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DPCNews 034 - Aimantation par champ tournant : les limites

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Écrit par Administrator
Mardi, 01 Mars 2011 21:48

Quelques limites d'utilisation de la technique d'aimantation par champ tournant

Mars 2011

Toute technique a ses propres limitations d’utilisation et celle relative à l’aimantation par champ tournant n’échappe pas à cette règle.

Le présent article traite des limitations d’application de cette technique et fait donc suite à notre DPCNewsletter N° 033(1).

Dans le cas de l’aimantation sans contact par champ tournant en chambre, la sensibilité est certes moins bonne et cette technique d'aimantation possède malheureusement des limitations liées à l'utilisation de circuits magnétiques ouverts (les lignes de champ se rebouclent dans l'air). En particulier, le niveau de bruit de fond sur la pièce est très important, ce qui gêne la bonne détection de fines discontinuités. Cette technique doit donc être réservée à certaines géométries de pièces et elle est appropriée à la détection, par exemple, de gros défauts sur pièces de fonderie.
Une autre limitation est la dimension des pièces. Il faut naturellement qu’elles puissent être introduites dans la chambre d’aimantation.

Notez que cette technique n'est pas adaptée à la détection de défauts tels que les replis de forge.

Comme vous l’avez constaté, dans notre DPCNewsletter N° 033(1), nous n’avions pas cité d’exemple d’utilisations industrielles en aéronautique. Cela n’est pas du tout surprenant.

En effet, cette technique n'est pas autorisée en aéronautique pour plusieurs raisons :

• Cette technique ne fonctionne qu'en courant alternatif, ce qui n'est pas autorisé en aéronautique (sauf en maintenance). Il y aurait d'ailleurs beaucoup de choses à dire sur ce sujet car, pour la détection de défauts dans des dentures, le courant alternatif est beaucoup mieux adapté. Mais il est vrai que cela ne permet pas la détection des défauts sous-jacents.

• Les normes et spécifications aéronautiques exigent explicitement de réaliser l’aimantation transversale et l’aimantation longitudinale de manière séparée et nous pensons que la question d’introduire l’aimantation par champ tournant dans ces documents ne s'est jamais vraiment posée.

À ce propos, l’un d’entre nous a eu l’occasion d’en discuter avec un Membre de la Direction Technique d’un important équipementier aéronautique.

Celui-ci nous a confirmé que cette technique n’était pas utilisée en aéronautique car elle n’était pas admise.

Les raisons essentielles sont les suivantes :
•  Problématique sur les géométries complexes (bossage, nervure), la composante du champ magnétique n'est pas évidente par rapport aux orientations supposées de défauts.
• Temps insuffisant pour la fixation des particules magnétiques pour certains défauts.

Les essais qu’il avait effectués en utilisant cette technique lui avaient permis de constater qu’il ne détectait pas toujours les mêmes défauts selon leurs orientations. Par conséquent, l’essai de répétabilité n’était pas satisfaisant.

Effectivement, si le réglage d'une machine est une affaire de spécialiste, une géométrie complexe est sans doute encore un peu plus délicate en magnétoscopie par champ tournant qu'en magnétoscopie standard, en particulier parce que les utilisateurs ne savent pas comment faire. Nous ne pouvons pas nous prononcer sur la possibilité ou non de contrôler une pièce en champ tournant sans avoir un certain nombre de détails sur la pièce. Un essai est quasi indispensable. La durée d’aimantation est réglable, bien entendu.

Les résultats parfois décevants se comprennent facilement car sur des pièces à géométrie complexe, le champ magnétique, tournant ou non, ne "passe pas " toujours comme on le souhaiterait. Il peut être parallèle aux défauts recherchés, alors que, d'après les règles, il devrait être perpendiculaire. Mais il emprunte le chemin le plus facile. Il est en effet nécessaire de prendre en compte des notions de facteur de forme (difficultés à canaliser le champ magnétique suivant les petites directions), de déphasage et de répartition de puissance entre l’aimantation longitudinale et l’aimantation transversale. C'est l'expérience qui permettra de bien régler l'équipement. Il est possible d’utiliser un mesureur de champ magnétique tangentiel du type Analysse(2) en vérifiant l’homogénéité du champ magnétique lorsque l’on fait tourner la sonde sur 360°, mais les témoins souples, tels que les témoins d’aimantation Burmah Castrol®(2), sont également de très bons indicateurs pour vérifier la DIRECTION du champ magnétique à l'endroit où on recherche des défauts. Il suffit d’en placer 2 perpendiculairement l’un à l’autre sur la zone à contrôler, et de vérifier que la sensibilité est identique sur les deux témoins. Nous recommandons toujours l’utilisation de ces témoins d’aimantation et celle du mesureur de champ magnétique tangentiel pour parfaitement valider l’équilibre !

Il peut y avoir un problème d'équilibre entre les deux vecteurs du champ tournant. L’un d’entre nous se rappelle que George DOWNES, un spécialiste très réputé au Royaume-Uni, disparu en Janvier 2011, lui avait montré, sur une pièce du rotor d'un hélicoptère, que cette vérification de l’équilibre demandait du temps, et était cruciale pour assurer une même capacité de détection, quelle que soit l’orientation de la discontinuité. C'est pourquoi sur une machine à champ tournant, il nous semble particulièrement important de disposer d’une programmation, qui permet d’enregistrer les paramètres pour chaque pièce. C'est effectivement ce qui est fait en général (1 pièce automobile 1 recette). Il est vrai que c'est plus long et un peu plus complexe. Mais si la machine a été bien conçue, et installée par le fabricant (bonne utilisation des phases), il suffit de régler indépendamment l’aimantation transversale et l’aimantation longitudinale et de lancer un cycle de champ tournant en vérifiant avec un mesureur de champ magnétique tangentiel ou des témoins d’aimantation que le champ tourne bien. En cas de déménagement de l'équipement, il est cependant très important de vérifier que l'équipement a été correctement rebranché sur les bonnes phases (c'est une erreur très courante qui conduit à un champ magnétique qui peut ne plus tourner).

À ce propos, l’une de nos mini-histoires(3), publiée ce mois-ci sur notre site Internet dans la rubrique ‘‘Surprenant, mais Véridique’’, raconte justement la mauvaise aventure survenue à un fabricant de roues dentées d’engrenages.

Par expérience, 2 secondes d’aimantation suffisent en général, pour que les particules magnétiques se fixent à la surface de la pièce et que le liquide porteur arrête de "laver" la pièce.

Parfois, nous voulons aller trop vite.

Il n'empêche que des pièces comme les jambes de train d'atterrissage en Y doivent être difficiles à contrôler en utilisant la technique du champ tournant car ce type de pièce n’est pas adapté.

De plus, il existe d'autres limitations bien plus strictes pour le cas particulier de l’aimantation en chambre sans contact.

Dans une chambre d’aimantation sans contact, la circulation du flux magnétique s’effectue en circuit ouvert (bouclage du flux magnétique dans l’air) ce qui conduit à certaines limitations concernant l’emploi de cette technique :

• Pour aimanter correctement la pièce, le champ magnétique tangentiel doit être compris entre 3 et 8 kA/m efficaces. Dans certains cas, il peut être délicat d’obtenir de telles valeurs de champ magnétique en raison de la présence d’un champ démagnétisant qui s’oppose à la pénétration du flux magnétique, particulièrement suivant les petites directions de la pièce et/ou à l'intérieur d'alésages courts.

• La nature tournante du champ produit dans une chambre d’aimantation sans contact permet d’être sûr qu’à un instant donné le champ sera perpendiculaire à un éventuel défaut, rendant ainsi sa mise en évidence optimale. Cependant, de la même manière, on peut également être sûr qu’à un autre instant, ce champ deviendra perpendiculaire à la surface de la pièce (flux sortant) et provoquera l’apparition d’un pôle magnétique bloquant la migration des particules magnétiques et limitant le contraste de la détection (bruit de fond important).

Ces limitations conduisent à ne pas proposer cette technique pour la recherche de défauts sur des pièces de forge, là où les défauts sont bien souvent très fins et refermés (replis).

Malgré tous les avantages qu’elle procure, la magnétoscopie sans contact par champ tournant en chambre ne doit pas pour autant être considérée comme une technique de contrôle universelle capable de résoudre tous les problèmes.

Références

(1) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, DPCNewsletter N°033, Technique d’aimantation par champ tournant : ça marche ! Février 2011, sur notre site Internet.

(2) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Historique de la magnétoscopie, juin 2009, sur notre site Internet.

(3) Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC, Surprenant mais véridique, Quand le contrôleur n’est pas autorisé à donner son avis, mars 2011, sur notre site Internet.


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Mis à jour ( Mardi, 07 Juin 2011 20:37 )