcul 106 agencée pour mesurer une grandeur électrique de la sonde à courants de Foucault 101, pour comparer ladite grandeur électrique par rapport à une valeur seuil, et pour en déduire l'état de la couche de placage 14 en 20 fonction de cette comparaison, et - une unité d'affichage 108 agencée pour afficher un signal représentatif de l'état de la couche de placage 14 ainsi déduit et transmis par l'unité de calcul 106. Ainsi lorsque l'unité de calcul 106 ne décèle pas d'anomalie dans la valeur de la grandeur électrique, l'unité d'affichage 108 affiche un signal représentatif de 25 l'absence de défaut de la couche de placage 14, et lorsque l'unité de calcul 106 décèle une anomalie dans la valeur de la grandeur électrique, l'unité d'affichage 108 affiche un signal représentatif de la présence d'un défaut de la couche de placage 14. Le signal peut être par exemple un feu vert en absence de défaut et un feu rouge en présence de défaut. 30 La vérification d'un défaut dans la couche de placage 14 est donc relativement facile et rapide puisqu'il suffit de déplacer la sonde à courants de Foucault 101 sur la surface de l'élément 10 et de vérifier sur l'unité d'affichage 108 si la couche de placage 14 présente des défauts. L'utilisation d'un tel outil de vérification 100 ne nécessite pas de qualification particulière pour le technicien l'utilisant. 3033895 5 Avant d'effectuer la vérification, il peut être nécessaire de procéder à une calibration. Dans le mode de réalisation particulier représenté à la Fig. 1, la sonde à courants de Foucault 101 est du type sonde absolue à fonction double et comporte 5 principalement une seule bobine 102 et un générateur de courant alternatif 104 agencé pour délivrer un courant alternatif à une fréquence choisie dans la bobine 102. La grandeur électrique mesurée est alors une grandeur liée à l'impédance Z de la bobine 102. Le courant alternatif circule dans la bobine 102 à une fréquence choisie et 10 génère un champ magnétique autour de la bobine 102. Lorsque la bobine 102 est placée près de la couche de l'élément 10 qui est conducteur d'électricité, les courants de Foucault sont induits dans l'élément 10. Lorsque la bobine 102 s'approche de la zone dégradée 16, l'induction mutuelle entre la bobine 102 et l'élément 10 change ce qui peut être analysé à partir de l'impédance Z de la bobine 102. 15 Le principe de détection est basé sur l'analyse de la différence de conductivité électrique entre les couches de l'élément 10. Lorsque la couche de plaquage 14 est présente, une grande partie des courants de Foucault circule dans la couche de plaquage 14 ayant une conductivité de 40.106 S/m-1. Lorsque la couche de placage 14 est percée, une grande partie des courants de Foucault circule dans la première couche 20 12 ayant une conductivité de 20.106 S/m-1. Cette différence de conductivité électrique est analysée par l'outil de vérification 100 et permet de détecter un manque de couche de placage 14. L'unité d'affichage 108 est tous types d'écran permettant d'afficher des informations compréhensibles par le technicien. L'unité d'affichage 108 peut former 25 un ensemble avec la sonde à courants de Foucault 101, ou être déportée. De la même manière, l'unité de calcul 106 peut être intégrée dans la sonde à courants de Foucault 101 ou dans l'unité d'affichage 108. La Fig. 2 montre la courbe 202 représentative de l'impédance Z de la bobine 102 mesurée par l'unité de calcul 106 dans le plan d'impédance avec en abscisse la 30 résistance R et en ordonnée la réactance X où Z = R+jX. La courbe 202 est représentative des mesures obtenues en différents points de l'élément 10. Selon un mode de réalisation particulier, la grandeur liée à l'impédance Z est la réactance X, et la comparaison effectuée par l'unité de calcul 106 s'effectue sur la 3033895 6 réactance X et lorsque la réactance mesurée dépasse un seuil XS prédéfini, cela signifie que la couche de placage 14 est transpercée. La valeur du seuil XS est prédéfinie, entre autres, en fonction des matériaux constituant l'élément 10 et de l'épaisseur de la couche de placage 14. 5 L'unité de calcul 106 est principalement un processeur dans lequel est implémenté un logiciel prévu, en particulier, pour mesurer l'impédance de la bobine 102 et pour comparer ladite impédance par rapport à une valeur seuil. Selon un mode de réalisation particulier, lorsque la couche de placage 14 présente une épaisseur comprise entre 0,04 mm et 0,4 mm, un courant alternatif 10 généré présentant une fréquence de 1 Mhz permet d'obtenir de bons résultats. La sonde à courants de Foucault 101 peut prendre une autre forme et la grandeur électrique à mesurer peut alors être différente. La Fig. 3 montre un algorithme 300 d'un procédé de vérification de l'état de la couche de placage 14 de l'élément 10 mis en oeuvre à l'aide de l'outil de vérification 15 100 qui comporte : - une étape de placement 302 au cours de laquelle la sonde à courants de Foucault 101 est placée contre la surface de l'élément 10 présentant le placage 14 à vérifier, - une étape de mesure 304 au cours de laquelle l'unité de calcul 106 mesure la 20 grandeur électrique de la sonde à courants de Foucault 101, en particulier une grandeur liée à l'impédance Z de la bobine 102, et plus particulièrement la réactance X de l'impédance Z, - une étape de comparaison 306 au cours de laquelle l'unité de calcul 106 compare la grandeur électrique ainsi mesurée à la valeur seuil, 25 - une étape de déduction 308 au cours de laquelle l'unité de calcul 106 déduit l'état de la couche de placage 14 en fonction du résultat de l'étape de comparaison 306, - une étape d'affichage 310 au cours de laquelle l'unité d'affichage 108 affiche un signal représentatif de l'état de la couche de placage 14 transmis par l'unité de 30 calcul 106 après l'étape de déduction 308, et - une étape de bouclage 312 au cours de laquelle le procédé boucle sur l'étape de placement 302 pour la mesure en un autre point de la surface de l'élément 10. 3033895 7 Pour faciliter la mise en place de l'outil de vérification 100 et son déplacement le long de la surface de l'élément 10, l'outil de vérification 100 comporte un support 400 qui est représenté sur la Fig. 4 en vue de dessus. Le support 400 comporte : 5 - un châssis 402, - des moyens de fixation 404 solidaires du châssis 402 et agencés pour assurer la fixation du châssis 402 sur la surface de l'élément 10, - un chariot 406 monté coulissant sur le châssis 402 parallèlement à une première direction 42, 10 - un coulisseau 408 monté coulissant sur le chariot 406 parallèlement à une deuxième direction 44 parallèle à la première direction 42. La sonde à courants de Foucault 101 est fixée sur le coulisseau 408 et elle est représentée ici par une spirale de la bobine 102 en vue de dessus. Ainsi, après fixation des moyens de fixation 404, la sonde à courants de 15 Foucault 101 peut être déplacée sur toute la surface du châssis 402 par déplacement selon les deux directions 42 et 44. Les moyens de fixation 404 sont par exemple des ventouses. Dans le mode de réalisation du support 400, la translation du chariot 406 est réalisée par deux fentes 410a-b qui sont réalisées dans le châssis 402 parallèlement 20 l'une à l'autre et parallèles à la première direction 42, par deux plots 412a-b que le chariot 406 comporte. Chaque plot 412a-b s'insère dans une fente 410a-b pour y coulisser. La translation du coulisseau 408 est réalisée ici par une rainure 414 parallèle à la deuxième direction 44 dans laquelle se place le coulisseau 408 et la prise en sandwich 25 de chacun des deux bords de la rainure 414 entre deux voiles 416 superposées du coulisseau 408. Selon un mode de réalisation particulier, il est possible, à chaque position de la sonde à courants de Foucault 101, d'effectuer une première mesure à une première fréquence (par exemple 1Mhz) du courant alternatif, et une deuxième mesure à une 30 deuxième fréquence (par exemple 500 Khz) du courant alternatif La soustraction des deux signaux permet d'obtenir l'épaisseur de la couche de placage 14. La fréquence est liée à la profondeur de pénétration des courants de Foucault et le fait d'utiliser deux fréquences permet d'obtenir deux signaux avec des amplitudes différentes et sur 3033895 8 le plan d'impédance en mixant ces deux signaux, il est possible de corréler les épaisseurs de la couche de plaquage 14. Sans sortir du cadre de la présente invention, l'élément réalisé en matériaux non-ferreux peut comprendre : 5 - une première couche constituée d'un matériau amagnétique comme un matériau composite en fibre de carbones, et - une couche de placage constituée d'un matériau comprenant du cuivre. La couche de placage a une conductivité électrique différente de la première couche. 10 REVENDICATIONS1) Outil de vérification (100) destiné à vérifier l'état d'une couche de placage (14) d'un élément (10) non-ferreux comprenant une première couche et une couche de placage, chaque couche ayant une conductivité électrique différente de l'autre couche, ledit outil de vérification (100) comportant : - une sonde à courants de Foucault (101), - une unité de calcul (106) agencée pour mesurer une grandeur électrique de la sonde à courants de Foucault (101), pour comparer ladite grandeur électrique par rapport à une valeur seuil, et pour en déduire l'état de la couche de placage (14) en fonction de cette comparaison, et - une unité d'affichage (108) agencée pour afficher un signal représentatif de l'état de la couche de placage (14) ainsi déduit et transmis par l'unité de calcul (106). 2) Outil de vérification (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde à courants de Foucault (101) est du type sonde absolue à fonction double et comporte une bobine (102) et un générateur de courant alternatif (104) agencé pour délivrer un courant alternatif à une fréquence choisie dans la bobine (102), et en ce que la grandeur électrique mesurée est une grandeur liée à l'impédance Z de la bobine (102). 3) Outil de vérification (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la grandeur liée à l'impédance Z est la réactance X de l'impédance Z. 4) Outil de vérification (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un support (400) qui comporte : - un châssis (402), - des moyens de fixation (404) solidaires du châssis (402) et agencés pour assurer la fixation du châssis (402) sur l'élément (10), - un chariot (406) monté coulissant sur le châssis (402) parallèlement à une première direction (42), - un coulisseau (408) monté coulissant sur le chariot (406) parallèlement à une deuxième direction (44) parallèle à la première direction (42), et en ce que la sonde à courants de Foucault (101) est fixée sur le coulisseau (408). 3033895 10 5) Procédé de vérification de l'état d'une couche de placage (14) d'un élément (10) non-ferreux comprenant une première couche et une couche de placage, chaque couche ayant une conductivité électrique différente de l'autre couche, mis en oeuvre par un outil de vérification (100) comportant : 5 - une sonde à courants de Foucault (101), - une unité de calcul (106), et - une unité d'affichage (108), ledit procédé de vérification comportant : - une étape de placement (302) au cours de laquelle la sonde à courants de 10 Foucault (101) est placée contre la surface de l'élément (10), - une étape de mesure (304) au cours de laquelle l'unité de calcul (106) mesure la grandeur électrique de la sonde à courants de Foucault (101), - une étape de comparaison (306) au cours de laquelle l'unité de calcul (106) compare la grandeur électrique ainsi mesurée à la valeur seuil, 15 - une étape de déduction (308) au cours de laquelle l'unité de calcul (106) déduit l'état de la couche de placage (14) en fonction du résultat de l'étape de comparaison (306), - une étape d'affichage (310) au cours de laquelle l'unité d'affichage (108) affiche un signal représentatif de l'état de la couche de placage (14), et 20 - une étape de bouclage (312) au cours de laquelle le procédé boucle sur l'étape de placement (302).