METHOD AND APPARATUS USING EDDY CURRENTS FOR NONDESTRUCTIVE TESTING FOR THE DETECTION OF CARBURISED ZONES

Abstract: 1. Process for the non-destructive testing of workpieces by eddy currents, in which a workpiece is exposed to an alternating first magnetic field obtained by supplying an alternating excitation current having a predetermined frequency to a sensor having coils, said sensor being disposed in proximity to the workpiece, said workpiece being exposed to a continuous second magnetic field which alternately has two different values at a frequency lower than that of the excitation current, the potential of the sensor is measured thereby detecting two different values for this potential resulting from the two different values of the continuous magnetic field, characterized in that said process is applied to the detection of carburised zones in non-magnetic workpieces, one of the two values of the continuous magnetic field being a null value, and the other having a value adapted to produce magnetic saturation in a carburised zone, and in that the sensor is displaced lengthways of the workpiece to be tested, and in that the two values of the measurement potential, for the null value and the saturation value of the second field, are displayed, thereby enabling detection of the presence of a carburised zone in the workpiece being tested.

Description: La présente invention a pour objet un procédé de contrôle non destructif par courants de Foucault pour la détection de zones carburées dans des pièces à contrôler et un dispositif mettant en oeuvre ce procédé. On sait que le contrôle par courants de Foucault consiste dans l'étude des variations de courants induits dans une pièce métallique par le champ magnétique d'une bobine parcourue par un courant d'excitas tion alternatif. De tels courants produisent, en retour, un champ qui s'oppose au champ inducteur et par suite, modifient l'impédance de la bobine d'excitation. Cette bobine est disposée dans une sonde qui se déplace le long de la pièze à contrôler. Tout défaut de la pièce examinée, qui se présente au niveau de la sonde (changement de dimension, variation de conductivité électrique, crique, etc...) modifie le parcours ou l'intehsi- té des coorants de Foucault et, corrélativement, l'im- pédance de la bobine. Une sonde absolue est généralement constituée d'one bobine de mesore alimentée en opposition avec un enroulement de référence. La bobine de mesure et l'enroulement de référence sont placés dans les deux branches adjacentes d'un pont de mesure. La pièce à contrôler est mise en présence de la bobine de mesure de sorte que le passage d'un défaut dans le champ de la sonde déséquilibre ce pont. La tension de déséquilibre du pont est amplifiée et représentée soit sur l'écran d'un tube cathodique, soit sur un enregistreur dont la trace permet de déceler les défauts de la pièce à contrôler. La présente invention perfectionne ces procédé et dispositif en permettant en outre la détection des zones carburées dans la pièce à contrôler. A cette fin, on superpose au champ d'excitation un champ apte à provoquer la saturation magnétique d'une zone carburée, si elle existe, dans la pièce traversant:l'enrou- lement de mesure. Dans ces conditions, le signal déli- - vré par la sonde est ramené à celui qui serait délivré en l'absence de zone carburée. Pour mettre en évidence cet effacement du signal de carburation par la saturation, le courant de saturation est périodiquement interrompu, ce qui ramène le signal de mesure à la valeur qui tient compte de la carburation. De cette manièEe, l'écart entre les deux valeurs du signal enregistré peut bien être attribué à la présence d'une zone carburée et non à une variation dans les caractéristiques de la pièce. Naturellement la fréquence d'interruption et de rétablissement du courant de saturation doit tenir compte de la vitesse de défilement de la pièce con trôlée. En pratique, cette fréquence est inférieure à 1kHz et plus généralement voisine de quelquesdizaines de Hertz. De façon plus précise, la présente invention a pour objet un procédé de contrele non destructif par courants de Foucault pour la détection de zones carburées dans des pièces non magnétiques à contrôler, dans lequel - on déplace une sonde de mesure absolue à proximité de la pièce à contrcler, - on alimente cette sonde par un courant d'excitation pour provoquer un champ magnétique d'excitation, - on mesure la tension délivrée par la sonde, caractérisé en ce qu'on superpose au champ d'excitation un champ magnétique apte à provoquer la saturation ma gnétique d'une zone carburée, on interrompt périodiquement ce champ magnétique et on détecte les deux valeurs que prend le signal de mesure en présence de carburation dans la pièce à cqntrôler, l'écart entre ces deux valeurs reflétant l'importance de cette carburation. La présente invention a également pour objet un dispositif de contrôle non destructif par courants de Foucault pour la détection de zones carburées dans des pièces non magnétiques à contrôler, mettant en oeuvre le procédé défini plus haut et comprenant - une sonde de mesure absolue, - un circuit d'alimentation de cette sonde en courant d'excitation, - un circuit de mesure de la tension délivrée par la sonde, Ee dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un générateur de courant de saturation pulsé, d'intensité variant entre 0 et une valeur maximale, ce générateur étant relié à ladite sonde, le circuit de mesure de la tension étant apte à détecter les deux valeurs que prend cette tension en présence de carburation dans la pièce à contrôler. On observera qu'il est déja connu d'appliquer, à des pièces à contrôler par courants de Foucault, un champ magnétique de saturation. Le brevet américain 2 258 837 du 14 octobre 1941 intitulé "electrical tes ting" décrit un tel procédé. Il est essentiel de remarquer cependant que cette technique antérieure stappli- que à des pièces magnétiques, ce qui implique que les champs appliqués sont trés importants : 4 à 5000 gauss. Cette technique antérieure est en fait basée sur le fait que l'application d'un champ magnétique intense "efface" certains défauts de la pièce en saturant magnés tiquement l'ensemble de celle-ci. Dans l'invention, on procède de manière exactement inverse puisqu'on "révèle" au contraire l'existence de zones carburées en appliquant un champ qui leur confère une certaine aimantation ce qui les distingue du matériau environnant, qui n'est pas magnétique. Pl résulte de cette différence fondamentale entre les deux techniques, que le champ magnétique utilisé dans l'invention est d'intensité beaucoup plus faible que celui de l'art antérieur, puisque son rôle consiste à saturer deszones de petites dimensions (les carburations éventuelles) alors que dans l'art antérieur mentionné,le rôle du champ est d'aimanter la totalité de la pièce à con trôler. C'est ainsi qu'on peut utiliser, dans l'invention un champ de quelques dizaines de gauss (de manière générale un champ inférieur à 50 6) alors que dans l'art-antérieur il est nécéssaire d'employer des champs de 4 à 5000 G, soit 100 fois plus. Cette différence fondamentale entraine que la sonde de l'invention peut fort bien être de petite taille et par conséquent être introduite dans des tubes à contrôler alors que dans l'art antérieur les enroulements producteurs de champ sont si importants qu'ils ne peuvent être disposés qutà l'extérieur des tubes à contrôler. De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère à des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente le- schéma synoptique d'un dispositif selon l'invention - la figure 2 représente le schéma d'un générateur de courant de saturation utilisable dans l'invention. Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend une source 2 de courant d'excitation, un générateur 4 de courant de saturation pulsé, relié à un enroulement 21,une sonde de mesure 6 et un enregistreur 8. Le circuit de mesure 6 est constitué par un premier enroulement 10 couplé à un second enroulement 12, et par un pont équilibré comprenant deux résistances 14 et 16 et deux inductances 18 et 20. Ce circuit de mesure possède deux entrées 22 et 23 reliées aux générateurs 2 et 4 et une sortie 24 reliée à l'enregistreur 8. Les enroulements 20 et 21 sont disposés à l'intérieur du tube 26 à contrôler. Lors de la mesure absolue, le tube à contrôler 26 passe autour des enroulements 20 et 21, ltenrou- lement 18 étant tenu à l'écart de celui-ci. Lorsque le tube présente un défaut, le pont se trouve déséquilibré et le défaut mis en évidence par l'enregistreur 8, selon un processus connu. Lorsque le tube à contrôler 26 comprend une zone carburée, l'alternance de courant de saturation dans l'enroulement 21 provoque un dédoublement 28 de l'enregistrement délivré par l'enregistreur 8. La largeur de ce dédoublement est fonction de la carburation et sa longueur correspond à la longueur de la zone carburée (compte tenu de la vitesse de défilement de la piéce et de la vitesse de déroulement de l'enregistreur). Bien que tout générateur de courant pulsé puisse convenir pour créer le courant de saturation, la figure 2 décrit un circuit qui permet de délivrer des créneaux de courant à flancs arrondis, ce qui évite les surtensions dans l'enroulement de mesure. Le circuit représenté comprend un circuit d'alimentation 30, un oscillateur 32, un étage depuis- sance 34, un circuit de contrôle 36, un organe de commutation 38. Le circuit d'alimentation 30 comprend un transformateur à enroulement primaire 40 et à deux enroulements secondaires 42 et 44 reliés respectivement à des redresseurs 46 et 48, lesquels fournissent des tensions continues de polarisation. L'oscillateur 32 est constitué de manière classique par deux transistors 50 et 52 montés en bascule et par un transistor de sortie 54 attaqué sur sa base. Le collecteur de ce dernier constitue la sortie de l'oscillateur. L'étage de puissance 34 comprend deux transistors 56 et 57, la base du premier étant reliée par un potentiomètre réglable 58 avec, en parallèle une diode Zener 60, au collecteur du transistor 54. Le collecteur du second est relié aux bornes de sortie 62 du circuit. Entre ces bornes sont insérés un condensateur 64 de filtrage et une diode 66. La forme de la tension délivrée est représentée par l'onde 65. Le circuit de contrôle 36 comprend un ampèremètre 68, un transistor 70 et des voyants lumineux 72 et 74. Enfin, îf organe de commutation 38 comprend un commutateur 76 à trois positions : 0, créneaux et continu. Le circuit représenté peut délivrer sous 50 Ohms une tension rectangulaire de période 50 ms et d'amplitude 12V, dont les flancs sont arrondis, ce qui évite l'apparition, dans ltenregistrement, de pics dus aux variations brutales de l'intensité du courant de saturation.

Claims: REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle non destructif par courants de Foucault pour la détection de zones carburées dans des pièces non magnétiques à contrôler, dans lequel - on déplace une sonde de mesure absolue à proximité de la pièce à contrôler, - on alimente cette sonde par un courant d'excitation pour provoquer un champ magnétique d'excitation, - on mesure la tension délivrée par la sonde, caractérisé en ce qu'on superpose au champ d'excitation un champ magnétique apte à provoquer la saturation d'une zone carburée, on interrompt périodiquement ce champ et on détecte les deux valeurs que prend le signal de mesure en présence de carburation dans la pièce à contrô ler, l'écart entre ces deux valeurs reflétant l'importance de cette carburation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ magnétique superposé au champ d'excitation est inférieur à 50 gauss. 3. Dispositif de contrôle non destructif par courants de Foucault pour la détection de zones carburées dans des pièces non magnétiques à contrôler, ce dispositif mettant en oeuvre le procédé de la- revendication 1 et comprenant - une sonde de mesure absolue, - un circuit d'alimentation de cette sonde en courant d'excitation, - un circuit de mesure de la tension délivrée par la sonde, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un générateur de courant de saturation pulsé, d'intensité variant entre O et une valeur maximale, ce générateur étant relié à ladite sonde, le circuit de mesure de la tension étant apte à détecter des deux valeurs que prend cette tension en présence de carburation dans la pièce à contrôler. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de courant de saturation est apte à délivrer un courant pulsé rectangulaire à flancs arrondis ou un courant sinusoidal. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le générateur de saturation est apte à engendrer un champ magnétique inférieur à 50 gauss. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de mesure est un enregistreur à simple trace, de bande passante suffisante pour visualiser les deux courbes obtenues par découpage. 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur de courant de saturation est apte à délivrer un courant dont la fréquence est inférieure à tkHz. 8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce à contrôler étant un tube, la sonde est introduite à l'intérieur dudit tube.

Inventors: DAVID, BERNARD, PIGEON, MICHEL
Applicants: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ETABLISSEMENT DE CARACTERE SCIENTIFIQUE TECHNIQUE ET INDUSTRIEL
Application year: 1980
Main classification: G01N27
IPC codes: G01N27