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DPCNews 031 - Ketos Ring : Divergences

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Écrit par Administrator
Mercredi, 01 Décembre 2010 17:11

Ketos Ring : Divergences entre auditeurs et utilisateurs. Pourquoi ?

Décembre 2010

1 - Introduction

Nous avons déjà publié sur notre site Web un certain nombre d’articles dans lesquels nous avons parlé du Ketos Ring. Celui-ci fait suite à l’article cité en référence(1).
Le Ketos Ring est décrit depuis des dizaines d’années.

En 2008, SREM TECHNOLOGIES, fabricant d’équipements de magnétoscopie, a fait des essais comparatifs sur le Ketos Ring.
Au fil des ans, et compte tenu des divergences de résultats d’une entreprise à une autre, voire sur divers bancs magnétoscopiques d’une même entreprise, notre expérience nous amène à faire les remarques suivantes :

• La désaimantation du disque est d'une importance prépondérante pour les résultats ; un Ketos Ring non désaimanté peut donner des résultats totalement aberrants (détection de plusieurs trous sans même faire passer de courant électrique).
Néanmoins, désaimanter une pièce circulaire est loin d’être facile !

• La matière dans laquelle est réalisé le disque a également une importance prépondérante. Les disques qui, jadis, avaient été réalisés en XC38 (AISI 1035 ou C35E, selon la norme EN 10083-1) ont donné de très mauvais résultats.
Même si des aciers certifiés AISI 01 sont utilisés, les variations entre fabricants sont impressionnantes. La composition chimique et les caractéristiques mécaniques sont nécessaires pour certifier un disque, mais les caractéristiques magnétiques du disque doivent également être prises en compte.

• L’utilisation de bancs magnétoscopiques à thyristors va modifier notablement la forme de l’onde qui ne sera plus sinusoïdale. Les thyristors, comparables à des interrupteurs réglables, vont "hacher" l’onde sinusoïdale pour ajuster la puissance transmise ; cela rend impossible toute corrélation entre valeur crête et valeur efficace : un courant de crête élevé peut être dû à un courant efficace faible. C’est pourquoi, d’après de nombreux essais, il est évident que les indications mt sont moins bonnes si on utilise les valeurs crêtes. La question suivante se pose alors : les valeurs spécifiées dans la norme ASTM E1444-05 sont-elles des valeurs crêtes, efficaces ou moyennes ?

• Thyristors ou pas, il semble plus judicieux d’utiliser les valeurs efficaces plutôt que les valeurs crêtes. C’est ce qui a été préconisé dans un article déjà publié sur notre site web (1). Une explication complémentaire se trouve dans le paragraphe 5 ci-dessous.

• Ajouter des différences de matières à l’utilisation d’un banc magnétoscopique à thyristors affichant des valeurs crêtes conduit fatalement à de mauvais résultats.

2 – Ketos Ring : paramètres fondamentaux

La disparité des résultats n’est pas un ‘‘problème typiquement français’’. Ce problème remonte aux années 80-90 ; mais il a été ‘‘escamoté’’ ! Et pourtant, cela a été le sujet de nombreux articles.

À titre d’exemple, nous pouvons jeter un coup d’œil sur l’article Evaluation of Steel Ring Standards for Magnetic Particle Inspection(2), qui montre clairement que certains Américains, experts en magnétoscopie, avaient réellement bien compris le problème !

Par conséquent, deux Ketos Rings, ayant les mêmes dureté et analyse spectrographique, peuvent avoir des perméabilités magnétiques différentes, et, par conséquent, donner des résultats différents pour la détection de trous.

Plusieurs paramètres sont à considérer pour la qualité des Ketos Rings :
• La nuance de l’acier, c’est-à-dire sa composition chimique, qui peut être déterminée par une analyse spectrographique.
• La perméabilité magnétique, qui elle-même résulte du traitement thermique (recuit) qui modifie les caractéristiques magnétiques du matériau.

Au cours des années, les paramètres de recuit ont été améliorés. Leur optimisation est un facteur majeur dans la fabrication de Ketos Rings plus facilement reproductibles.

Les Ketos Rings et les disques SAE-AS5282 doivent avoir une dureté Rockwell comprise entre 90 et 95 HRB(3).

Il semble que la valeur optimale de la dureté se situe au voisinage de 95 HRB alors que la spécification SAE-AS5282 stipule 95 HRB comme maximum au paragraphe 3.5.
Une dureté de 95 HRB est obtenue selon la procédure suivante : chauffer à 760°C – 780°C, maintenir cette température pendant au moins 3 heures et ensuite refroidir à une vitesse pas plus rapide que 10 +/-3°C par heure jusqu’à 650°C, suivi d’un refroidissement par air jusqu’à la température ambiante.

Un Ketos Ring incorrectement recuit donnera des résultats erratiques en raison de fuites de flux magnétique mal définies au-dessus des trous.

3 – Contrôle qualité

Voici les prestations de deux fournisseurs. Nous pensons qu’elles sont satisfaisantes. Néanmoins, nous ne pouvons fournir que les informations qui ont été mises à notre disposition.

Premier fournisseur

Le contrôle qualité comprend les étapes suivantes :

• Chaque disque est aimanté par du courant alternatif trihexaphasé, en utilisant la technique d’aimantation par conducteur central en cuivre de 40 à 60 cm de long et de 2,5 à 2,8 cm de diamètre.

• Enregistrement des fuites de flux magnétique résiduel du trou N°1 jusqu’au trou N°9, ces mesures pouvant être effectuées soit manuellement, soit automatiquement(4).

• Les valeurs sont portées sur un graphique en fonction des numéros des trous. Une courbe moyenne est tracée pour la totalité du lot de Ketos Rings. Sur la figure, ci-dessous, la valeur moyenne pour le trou N°1 est 2,01 mT. Une valeur égale à un écart de 10 % de la valeur pour ce trou est considérée comme le maximum acceptable pour tous les trous : 0,2 mT est donc ce maximum acceptable. Les courbes des limites inférieure et supérieure d’acceptation pour le lot de Ketos Rings sont tracées à ±0,2 mT pour tous les trous par rapport à la courbe moyenne. Sur la figure, ci-dessous, nous voyons que les Ketos Rings N°2, N°3 et N°4 sont acceptables alors que le Ketos Ring N°1 est inacceptable(4).

Un certificat de conformité, conformément à la spécification SAE-AS5282, est fourni, avec chaque nouveau disque, avec le graphique donnant les résultats pour les différents trous.

Deuxième fournisseur

Ce fournisseur procède de la façon suivante :

• Son fournisseur d’acier lui délivre un certificat matière.

• Le contrôle dimensionnel est fait chez un sous-traitant.

• La dureté est mesurée au laboratoire du fournisseur, en utilisant la méthode du ‘‘quotient des vitesses d’impact et de rebond d’un corps d’impact en carbure de tungstène’’. Étant étalonné, le mesureur de dureté fournit des résultats fiables.
Les mesures de la dureté permettent d’éviter l’emploi de pièces ‘‘trop perméables’’ magnétiquement… sur lesquelles il serait beaucoup plus facile de trouver les défauts ; il n’y aurait alors pas la garantie de la qualité du contrôle sur le banc de magnétoscopie.

• Chaque Ketos Ring est contrôlé ‘‘en réel’’ sur un banc magnétoscopie délivrant du courant alternatif redressé une alternance (R1A) ou courant pulsé et avec une liqueur magnétique fluorescente. Actuellement, les consignes de courant de la norme ASTM E1444-05 sont considérées comme étant des consignes en valeur crête pour se placer dans un cas plutôt défavorable.

• Vérification du nombre de trous détectés conformément aux exigences de la norme ASTM E1444–05.

Ce fournisseur ne manque pas de signaler qu’en dépit d’un contrôle dimensionnel satisfaisant et d’une bonne dureté, de nombreux Ketos Rings sont rebutés à l’issue du test de performance.

C’est pourquoi ce fournisseur pense, suite à ses essais et à ses diverses propositions, que les consignes de courant devraient être considérées comme étant des valeurs efficaces.

Le fournisseur du Ketos Ring délivre un certificat d’étalonnage qui comporte l’ensemble des résultats obtenus.

Un exemple à ne pas suivre

Nous avions connu un troisième fournisseur qui avait une bien curieuse méthode pour certifier les Ketos Rings. Il ne mesurait le champ magnétique au droit des trous que sur un seul Ketos Ring prélevé sur un lot de cent. Le certificat était ‘‘valable’’ pour les Ketos Rings du N°1 au N°99, un autre pour les Ketos Rings du N°100 au N°199, etc.

4 – Désaimantation du Ketos Ring et du disque SAE-AS5282

TOUTE PIÈCE DE RÉFÉRENCE de MT doit non seulement être nettoyée mais aussi être désaimantée avant réutilisation... c’est une nécessité, tout comme on doit soigneusement nettoyer les pièces de référence en PT ! Mais bien peu de gens le font !
C’est LE point qu'un auditeur devrait vérifier, sans prévenir l'utilisateur : "Passez le Ketos Ring, s’il vous plaît". Et on se contente d’observer ! Très facile d’émettre un rapport de non-conformité !

De plus, la désaimantation d’un disque est une tâche complexe : une autre raison pour que les auditeurs vérifient minutieusement ce procédé !

5 - Action corrective

La plus simple ‘‘action corrective’’ pour résoudre de nombreuses divergences est d’exiger que seules des intensités efficaces de courant soient spécifiées, mesurées, affichées et enregistrées lors de l’essai du Ketos Ring sur un banc magnétoscopique. La valeur efficace d’un courant (donc celle du champ magnétique qu’il génère), en général, semble être la mieux adaptée pour obtenir des résultats reproductibles quand diverses technologies sont utilisées, telles que avec thyristor/sans thyristor, banc magnétoscopique/générateur portable, etc. Cette valeur est liée à l’aire de la surface comprise entre l’axe des abscisses et la courbe du courant. Cette aire est en relation avec L’ÉNERGIE transmise aux particules magnétiques alors qu’une valeur crête, même très élevée, si elle est de courte durée (comme une pointe), ne donnera pas suffisamment d’énergie aux particules ; elles risquent donc de ne pas se mettre en place… et nous ne verrons pas ce qu’on devrait voir !

Les valeurs crêtes sont stipulées dans de nombreuses spécifications/procédures, en particulier dans l’industrie aéronautique. De nombreux documents prennent pour acquis que la valeur crête est égale à 3,14 fois la valeur moyenne. C’est vrai pour le courant alternatif purement sinusoïdal redressé une alternance. Quand on utilise des thyristors pour régler le courant, à moins que l’équipement soit utilisé à 100 % de sa puissance (dans ces conditions, le thyristor n’a presque pas d’influence sur la forme de la courbe), la courbe n’a rien d’une sinusoïde ; par conséquent, le rapport 3,14 avec la valeur moyenne (QUI N’EST PAS la valeur efficace !) est inexact.
De plus, pour mesurer une valeur crête, il faut un ‘‘mesureur de crête’’ capable de ‘‘saisir’’ la très courte crête rencontrée lorsque le thyristor ‘‘hache’’ le courant. Des mesureurs disponibles de nos jours ont une fréquence de récurrence de 10 kHz, c’est-à-dire qu’ils sont capables de prendre une mesure 10 000 fois par seconde. Les rédacteurs de spécifications, de même que les auditeurs, doivent être conscients qu’un banc magnétoscopique est un équipement robuste. Cela veut dire que des équipements vieux de 40 ans ne sont pas inhabituels. Si ces équipements sont encore équipés ‘‘d’ampèremètres affichant des valeurs crêtes’’ de type ancien… ces mesureurs sont étalonnés avec le rapport 3,14… et NE MESURENT PAS la valeur crête réelle.

Cela n’invalide pas la magnétoscopie. Au fil des années, les utilisateurs ont appris la valeur que le mesureur devait afficher pour obtenir les bonnes conditions d’aimantation ; mais alors aucune comparaison ne peut être faite si la même pièce est contrôlée sur un banc magnétoscopique avec un ‘‘ampèremètre moderne affichant des valeurs crêtes’’. Les valeurs sur cet ampèremètre seront probablement très différentes de celles obtenues avec un mesureur ancien.
Si les valeurs efficaces deviennent obligatoires, il est aujourd'hui possible de demander à la fois les valeurs efficaces vraies et la valeur crête réelle. Cela peut permettre aux utilisateurs d'ajuster les valeurs stipulées dans les spécifications/procédures qui s'appuient sur des ‘‘valeurs de crête’’ obtenues à partir du rapport 3,14.
Nous sommes conscients qu’il faudra une dizaine d’années ou plus pour que de nombreux ‘‘vieux équipements’’ soient mis hors service ou mis en conformité aux normes avec des ‘‘ampèremètres affichant les valeurs crêtes réelles’’, et pour que les rédacteurs de spécifications, les utilisateurs et les auditeurs s’adaptent à l’exigence des valeurs efficaces.
C’est mieux si tout le monde parle le même langage. Le courant électrique est facilement défini par la quantité de chaleur qu’il dégage en traversant un fil/câble… lorsque la valeur efficace est utilisée. C’est une sorte ‘‘d’expression universelle’’.

Une comparaison avec les amplificateurs Hifi peut être utile. Un amplificateur 2x70 W efficaces, devient facilement un 2x140 W crêtes ou même un 200 W+200 W ‘‘musical’’. Pourquoi ? Parce que le ‘‘watt musical’’ n’existe pas. Mais certains fabricants l’ont inventé : c’est la puissance maximale de sortie sur un canal pendant une seconde, la tension du secteur étant réglée au maximum permis (disons, 230 volts en France). Le potentiomètre d’équilibrage est réglé pour couper entièrement le deuxième canal. Ensuite, le deuxième canal est contrôlé de la même manière. Mais, quand on utilise l’amplificateur, les deux canaux fonctionnent ensemble ; l’alimentation doit alimenter les deux canaux, et elle est incapable de supporter 200+200 watts !

Il y a 35 ans, un fabricant européen était réputé pour vendre des générateurs de magnétoscopie mobiles très puissants bien que de dimensions et de poids raisonnables. Il pouvait fournir des appareils délivrant 10 000 A qui avaient la taille et le poids d’appareils concurrents donnés pour 3 000 A. En réalité, ses appareils délivraient du 10 000 A ‘‘crête à crête’’, correspondant à des appareils délivrant du… 1 600 A efficaces !

6 - Conclusion

Cet article ne cherche pas à mettre en doute l’utilité du Ketos Ring ou disque similaire. Notre but est d’attirer l’attention des utilisateurs et des auditeurs sur une des causes de divergences dans les résultats, une raison des nombreux ‘‘rapports de non-conformité’’ sur un point clé de l’Assurance de la Qualité : ‘‘non-maîtrise du contrôle de processus’’, vérifiée par des ‘‘résultats non conformes sur pièces de référence’’.


Les auteurs remercient chaleureusement Stéphane GRAVELEAU du département R et D de SREM TECHNOLOGIES (France) pour son expertise et sa contribution à la rédaction de cet article.


Références

• ASTM E1444–05: Standard Practice for Magnetic Particle Testing, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania, États-Unis, 2005.

• SAE-AS5282, Tool Steel Ring for Magnetic Particle Inspection, Society of Automotive Engineers (SAE), 400 Commonwealth Drive, Warrendale, Pennsylvania 15096, États-Unis, 1998.

(1) Stéphane GRAVELEAU, ‘‘Ambiguïtés causées par l’utilisation du Ketos Ring en Europe’’, Dpcnewsletter N° 030, Novembre 2010, sur notre site Web :
http://www.ressuage-magnetoscopie-penetranttesting-magnetictesting-dpc.info

(2) Donald J. HAGEMAIER, Evaluation of Steel Ring Standards for Magnetic Particle Inspection, pages 1046 à 1050 Septembre1993, Materials Evaluation, 1711 Arlingate Lane, PO Box 28518, Columbus, Ohio, 43228-0518.
Conférence présentée à l’ATA (Air Transport Association) NDT Forum in Cincinnati, Ohio, 25-27 août 1992.
Cet article est également paru dans Magnetic Particle paper Summaries book de la conférence de printemps de l’ASNT en 1993 à Nashville, Tennessee.

(3) Louis CARTZ, Nondestructive testing, page 156, ASM International PO Box 473, Novelty, Ohio 44072-9901.

(4) Bruce BATES, Donald HAGEMAIER, John PETTY and Chuck ARMSTRONG, NDT Solution, Evaluation of Steel Ring Standards for Magnetic Particle Testing, October 1997, Materials Evaluation, 17711 Arlingate Lane, PO Box 28518, Columbus, Ohio, 43228-051.


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Mis à jour ( Samedi, 21 Mai 2011 17:38 )