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Auteur(s)
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Maurice WANIN : Ingénieur civil des Mines de Nancy - Ancien chef du département Mesure-Contrôle-Automatique-IRSID (USINOR)
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Initialement développées vers les années 1960 pour répondre aux besoins des secteurs de pointe où les exigences de sécurité sont premières, les méthodes de contrôle non destructif (CND) ont vu leur emploi se généraliser à l’ensemble du monde industriel. Elles font désormais partie des outils courants qui participent à l’amélioration de la productivité et qui permettent de garantir la conformité des produits aux impératifs serrés de qualité du client, contribuant ainsi à sa satisfaction finale. Parallèlement à cette évolution, le contrôle non destructif a élargi son champ d’application en passant du strict domaine de la détection, de la reconnaissance et du dimensionnement de défauts localisés à celui de l’évaluation des caractéristiques intrinsèques des matériaux, devenant ainsi un acteur incontournable de l’évaluation de la qualité des produits.
En partant des principes physiques à la base des principales méthodes de contrôle non destructif – radiographie, ultrasons, techniques électromagné-tiques de courants de Foucault, de bruit Barkhausen et de perméabilité incrémentale, techniques d’examen superficiel des procédés à flux de fuite, de ressuage et d’inspection optique – ce texte cherche à montrer comment ces méthodes apportent des solutions – souvent à un stade de maturité industriel – à cette double problématique.
La radiographie et les ultrasons font l’objet de ce premier article.
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Objectifs et enjeux des CND
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3. Ultrasons
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Les ondes ultrasonores sont des vibrations mécaniques. Elles se propagent à l’intérieur des matériaux avec des vitesses qui dépendent du milieu lui-même et du type d’onde. Dans les matériaux métalliques, les fréquences d’utilisation courante vont de quelques centaines de kilohertz à quelques dizaines de mégahertz. Dans ce domaine de fréquence, l’amortissement dans l’air est tel qu’elles ne s’y propagent pratiquement pas.
Les principes fondamentaux du contrôle non destructif par ultrasons résident dans l’analyse de l’influence des défauts, du type localisés ou du type inhomogénéités de structure, sur la propagation des ondes vibratoires dans le matériau : réflexion, réfraction et diffraction sur les interfaces atténuation dans la matrice liée aux phénomènes d’absorption et de diffusion, vitesse de propagation variables selon les directions. Une bonne connaissance des phénomènes liés à la propagation des ultrasons est donc une base indispensable à la pratique de ce type de contrôle.
3.1 Principes et bases physiques
Les deux modes principaux utilisés en contrôle industriel concernent les ondes longitudinales, appelées ondes de compression ou ondes de dilatation dans la théorie de l’élasticité, et les ondes transversales appelées également ondes de cisaillement. La longueur d’onde λ est liée à la vitesse de propagation V par la relation :
avec :
- f :
- fréquence de la vibration.
-
Les ondes longitudinales (figure 18) sont caractérisées par le fait que la direction de la vibration (direction du déplacement des particules...
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