Brevet FR3031810A1 — publié le 20160722

La présente invention concerne un procédé de détermination de la qualité d'adhésion d'un assemblage comprenant au moins deux pièces collées entre elles au niveau d'une zone de collage. Dans le domaine de la fabrication de pièces notamment composites, les 5 fabricants ont bien souvent la nécessité de contrôler la conformité de ces pièces, que ce soit à l'issue de leur fabrication, pour validation avant envoi à un client final, ou au cours de la vie de la pièce. Parmi les procédés de contrôle connus de l'art antérieur, on distingue deux catégories : les procédés de contrôle destructifs et les procédés de contrôle non-10 destructifs. La première catégorie de ces procédés trouve son intérêt lorsque la pièce arrive en fin de vie, par exemple afin d'apprécier les efforts subis par la pièce au cours de son cycle de vie ou de mesurer la fatigue des matériaux qui composent la pièce. A titre d'exemple, les procédés de contrôle destructifs peuvent consister en des essais 15 mécanique, visant par exemple à évaluer la résistance à la traction de la pièce jusqu'à sa rupture, ou en un procédé visant à soumettre la pièce à un rayonnement laser. Ces procédés endommageant les pièces contrôlées, ils ne sont pas applicables pour un contrôle de la pièce en début ou en cours de vie. La deuxième catégorie de ces procédés permet, quant à eux, de vérifier la 20 conformité d'une pièce à l'issue de sa fabrication, ou au cours de la vie de la pièce. Parmi les procédés de contrôle non-destructifs de l'art antérieur, on connaît les procédés de contrôle par ultrasons, qui consistent à soumettre une onde ultrasonore dans l'épaisseur de la pièce à contrôler, et à mesurer notamment la vitesse de l'onde ultrasonore entre un émetteur ultrasonore et un récepteur ultrasonore, ou encore 25 l'énergie de l'onde qui a parcouru la pièce à contrôler. Les résultats de ces mesures permettent de révéler la présence de certains défauts de la pièce, qu'il conviendra de corriger par un procédé approprié. Lorsque la pièce à contrôler se présente sous la forme d'un assemblage de deux pièces ou plus, collées entre elles au niveau d'une zone de collage, les 30 procédés de contrôle non-destructifs de l'art antérieur ne permettent pas de révéler la présence de défauts non usuels de l'assemblage lorsque ces défauts sont localisés entre l'une des pièces de l'assemblage et la zone de collage. Ces défauts, non détectables par les procédés de contrôle non-destructifs de l'art antérieur, peuvent être du type : zone d'adhésion faible entre l'une des pièces 35 de l'assemblage et la zone de collage, présence de deux surfaces en contact sans adhésion (« kissing bond » en terminologie anglo-saxonne) entre l'une des pièces de l'assemblage et la zone de collage. Ces défauts de collage peuvent entraîner une mauvaise tenue mécanique de l'assemblage. Cela présente un inconvénient majeur notamment dans le domaine 5 aéronautique, dans lequel une mauvaise tenue mécanique d'un assemblage du type susmentionné peut avoir des conséquences désastreuses, lorsque l'avion est en vol. La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur en prévoyant un procédé de contrôle d'un assemblage de pièces collées entre elles, facile à mettre en oeuvre, industrialisable et peu coûteux, qui permette d'évaluer de 10 manière non-destructive la qualité de collage des pièces formant un assemblage. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de détermination de la qualité d'adhésion d'un assemblage comprenant au moins deux pièces collées entre elles au niveau d'une zone de collage, remarquable en ce qu'il comprend les étapes suivantes visant à : 15 - appliquer une sollicitation extérieure à l'assemblage de façon à modifier le champ de contraintes dans l'assemblage de sorte que l'assemblage est amené à un niveau de contrainte inférieur à sa limite élastique ; - soumettre l'assemblage à un examen ultrasonore ; - qualifier, à partir des résultats de l'examen ultrasonore, l'état 20 d'adhésion de l'assemblage. Les inventeurs ont découvert de façon tout à fait surprenante qu'en soumettant un assemblage de pièces collées entre elles à une sollicitation extérieure de type mécanique, acoustique, dynamique ou thermique, à un niveau inférieur à celui amenant un endommagement de l'assemblage, des variations locales du champ 25 de contraintes au niveau de la zone de collage des pièces pouvaient être générées en fonction de l'état d'adhésion de l'assemblage. La présente invention prévoit de soumettre un assemblage de pièces collées entre elles à une telle sollicitation extérieure. Cela permet de générer des variations locales du champ de contrainte dans le cas où un défaut de collage est 30 présent entre l'une des pièces de l'assemblage et la zone de collage, ou dans la zone de collage elle-même. Ces variations locales sont ensuite détectées en émettant une onde ultrasonore de façon à ce qu'elle traverse l'épaisseur de l'assemblage, puis en analysant la vitesse et/ou l'énergie de l'onde ultrasonore de façon à ce qu'elle traverse au moins l'épaisseur d'une des pièces de l'assemblage. L'analyse de la vitesse 35 et/ou de l'énergie de l'onde ultrasonore permet de qualifier l'état d'adhésion de l'assemblage. Grâce à la présente invention il est désormais possible d'obtenir une qualification de la qualité d'adhésion d'un assemblage constitué de pièces collées entre elles. La méthode de la présente invention, non-destructive, est en outre peu coûteuse à mettre en oeuvre et facilement industrialisable. Dans le procédé selon l'invention : - la sollicitation extérieure est comprise dans le groupe suivant : sollicitation mécanique, acoustique, dynamique ou thermique ; - l'étape consistant à soumettre l'assemblage à un examen ultrasonore peut être réalisée de façon simultanée à l'étape consistant à appliquer à l'assemblage une sollicitation extérieure de façon à modifier le champ de contraintes dans l'assemblage de sorte que l'assemblage est amené à un niveau de contrainte inférieur à sa limite élastique ; - l'examen ultrasonore peut être réalisé par une échographie ultrasonore ou par un procédé de transmission ultrasonore. Dans le cas où l'examen ultrasonore consiste en une échographie ultrasonore, l'examen ultrasonore comprend les étapes suivantes visant à émettre une onde ultrasonore à travers au moins une pièce de l'assemblage et à mesurer l'énergie et/ou la vitesse ultrasonore de ladite onde après que ladite onde ait traversée l'assemblage. Dans le cas où l'examen ultrasonore est réalisé par le procédé de transmission ultrasonore, l'examen ultrasonore comprend les étapes suivantes visant à émettre une onde ultrasonore à travers l'assemblage et à mesurer la vitesse et/ou l'énergie de ladite onde après que ladite onde ait traversé l'assemblage ; - l'étape de qualification de l'état d'adhésion de l'assemblage consiste à déterminer la présence de défauts de collage non usuels compris dans le groupe suivant : zone d'adhésion faible entre l'une des pièces de l'assemblage et la zone de collage, présence de deux surfaces en contact sans adhésion (« kissing bond » en terminologie anglo-saxonne) entre l'une des pièces de l'assemblage et la zone de collage ; - le procédé selon l'invention comprend en outre une étape supplémentaire visant à localiser, dimensionner les défauts de collage non usuels, et à qualifier leur sévérité ; - l'examen ultrasonore est réalisé grâce à un dispositif émetteur/récepteur d'ondes ultrasonores. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des figures ci- annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un assemblage pour lequel on souhaite connaître son état d'adhésion ; - la figure 2 représente l'assemblage de la figure 1 auquel on applique le procédé de l'invention ; - la figure 3 illustre l'assemblage de la figure 1 dans lequel des défauts de collage ont été représentés de façon schématique. Sur l'ensemble des figures, des références identiques ou analogues représentent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues. On se réfère à la figure 1, illustrant de façon schématique un assemblage 1 de pièces 3, 5 collées entre elles au niveau d'une zone de collage 7. Les matériaux des pièces 3 et 5 peuvent être, à titre d'exemple, constitués de matériaux composites ou de matériaux métalliques, et peuvent indifféremment être identiques ou différents. Le collage des pièces entre elles est quant à lui réalisé au moyen d'un adhésif. Les pièces 3 et 5 de l'assemblage 1 présentent de manière préférée des parois externes 9, 11 sensiblement parallèles. Comme représenté à la figure 2, lorsque l'on souhaite qualifier l'état d'adhésion de l'assemblage 1 selon le procédé de l'invention, on applique à l'assemblage 1 une sollicitation extérieure, représenté schématiquement par la 20 référence numérique 13, et on soumet l'assemblage à un examen ultrasonore. La sollicitation extérieure peut être du type mécanique, acoustique, dynamique ou thermique. Cette sollicitation est appliquée à l'assemblage 1 de façon à modifier le champ de contraintes dans l'assemblage, de sorte que l'assemblage est amené à un niveau de contrainte inférieur à sa limite élastique. La sollicitation 25 extérieure permet d'entraîner des variations locales du champ de contraintes dans l'assemblage, dans le cas où un défaut de collage est effectivement présent dans l'assemblage. L'examen ultrasonore est quant à lui réalisé grâce à un dispositif émetteur/récepteur d'ondes ultrasonores, comprenant un (ou plusieurs) émetteur 30 ultrasonore 15 et un (ou plusieurs) récepteur ultrasonore 17, choisis en fonction des dimensions de l'assemblage à inspecter, les émetteurs et récepteurs étant disposés de part et d'autre des parois externes 9 et 11 de l'assemblage 1. L'examen ultrasonore est réalisé simultanément à la sollicitation extérieure. L'examen ultrasonore peut consister en une échographie ultrasonore, 35 méthode selon laquelle on émet une onde ultrasonore à travers l'assemblage 1, depuis l'émetteur 15 vers le récepteur 17, puis on mesure l'énergie du signal ultrasonore lorsque l'onde ultrasonore a traversé l'intégralité de l'épaisseur e de l'assemblage 1. L'examen ultrasonore peut alternativement consister en un procédé de transmission ultrasonore, procédé selon lequel on émet une onde ultrasonore à travers l'assemblage, depuis l'émetteur 15 jusqu'au récepteur 17 ou inversement, puis on mesure la vitesse de l'onde ou l'énergie de cette onde dans l'assemblage ou la vitesse de l'onde ultrasonore lorsque l'onde ultrasonore s'est réfléchie sur la surface 19 représenté à la figure 1, surface désignant l'interface entre la zone de collage 7 et la pièce 3. Inversement, lorsque l'onde est émise depuis le récepteur 17 vers l'émetteur 15, la mesure est faite lorsque l'onde s'est réfléchie sur la surface 21 représentée à la figure 1, surface désignant l'interface entre la zone de collage 7 et la pièce 5. En présence d'un défaut non usuel, la différence de répartition des contraintes entraîne une variation de l'énergie ou de la vitesse de l'onde ultrasonore 15 qui a traversé l'assemblage ou au moins une des pièces de ce dernier. L'étape suivante du procédé de détermination de la qualité d'adhésion d'un assemblage consiste à qualifier, à partir des résultats de l'examen ultrasonore, l'état d'adhésion de l'assemblage 1. Cette qualification peut être définie, à titre d'exemples, en fonction d'abaques préalablement déterminées, établissant une 20 corrélation entre un type de défaut de l'assemblage et les résultats de l'examen ultrasonore. Ces défauts sont le plus souvent détectés dans la zone de collage 7 de l'assemblage 1 ou entre les pièces 3, 5 et la zone de collage 7. La figure 3 illustre l'assemblage 1 dans lequel sont représentés schématiquement des exemples de 25 défauts de collage non usuels détectés par le procédé selon l'invention. Ces défauts peuvent être compris dans le groupe suivant : zone d'adhésion 23 faible entre l'une des pièces 3, 5 de l'assemblage 1 et la zone de collage 7, présence d'un « kissing bond » 25 entre l'une des pièces de l'assemblage et la zone de collage. Le procédé selon l'invention peut en outre comprendre une étape selon laquelle les 30 défauts de collage non usuels sont localisés dans l'assemblage, dimensionnés et leur sévérité est qualifiée, à titre d'exemple à l'aide d'abaques. Grâce à la présente invention, il est à présent possible de détecter et de qualifier de façon non-destructive les défauts de collage d'un assemblage, de manière 35 simple, peu coûteuse et industrialisable. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de ce procédé, 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 combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la qualité d'adhésion d'un assemblage (1) comprenant au moins deux pièces (3, 5) collées entre elles au niveau d'une zone de collage (7), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes visant à : - appliquer une sollicitation extérieure (13) à l'assemblage (1) de façon à modifier le champ de contraintes dans l'assemblage de sorte que l'assemblage est amené à un niveau de contrainte inférieur à sa limite élastique ; - soumettre l'assemblage (1) à un examen ultrasonore ; - qualifier, à partir des résultats de l'examen ultrasonore, l'état d'adhésion de l'assemblage (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sollicitation extérieure (13) est comprise dans le groupe suivant : sollicitation mécanique, 15 acoustique, dynamique ou thermique. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape consistant à soumettre l'assemblage (1) à un examen ultrasonore est réalisée de façon simultanée à l'étape consistant à appliquer à l'assemblage une sollicitation 20 extérieure (13) de façon à modifier le champ de contraintes dans l'assemblage de sorte que l'assemblage est amené à un niveau de contrainte inférieur à sa limite élastique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé 25 en ce que l'examen ultrasonore est réalisé par une échographie ultrasonore ou par un procédé de transmission ultrasonore. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'échographie ultrasonore comprend les étapes suivantes visant à : 30 - émettre une onde ultrasonore à travers au moins une pièce de l'assemblage (1), - mesurer l'énergie et/ou la vitesse ultrasonore de ladite onde après que ladite onde ait traversée au moins une des pièces de l'assemblage. 35 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le procédé de transmission ultrasonore comprend les étapes suivantes visant à :- émettre une onde ultrasonore à travers l'assemblage (1) ; - mesurer la vitesse et/ou l'énergie de ladite onde après que ladite onde ait traversé l'assemblage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape de qualification de l'état d'adhésion de l'assemblage consiste à déterminer la présence de défauts de collage non usuels compris dans le groupe suivant : zone d'adhésion (23) faible entre l'une des pièces (3, 5) de l'assemblage (1) et la zone de collage (7), présence de deux surfaces en contact sans adhésion (25) entre l'une des pièces de l'assemblage et la zone de collage,. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape supplémentaire visant à localiser, dimensionner les défauts de collage non usuels, et à qualifier leur sévérité. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'examen ultrasonore est réalisé grâce à un dispositif émetteur/récepteur d'ondes ultrasonores.