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DPCNews 033 - Aimantation par champ tournant : ça marche !

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Écrit par Administrator
Mardi, 01 Février 2011 20:49

Magnétoscopie et la technique d’aimantation par champ tournant : ça marche !

Février 2011

Introduction

Pour être sûr de détecter par magnétoscopie les défauts d'une pièce dans toutes les directions, on doit aimanter la zone à examiner successivement selon deux directions à peu près perpendiculaires. On parle en général d’une aimantation transversale par passage de courant direct ou indirect et d'une aimantation longitudinale par solénoïde ou tête magnétique. Cette méthode de contrôle nécessite donc deux opérations distinctes, ce qui représente une perte de temps importante.

Aimantation par champ tournant sur banc magnétoscopique

Pour remédier à cet inconvénient, la technique d’aimantation par champ tournant est apparue sur banc magnétoscopique en 1972(1), l’objet d’un premier brevet français(2) déposé par la société "Fluxo", à l’époque filiale de "SREM TECHNOLOGIES".

Dans ce brevet, il est écrit :
"La présente invention a pour objet un procédé de contrôle magnétoscopique qui se caractérise essentiellement en ce que la pièce à contrôler est soumise simultanément à l'action d'un champ magnétique longitudinal et à l'action d'un champ magnétique transversal, ces deux champs magnétiques étant périodiques et déphasés’’.

Les inventeurs de cette nouvelle technique d’aimantation étaient certainement des précurseurs, mais à l'époque, et pour plusieurs raisons, cette invention n'a pas retenu l'attention qu'elle aurait dû. En premier lieu, le dispositif proposé pour la mise en œuvre de cette technique n'était pas réellement bien adapté et ne permettait pas d'obtenir les résultats escomptés. Néanmoins, le principal frein venait plutôt du fait que la grande majorité des contrôles étaient alors effectués en passage de courant redressé et têtes magnétiques continues, c'est-à-dire alimentées en courant continu, là où la nouvelle technique proposée nécessitait obligatoirement des champs magnétiques alternatifs pour fonctionner. La détection des défauts non débouchants semblait donc impossible !

C'est seulement au milieu des années 90, avec l'apparition des "têtes magnétiques alternatives", c'est-à-dire alimentées en courant alternatif, que l'idée est réapparue en France. Elle fut tout d'abord introduite par l'intermédiaire de certains fabricants européens, en particulier allemands, d'équipements de magnétoscopie, et qui, depuis longtemps déjà, utilisaient et maîtrisaient la technologie des "têtes alternatives", puis par SREM TECHNOLOGIES qui regrettait de ne pas avoir suffisamment cru en son idée de 1972.

Bien entendu, cette technique d’aimantation séduit rapidement les constructeurs automobiles, alors à la recherche d'équipements permettant d'augmenter les cadences. Elle fit cependant apparaître également des interrogations et une grande confusion avec "l'aimantation combinée".

En effet, "l'aimantation combinée" consiste à appliquer sur la pièce, en même temps que l'arrosage par le produit indicateur, une aimantation transversale immédiatement suivie par une aimantation longitudinale sans observation intermédiaire. Dans ce cas, le risque pour que l'arrosage ‘‘lave’’ pendant l'aimantation longitudinale les indications de discontinuités mises en évidence par l'aimantation transversale est très important et influe très nettement sur la qualité du contrôle. En revanche, "l'aimantation par champ tournant sur banc magnétoscopique" consiste à générer dans la pièce, simultanément et de manière déphasée, un champ longitudinal par têtes magnétiques et un champ transversal par passage de courant, permettant d’obtenir un vecteur d’aimantation résultant tournant. L’ensemble de la pièce est ainsi aimanté dans toutes les directions en une seule opération. La qualité du contrôle reste excellente avec peu de bruit de fond.

Dans cette technique, il est crucial que les deux aimantations soient effectuées par des courants alternatifs déphasés. L'application de deux aimantations continues (redressées) ou l'application de deux aimantations alternatives non déphasées conduit à la génération d'un vecteur d’aimantation résultant de direction fixe et non à un champ tournant. Le risque de ne pas voir les défauts suivant une certaine orientation est alors très important.

 

 


Ces confusions et un manque d'explications ont longtemps laissé penser que le contrôle d'une pièce en une seule opération conduisait nécessairement à une diminution de la qualité du contrôle, ce qui n'est absolument pas vrai avec la technique du "champ tournant sur banc magnétique". En réalité, la seule limitation apportée par cette technique est qu'elle ne permet pas la détection des défauts non débouchants ; mais de toute manière, autant il est vrai que s'il est bien fait, un contrôle magnétoscopique va être capable de mettre en évidence tous les défauts débouchants, autant cela n'est pas vrai en ce qui concerne les défauts internes. La détectabilité est extrêmement liée à la profondeur du défaut et à sa taille, ce qui fait qu'un défaut même très proche de la surface ne sera pas détecté s'il est très petit. De la même manière, ce n'est pas parce que l'on est capable de détecter le défaut situé à 2 mm de profondeur sur un Ketos Ring que l'on sera en mesure de détecter tous les défauts situés à la même profondeur.

À partir de 1995, le marché français a enregistré une utilisation croissante des têtes magnétiques alternatives et un acroissement de la part de marché des bancs de magnétoscopie à champ tournant.
Aimantation sans contact par champ tournant en chambre
À partir de 1993, cette technique d’aimantation a été utilisée en chambre 2D ou 3D.

La particularité qu’apporte la chambre d’aimantation par champ tournant est de générer sur toute la surface à contrôler de la pièce un champ magnétique de direction variable dans le temps, sans qu’elle soit en contact avec le système d’aimantation. On utilise pour ce faire une chambre composée de deux ou trois bobinages générant individuellement des champs orthogonaux et proportionnels à l’intensité du courant qui les traverse. Le champ magnétique qui en résulte est alors la somme vectorielle des champs magnétiques créés par chacun des bobinages. Le fait d’alimenter ces bobinages à l’aide de courants alternatifs déphasés produit un vecteur d’aimantation résultant tournant (50 tours par seconde pour une alimentation 50 Hz). La rotation de ce vecteur permet d'aimanter l’ensemble de la surface et de mettre en évidence l’ensemble des défauts en une seule opération.

 

Une incompréhension de cette technique due à une ambiguïté

Cette technique d’aimantation fait parfois l’objet soit d’une méconnaissance, soit d’une incompréhension.

Certains affirment que cela ne marche pas sans fournir d’argument.

D’autres affirment que le champ magnétique ne peut pas être appliqué dans plusieurs directions en même temps. Ils n’ont pas tort de l’affirmer, mais ce n'est pas l'objet du champ tournant. Comme mentionné ci-dessus, le champ tournant n'a qu'une seule direction à un instant donné, mais cette direction tourne et varie très rapidement (360° en 20 ms à 50 Hz).

Comme mentionné, ci-dessus, cette technique d’aimantation ne consiste pas à générer simultanément deux aimantations perpendiculaires l’une à l’autre ce qui, naturellement, serait inapproprié.

D’où vient cette ambiguïté ?

Dans la norme EN 1330-7:2005 figure la définition du terme ‘‘aimantation multi-directionnelle’’ : ‘‘Application simultanée d’au moins deux techniques d’aimantation afin de produire un champ de direction variable permettant la détection de discontinuités quelle que soit leur orientation.’’

Cette définition peut effectivement prêter à une certaine confusion à cause du mot ‘‘simultanée’’.

Comme le terme‘‘Technique d’aimantation par champ tournant’’ ne figure pas dans la norme EN 1330-7:2005, nous en avons donné la définition suivante (3) :

‘‘Technique qui consiste à faire tourner le vecteur d'aimantation très rapidement pour permettre la détection de tous les défauts (indépendamment de leur direction) en une seule opération. Cela est généralement obtenu en utilisant 2 phases d'une source d'alimentation triphasée : une phase crée une aimantation longitudinale tandis que la deuxième phase crée une aimantation transversale. Les deux aimantations doivent être équilibrées. En raison de la différence de phases, le vecteur d'aimantation balaie toutes les directions sur 360°. L'équipement peut être un banc standard avec un circuit d'aimantation transversale par passage de courant et un circuit d'aimantation longitudinale par passage de champ, ou bien un appareil sans contact (chambre d'aimantation multidirectionnelle ou un équipement de contrôle par courant induit).’’

Ainsi, cette définition rend mieux compte du phénomène physique mis en jeu. Si le système d’aimantation est alimenté par du courant électrique alternatif de 50 Hz, le vecteur d’aimantation effectue une rotation de 360°, 50 fois par seconde, et 60 fois par seconde avec du courant 60 Hz comme aux États-Unis et au Canada.

Pour de plus amples informations, nous vous recommandons la lecture des articles (4) (5) (6) (7) mentionnés, ci-dessous, dans la rubrique ‘références’’.

Les limitations d’application de cette technique feront l’objet d’un prochain article.

Quelques exemples d’utilisations industrielles

La technique d’aimantation par champ tournant est fréquemment utilisée depuis de nombreuses années dans l’industrie automobile, par exemple, pour simplifier la procédure de contrôle et réduire le temps de contrôle en préservant un bon niveau de contrôle qualité.

Cependant, il y a bien d’autres secteurs industriels qui utilisent cette technique. Nous vous mentionnons, ci-dessous, quelques exemples d’utilisations industrielles.

Conclusion

Comme vous pouvez le constater, cette technique a fait suffisamment ses preuves pour ne pas être maintenant mise en doute.


Références

• Stéphane GRAVELEAU (SREM Technologies), "La magnétoscopie avance". Journées COFREND 2008 (Toulouse, France), 20-22 mai 2008.

• EN 1330-7:2005 Essais non destructifs - Terminologie - Partie 7 : Termes utilisés en magnétoscopie, Comité Européen de normalisation, Bruxelles, Belgique, 2005.

(1) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Historique de la magnétoscopie, juin 2009 : Sur notre site Web.

(2) Brevet français intitulé "Procédé et dispositif de contrôle magnétoscopique de pièces", N° de publication 2.094.390, N° d’enregistrement 70.22624, déposé par la Société FLUXO (France) et publié au B.O.P.I. du 4-2-1972.

(3) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Définitions suggérées de certains termes de magnétoscopie omis dans la norme EN 1330-7:2005, DPCNewsletter N°024, mai 2010 (Document actualisé en janvier 2011).

(4) Stéphane GRAVELEAU (SREM Technologies), La magnétoscopie en chambre sans contact par champ tournant, revue CONTRÔLES-ESSAIS-MESURES, édité par SOGICOMMUNICATION, 103 rue La Fayette F-75481 Paris Cedex 10 (France), juillet 2003. Également sur ce site Web.

(5) Stéphane GRAVELEAU (SREM Technologies), Avec le courant induit, la magnétoscopie s’offre de nouvelles applications, N°780 de la revue MESURES, 15 Rue d’Oradour-Sur-Glane, F-75015 Paris (France), décembre 2005. Également sur ce site Web.

(6) Marie-Line ZANI-DEMANGE (d’après un document de Stéphane GRAVELEAU de SREM Technologies), La magnétoscopie n’a pas dit son dernier mot, N°807 de la revue MESURES, 15 Rue d’Oradour-Sur-Glane, F-75015 Paris (France), septembre 2008.
Également sur ce site Web.

(7) George DOWNES, Faster magnetic crack detection using the multi-directional swinging field method, (ndlr : Détection de criques plus rapide par la technique d’aimantation par champ tournant). Insight NDT Equipment Ltd : Sur ce site Web.


Nous, Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, accueillons tout commentaire, toute idée. Si vous avez quelques exemples que vous souhaiteriez voir discutés ici, veuillez nous fournir, s'il vous plaît, toutes les indications utiles. Si vous exigez la confidentialité, nous modifierions les lieux, les noms et quelques paramètres pour empêcher d'identifier la source d'information. Néanmoins, nous sommes convaincus que notre site peut être une sorte de soupape de sécurité : le but N'EST PAS de viser telle ou telle Société, ou tel ou tel auditeur ; mais c'est toujours afin que les utilisateurs réfléchissent et se posent des questions, les vraies, à eux et aux autres.

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Mis à jour ( Mardi, 17 Avril 2012 17:44 )