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Procédé et dispositifs pour la détection des défauts dans ,les matériaux".
Des procèdes et dispositifs pour la détection des dé- fauts dans les Matériaux sont connus sous diverses formes de réalisation. En particulier, on connaît des procédés de détec- tion des défauts dans les matériaux, comme les retasaures, les inclusions, les structures poreuses, les doublages ou défauts analogues dans la casse des pièces à usiner, et en particulier dans les demi-produits chauds.
Dans ces procédés connus, les pièces à usiner sont traversées au cours de leur défilement con- tinu par des rayons gamma ou des rayons X dure, et l'intansité
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du rayonnement traversant un certain volume de la pièce est en- registrée en continu, ce volume de la pièce se déplaçant par suite du mouvement d'avancement qu'elle subit, La source de rayons se trouve fixée d'un côté de la pice à défilement oontinu, la sonde de mesure enregistrant le rayonnement se trouve de l'autre
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+à côté et elle est perpendiculaire aux rayons/de la source de rayon nement.
Les endroits où. se trouvent les défauts à détecter sont déterminés par les écarts que présente par rapport à une valeur théorique le rayonnement enregistré après affaiblissement dans la pièce. La valeur théorique est généralement donnée par l'in tensité du rayonnement mesurée sur un matériau sans défaut et d'épaisseur égale.
Dans ce procédé connu, il est nécessaire que le milieu du rayonnement et le milieu de la pièce obincident exactement. ce qui entrafne des dépenses techniques élevées pour le guidage de la pièce ot suppose de plus que les défauts apparaissent toujours dans le milieu de la pièce. Même dans oe cas, on ne peut pas toujours détecter parfaitement les endroits défectueux, car lorsque des variations de section interviennent, causées par exemple par le laminage, l'influence do ces variations d'épais- seur est superposée à celle des défauts,'et ainsi les variations .d'intensité peuvent être neutralisées,
L'objet de l'invention est un procédé qui donne des résultats satisfaisants même pour des pièces d'épaisseur variable et dont le milieu ne coïncide pas exactement avec l'axe du rayonnement,
grâce à quoi on peut aussi détecter des défauts de la matière qui ne se trouvent pas sur l'axe médian de la pièce.
De plus, l'objet de l'invention est aussi des dispositifs con- venant à la mise en pratique du procédé.'
L'invention concerne un procédé de détection des défauts dans les matériaux, comme les retassures, les inclusions, les structures poreuses, les doublages, ou défauts analogues dans les
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pièces à usiner, et en particulier dans les demi-produits ohauds, par une méthode de défilement continu, en faisant traverser la pièce par un rayonnement gamma ou des rayons X dura, procédé dans lequel l'intensité du rayonnement traversant un certain volume de la pièce est enregistrée en continu, ce volume ae dé- plaçant par suite du mouvement d'avancement que subit le pièce.
L'invention consiste dans le fait que'ce volume subit de plus un mouvement de va-et-vient perpendiculaire à la direc- tion de défilement. Selon l'invention, il est particulièrement avantageux que ce volume avance à tesse constante dans sa direction de défilement et subisse un mouvement alternatif per- pendiculaire à cette direction, de fréquence et d'amplitude con- stantes. Le résultat de ce procédé est que les variations de l'intensité du rayonnement causées par les défauts ont lieu de façon périodique et par intervalles dans le temps et par rapport au défilement de la pièce. Pour la détection d'un défaut, pe ne sont alors plus les écarts absolus de l'intensité par rapport une valeur théorique qui servent, mais les variations d'inten- sité relative se succédant périodiquement.
La valeur absolue da l'intensité elle-même ne présente plus alors une signifioaticn importante, de sorte que les variations d'épaisseur de la pièce n'ont plus aucune influence sur la détection des défauts. Le procédé présente de plus l'avantage que le milieu de la pièce n'est plus obligé de corncider avec le milieu du rayonnement.
En particulier, on peut ainsi détecter également des défauts qui ne se trouvent pas sur l'axe médian de la pièce.
Dans les détails, plusieurs possibilités sont offertes pour la réalisation du procédé selon l'invention. Ainsi selon l'invention un faisceau de rayons peut être isolé du rayonnement par un diaphragme avant son entrée dans la pièce, ce faisceau. subissant un mouvement de va-et-vient perpendiculaire à la direc- tion du défilement. Hais il peut aussi être particulièrement
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avantageux, en particulier pour les sources de rayonnement lourdes, et également selon l'invention, qu'un faisceau de rayons soit isoledu rayonnement par un diaphragme seulement après que ce rayonnement est sorti de la pièce, et que ce faisceau subisse un mouvement de va-et-vient perpendiculaire à la direction du défilement.
Les dispositifs d'application du procédé connu décrit tout au début se composent en général d'un.3 source de rayonnement aveu collimateur et d'une sonde de mesure, Ces dispositifs connus peuvent être disposés et réalisés de diverses façons pour être adaptés à l'application du procédé selon l'invention.
Selon l'invention,.la source de rayonnement fixe peut présenter une grande fente de sortie devant laquelle est placé le collimateur muni d'une plus petite fente de sortie, ce collimateur pouvant se déplacer d'un mouvement de va-et-vient, cependant que la Bonde de mesure fixe présente des dimensions correspondant aux mouve- ments alternatifs du faisceau, Selon une variante de 2'invention, la source de rayonnement et le collimateur sont fixes et munie de grandes fentes de sortie, alors que la sonde de mesure placée dans une enveloppe protectrice et munie d'une petite fente d'en- trée peut subit un mouvement de va-et-vient.
Une forme de réalisation avantageuses de l'invention consiste dans le fait que la source de rayonnement et le oolli- mateur sont montés fixes et munis de grandes fentes ùe sortie, et qu'un collimateur supplémentaire à faible largeur de fente est disposé devant la sonde de mesure montée fixe dans une enveloppe protectrice et peut se déplacer d'un mouvement de,va- et-vient, les dimensions de la sonde de ne sure correspondant aux déplacements alternatifs du collimateur supplémentaire. part.ces formes simples de réalisation, et dans le cas où le ' faisceau de rayonnement doit être déplacd d'un mouvement alto,,\ natif à fréquence élevée,
le collimateur supplémentaire est
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réalisé sous la forme d'un collimateur àd fente annulaire excen- triquo mobile en,rotation autour d'un axe sensiblement parallèle au rayonnement, ,Ce collimateur tournant peut être mù en rota- tion au moyen d'un dispositif moteur. Selon l'invention égale- ment, un autre collimateur fixe à fente droite peut être monté devant le collimateur tournant à fente annulaire, la fente droite étant disposée radialement par rapport à la fente annulaire.
La fente droite du collimateur fixe présente une hauteur corres- pondant sensiblement à la course de la fente annulaire excentrée lors de la rotation du collimateur tournant. Selon l'invention, la dimension de la. sonde de mesure correspond sensiblement à la hauteur de la fente droite. Le collimateur supplémentaire fixe disposé devant le collimatear tournant amène une élimination pratiquement complète du rayonnement dispersé qui arrive sur la sonde de mesure.
En ce qui concerne l'évaluation des signaux produits par le faisceau'de rayons dans la sonde de mesure , l'invention prévoit un circuit électrique d'enregistrement branché sur la sonde de mesure,' muni d'un filtre de fréquences qui est accordé sur la fréquence du mouvement alternatif du faisceau de rayons et qui ne transmet que les fréquences qui se trouvent au voisinage de la fréquence du mouvement alternatif du faisceau de rayons. Ce filtre de fréquences supprime tous les signaux para- sites superposés au signal de mesure, en particulier oeux prove- nant de la dispersion statique du rayonnement gamma, pour autant qu'ils présentent des fréquences différentes de celle du mouve- ment alternatif -du faisceau de rayons. Le filtre de fréquences est monté en amplificateur sélectif.
Si le circuit électrique comprend un appareil de mesure des valeurs moyennes du signal de mesure, il est avantageux, selon l'invention, de monter cet appareil de mesure des valeurs moyennes en série avec le filtre de fréquences, de façon que la composante continue obtenue dans
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la tension de sortie de l'appareil de mesure des valeurs moyennes puisse être supprimée par le filtre de fréquence* Egalement selon l'invention, le circuit électrique d'enregistrement peut comporter un dispositif commutateur qui commande un dispositif pour marquer sur la pièce les endroits défectueux et/ou des dis- positifs de coupe et/ou de triage.
Dans.ce cas, selon l'inven- tion, un montage comparateur peut être prévu dans le circuit élec- triquo d'enregistrement, montage qui compare la hauteur du signal de mesure à une tension théorique et qui'ne commande le dispositif commutateur que lorsque le signal de mesure dépasse cette valeur théorique et indique ainsi l'existence d-'un défaut qui dépasse une dimension donnée correspondant à la valeur théorique.
Les dispositifs décrits, adaptés à l'application du procédé selon l'invention et conformes l'invention préanntent l'avantage que les sources de rayonnement, qui sont très lourdes dans de nombreux cas, restent fixes. Il est cependant possible sens auyane difficulté d'employer des dispositifs à source de rayonnement mobile. Certains d'entre eux sont décrits en détail par la suite.
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a..Ut¯ La description qui va suivre. -en regard des dessins 'J comment 14 annexée à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre / la présente invention peut être mise en pratique.
La figure 1 représente la courbe de variations d'in- tensité du faisceau de rayons enregistrée en présence d'un défaut dans la pièce,
Les figures 2 à 9 représentent schématiquement diverses réalisations pour l'application du procédé selon l'invention.
La figure 10 est une représentation schématique du circuit électrique d'enregistrement.
Les figures 11 à 13 représentent la variation en fonc- tion du temps de diverses tensions de signal en divers endroits du circuit électrique d'enregistrement de la figure 10.
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La figure 1 représente les variations de l'intensité du faisceau de rayons enregistrée lors de la présence d'un défaut dans la pièce. On suppose que le défaut s'étend dans la pièce vers sa direction de défilement. Pendant le mouvement de défile- ment de la pièce, le faisceau de rayons à mouvement alternatif perpendiculaire à la direction du défilement passe plusieurs fois sur l'endroit du défaut.
Pour une vitesse constante du mouve ment alternatif du faisceau de rayons, et pour une vitesse de défilement constante de la pièce, les variations d'intensité se succédant périodiquement dans le temps peuvent être reportées de place en place surla pièce. Sur la figure 1, le début du défaut est indiqué par la déviation ou pic I, le nombre des pics corres- pondant à la longueur du défaut, Dans l'exemple représenté, les pics sont indiqués par les chiffres I à V.
L'apparition du pic V et/ou l'absence de fluctuations d'intensité après le pic arologue V peuvent par exemple être utilisées pour commander un dispositif de mar- quage, de coupe et/ou de triage ou un dispositif la 1o période en longueur est obtenue et l'étendue du défaut à est alors L. Pour les fortes vitesses de mesure, il est avantageux d'emmagasiner les variations mesurées de l'intensité du rayonne- ment au moyen d'un appareil enregistreur ou d'un élément de mé- moire, comme une bande magnétique, ou d'un dispositif analogue, et de commander un dispositif de marquage et/ou de coupe lors de la décroissance.
Les figures 2 à 8 représentent achématiquement divers dispositifs pour l'application du procédé ce-%on l'invention, placée l'aide desquels est réalisé le mouvement pendulaire du faisceau de rayons.
La source de rayonnement 1 est dans un support 2 devant lequel est disposé un collimateur 3 4 désigne le faisceau de rayons, 2 la pièce à essayer présentant un défaut 6, et 2 la sonde de mesure qui est reliée à un dispositif de mesure
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et d'enregistrement 8 qui détermine l'intensité du rayonnement.
Sur la figure 2, le support de source ?, est monté avec le collimateur 1 sur un bâti 9 de façon pendulaire, et peut tourner d'un angle 10. La dimeneion de la source de mesure 1 correspond à l'angle d'oscillation, de telle façon que le faisceau 4 peut frapper la sonde de mesure 1 dans toute phase de son mouvement. Selon la figure 3, la sonde de mesure 3 présente la dimension du faisceau et elle est reliée au support de source 2 et au collimateur 1 par une tige 11. Elle se déplace alors d'un mouvement pendulaire avec le support de source 2. et le colli- mateur 3 La sonde de mesure peut aussi être séparée du support de source et du collimateur et être mue en synchronisme aveo les faisceau. de rayons.
Dans le dispositif de la figure 4, le support de source 2 est monté fixe et il est muni d'une grande ouverture 12 pour la sortie du rayonnement. Le collimateur 1 est disposé devant lui et peut être animé d'un mouvement pendulaire. Dans ce cas aussi, la dimension de la sonde de mesure fixe 1 correspond à l'amplitude des mouvements pendulaires.
La figure 5 représente une autre forme de réalisation de ce dispositif. Dans ce cas, la sonde de mesure 1 est reliée au collimateur 3 par une tige 11 et elle exécute les mouvements pendulaires solidairement de ce dernier, la dimension de la sonde de mesure 1 correspondant au diamètre du faisceau 4 Dans ce cas aussi, la sonde de mesure peut être séparée du collimateur et déplacée en synchronisme avec le faisceau de rayons.
Dans la réalisation de la figure 6, le support de source' fixe 2 et le collimateur 1 qui en est solidaire sont munis d'une grande ouverture 12 pour la sortie des rayons. Une sonde de mesure 7 à plus faible collimation est disposée dans une enveloppe ' protectrice 13 et elle est déplacée pcndulairement par une tige 14 et une excentrique 15
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Le large faisceau de rayons! est balaye par le mouvement pendu- laire.
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autre t1ipl.M:
La figure 7 représente un/ mode de réalisation de ce 'e dispositif, dans lequel une sonde do mesure 1 correspondant z la dimension du faisceau est placée derrière un collimateur 16 à petite ouverture 17 qui est animé d'un mouvement pendulaire par une tige 14 et une excentrique 15 Le balayage du faisceau de rayons a lieu dans ce cas grâce au collimateur 16
Selon la figure 8, un collimateur 18 en forme de disque muni d'une petite fente 19 est placé devant le support de source fixe 2 à grande fonte de sortie 12 dans une enveloppe 20 tour- nante et oscillante respectivement. Cette enveloppe est munie d'ouvertures 21 d'entrée et de sortie. Le mouvement pendulaire a lieu par le collimateur 18 mû mécaniquement ou hydrauliquement qui transmet le faisceau 1 sur une sonde de mesure 7 dont la dimension correspond à l'amplitude du balancement..
Un avantage particulier dea collimateurs mobiles devant le support do source est qu'ils peuvent également servir à occulter la source de rayonnement.
La figure 9 représente une forme de réalisation parti- culièrement avantageuse de l'invention. La source de rayonnement 1 et le collimateur ± sont montés fixes et munis de grandes fentes de sortie 12.23 Un collimateur 31 à fente annulaire excentrique est disposé'devant la sonde de mesure 7 montée fixe dans une enveloppe protectrice 13 Le collimateur 31 est mobile.en rota- tion autour d'un axe 30 sensiblement parallèle au trajet du faisceau. Le dispositif d'entraînement en rotation du collimateur 31 n'est pas représenté.
Un autre collimateur fixe 33 à fente droite est disposé devant le collimateur tournant 31 sa tente droite 34 étant; radiale par rapport à la fente angulaire 32 La fente droite 34 présente une hauteur qui correspond sensiblement à la course de la fente annulaire excentrique 32 lors de la rota-
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tion du collimateur tournant 31. La dimension de la sonde de mesure 1 correspond sensiblement à la hauteur de la fente droite 34.
Un circuit électrique d'enregistrement est relié à la sonde de mesure 1 et comporte, dans la forme de réalisation de la figure 10, un filtre do fréquences 39 qui est accorde sur la fréquence du mouvement oscillatoire du faisceau de rayons, et ne laisse passer que les fréquences qui se trouvent dans le voisinage de la fréquence du mouvement oscillatoire du faisceau de rayons.
De plus, le circuit d'enregistrement comprend, entre ce filtre et la sonde montée en compteur à scintillation 35 à multiplicateur par électrons secondaires, un préamplificateur 36 un compteur à unité dè temps 37 et.un appareil de mesure des valeurs moyennes 38 Le filtre de fréquences 39 qui, dans l'exemplede réalisation, est monté en amplificateur sélectif, est branché au.!' l'appareil de mesure dés valeurs moyennes 38 A la suite du filtre de fréquences µ9 on , trouve un enregistreur 41 et un dispositif commutateur 42 qui commande un dispositif non présenté de marquage des défauts sur la pièce et/ou des die- positfis de coupe et/ou de triage de la pièce.
La variation en fonction'du temps de la tension de sortie V38 de l'appareil 38 de mesure des valeurs moyennes est représentée sur la figure 11 A la composante continue désignée 'par B sur la figure et qui provient de l'affaiblissement du rayonnement par l'épaisseur de la pièce sont superposées de la même manière que sur la figure 1 des ouatés de tension 43 qui correspondent aux passages par une retassure et se succèdent dans le temps. au cours du défilement de la pièce. Sur la figure 11, l'amplitude des crêtes censé- au%ives diminue, ce qui. montre que la largeur de la retassure diminue lorsque la longueur augmente.
La figure 12 représente la tension de sortie V39 de l'amplificateur sélectif 39 qui ne se compose plus que d'une tension alternative pure, puisque les diverses composantes continues, de même que les signaux parasites
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superposés au signal de mesure, sont éliminée par l'amplificateur sélectif. De plus, le circuit d'enregistrement 8 est muni d'un montage comparateur 40 (figure 10), qui compare l'amplitude du signal à une tenJion théorique et qui ne commande le dispositif commutateur 42 que lorsque le signal de mesure dépasse la valeur théorique. Sur les figures 11 et 12, la grandeur de cette valeur théorique est désignée par A.
Si le signal de mesure tombe au- dessous de cette valeur théorique A, le dispositif commutateur est mie en action; sa tension de sortie en fonction du temps est représentée sur la figure 13. En plus de la position de ce circuit comparateur, entre l'amplificateur sélectif 39 et l'en- regiatreur 41 comme représenté sur la figure 10, il est aussi possible, bien entendu, de disposer le montage comparateur 40 entre l'appareil de mesure des valeurs moyennes 38 et l'amplifica- teur sélectif 39
Le résumé qui va suivre et qui ne présente aucun carac- tore limitatif a simplement pour but d'énoncer un certain nombre de particularités principales et secondaires de l'invention, ces particularités pouvant être prises isolément ou en toutes com- binaisons possibles.