FR3117916A1 - Système d’indexage pour moule en cellule blindée - Google Patents

Abstract

Système d’indexage pour moule en cellule blindée Procédé de découpe d’une partie d’un moule (10) comprenant une éprouvette (3), le procédé comprenant les étapes : E2a) fourniture d’un dispositif d’indexage (30) comportant une tige de maintien (39), un porte-moule (31), et un corps indexeur (35) comportant une goupille (37), le porte-moule comprenant des trous (33); E2b) mise en place du moule dans le dispositif d’indexage, le moule étant maintenu par la tige de maintien contre le porte-moule; E2c) serrage de la tige de maintien avec le moule, la goupille étant logée fixe dans un des trous; E2d) découpe longitudinale de la partie du moule; E2e) desserrage de la tige de maintien avec le moule, de sorte à rendre mobile la goupille par rapport aux trous; E2f) mise en place de la goupille dans un autre des trous et serrage de la tige de maintien; E2g) découpe longitudinale de la partie du moule. Figure pour l’abrégé : Fig. 10

Description

Système d’indexage pour moule en cellule blindée

La présente invention concerne le domaine de la préparation d’échantillons pour examens microstructuraux, notamment pour examens à l’aide d’une sonde atomique tomographique (SAT). Plus particulièrement, la présente invention concerne la préparation d’échantillons « en chaud », c’est-à-dire à partir d’un matériau irradié et dans une cellule blindée.

Les échantillons concernés ont une forme généralement parallélépipédique, de dimensions de l’ordre du ou inférieures au centimètre.

Un échantillon 1 pour analyse à l’aide d’une SAT est montré en . Celui-ci comporte un bâtonnet 2 et une pointe 4 la plus fine possible, car l’effet de pointe pour la SAT est d’autant plus fort que le rayon de courbure de la pointe est faible.

La fabrication d’un échantillon 1 comporte une première étape de mise en forme parallélépipédique du bâtonnet 2 à partir d’une éprouvette 3, comme montré aux figures 1b et 1c, et une étape ultérieure pour obtenir la pointe 4, par exemple en trempant le bâtonnet 2 dans une solution pour dissolution électrolytique.

Afin d’obtenir une pointe 4 de la meilleure qualité possible, il est nécessaire que la section du bâtonnet 2 soit constante et homogène sur tout sa longueur L, il est aussi avantageux que sa section soit carrée.

Il existe plusieurs techniques qui peuvent permettre un découpage des bâtonnets 2 depuis une éprouvette, mais aucune n’est pleinement satisfaisante.

Un usinage classique, par fraisage par exemple, n’offre pas une précision suffisante et n’est particulièrement pas adapté aux petites dimensions des échantillons à réaliser. En outre, une telle technique occasionne une perte de matière considérable, ce qui n’est pas acceptable pour un matériau radioactif.

Un découpage au laser brûle la surface découpée du bâtonnet, qui n’est plus correctement exploitable.

Une tronçonneuse à fil diamanté, avec deux bobines qui entrainent un fil dans un sens puis dans l’autre, permet des découpes précises mais elle impose des étapes de maintenance de grande précision qui ne sont pas adaptées à une utilisation en cellule blindée.

Une tronçonneuse à disques diamantés est exploitable en cellule blindée, cependant la qualité de la découpe n’est pas suffisante. Une telle technique peut provoquer le délitement de l’éprouvette. En outre, la section découpée n’est pas constante, elle présente une déviation de 0,1 mm à 0,3 mm sur 10 mm de coupe.

En outre, en cellule blindée, la manipulation de l’éprouvette s’effectue à l’aide de bras télémanipulateurs. Le découpage pour l’obtention de bâtonnets de manière répétable et en respectant des spécifications géométriques précises est alors très difficile à mettre en œuvre et nécessite beaucoup de temps.

En plus de dimensions non conformes obtenues, la perte de matière (i.e. la quantité de chutes) peut être très importante, ce qui est problématique pour de la matière radioactive précieuse.

Il existe donc un besoin pour simplifier le découpage d’éprouvette en cellule blindée, notamment afin de diminuer le temps et les pertes de matière.

Le but de l’invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.

L’invention concerne un procédé de découpe d’une partie d’un moule comprenant une éprouvette s’étendant selon un axe longitudinal X, enrobée dans un bloc de résine, le procédé comprenant les étapes :
E2a) fourniture d’un dispositif d’indexage comportant un porte-moule, un corps indexeur et une tige de maintien, le porte-moule comprenant une première extrémité comprenant une pluralité de trous, le corps indexeur comportant une goupille faisant face à la première extrémité ;
E2b) mise en place du moule dans le dispositif d’indexage, le moule étant maintenu par la tige de maintien contre une deuxième extrémité du porte-moule, opposée à la première extrémité ;
E2c) serrage de la tige de maintien avec le moule, de sorte à maintenir fixe le moule avec le porte-moule et le corps indexeur, la goupille étant logée fixe dans un des trous ;
E2d) découpe de la partie du moule selon un plan parallèle à l’axe longitudinal X ;
E2e) desserrage de la tige de maintien avec le moule, de sorte à rendre mobile la goupille par rapport aux trous entre une position dans laquelle la goupille est logée dans un des trous et une autre position dans laquelle la goupille est logée dans un autre des trous, le moule étant maintenu par la tige de maintien ;
E2f) mise en place de la goupille dans un autre des trous et serrage de la tige de maintien, de sorte à maintenir fixe le moule avec le porte-moule et le corps indexeur, la goupille étant logée fixe dans l’autre trou ;
E2g) découpe de la partie du moule selon un plan parallèle à l’axe longitudinal X.

L’invention permet ainsi de découper longitudinalement l’éprouvette selon différentes positions, les changements de positions étant facilités et applicables à une utilisation en cellule blindée.

A ce jour, le système de préhension existant ne possède que deux positions : 0° et 90°. Cela est suffisant pour les échantillons à section carrée mais insuffisant pour les échantillons de géométrie type gaine. Avec le système de préhension existant, il est possible de réaliser seulement un nombre de quatre bâtonnets par gaine alors qu’avec un dispositif d’indexage selon l’invention il est possible d’en réaliser huit, et ce pendant une même période. Cela représente une économie de matière très importante, notamment quand il s’agit de matière radioactive.

La ou les étapes E2d) et/ou E2g) de découpe sont de préférence réalisées à l’aide d’une scie à disques diamantés.

La scie à disques diamantés peut comporter une série d’au moins deux disques parallèles, l’entraxe entre deux disques successifs de la série étant compris entre 0,1 mm et 0,5 mm. La scie à disque diamantés peut comporter une flasque de maintien entre les deux disques.

Le procédé peut permettre à l’issue de l’étape E2g) d’obtenir des bâtonnets de section carrée, dont chaque côté a de préférence une largeur comprise entre 0,1 mm et 0, 5 mm, s’étendant le long de l’axe longitudinal X.

Les étapes E2e) à E2g) peuvent être répétées plusieurs fois, en logeant à chaque fois la goupille dans un des trous qui n’avait pas encore reçu la goupille.

Le moule peut comporter une autre partie comprenant un support d’éprouvette en contact avec l’éprouvette, l’autre partie n’étant pas découpée lors des étapes E2d) et E2g).

Le procédé peut être tel qu’à l’issue de l’étape E2g), les bâtonnets sont solidarisés entre eux avec le support d’éprouvette par la résine.

Durant le procédé, le dispositif d’indexage peut être fixé à un bras, les étapes E2d) et E2g) de découpe peuvent s’effectuer par le déplacement du bras par rapport à la scie, de préférence le déplacement est un mouvement de rotation selon un axe normal à l’axe longitudinal X.

L’invention concerne également un dispositif d’indexage pour la mise en œuvre du procédé de découpe longitudinale d’un moule tel que décrit ci-dessus, le dispositif d’indexage comprenant :

-un porte-moule, comprenant une première extrémité comportant une pluralité de trous ;

-un corps indexeur comprenant une première face comportant une goupille, la première face faisant face à la première extrémité du porte-moule ;

-une tige de maintien traversant le porte-moule et le corps indexeur, la tige de maintien comporte une vis de maintien pour être visser à un moule et un élargissement de diamètre pour venir en butée contre une deuxième face du corps indexeur, opposée à la première face, la vis de maintien est arrangée à l’extrémité de la tige traversant le porte-moule.

Les trous peuvent être disposés en arc de cercle autour d’un axe longitudinal X’, de préférence deux trous consécutif sont espacés d’un angle de 45°.

Les trous peuvent être de forme correspondante avec la goupille.

La tige de maintien peut s’étendre le long de l’axe longitudinal X’.

Le porte-moule peut comprendre une deuxième extrémité dans laquelle est creusé un évidement pour loger le moule, de préférence l’évidement est centré autour de l’axe longitudinal X’.

Le porte-moule peut comprendre un trou fileté débouchant sur l’évidement et dans lequel une vis peut venir s’y visser pour serrer le moule lorsque logé dans l’évidement.

Le corps indexeur peut comprendre une vis de positionnement pour maintenir le dispositif à un bras.

La tige de maintien peut comprendre une empreinte hexagonale d’interface avec un outil pour permettre le vissage de la vis de maintien dans le moule.

La tige de maintien peut comprendre un marquage permettant d’indiquer, lorsque visible, que la goupille est mobile par rapport aux trous de sorte à passer d’un premier positionnement dans lequel la goupille est logée dans un des trous, à un deuxième positionnement dans lequel la goupille est logée dans un autre des trous.

L’invention concerne également l’utilisation d’un procédé tel que décrit ci-dessus, ou d’un dispositif d’indexage tel que décrit ci-dessus, pour réaliser des bâtonnets, pour échantillon d’étude de matériau, notamment dans une cellule blindée en environnement nucléaire.

L’invention concerne également un moule pour enrober une éprouvette dans une résine, le moule comportant :

- un support d’éprouvette,

- deux demi-coques, dont au moins une comporte un évidement,

- des moyens de fixation pour assembler de manière étanche les deux demi-coques entre elles une fois au moins une partie du support d’éprouvette et l’éprouvette logées dans la cavité délimitée par l’(les) évidement(s).

Par « deux demi-coques », on entend ici un sens usuel à savoir deux parties complémentaires qui seront assemblées l’une à l’autre en définissant une cavité pour l’enrobage complet d’une éprouvette par de la résine, puis, une fois celle-ci sèche, démontées pour le démoulage. Il peut s’agir de deux coques dont chacune est la moitié d’un cylindre creux ou partiellement creux. Il peut s’agir aussi de deux coques aux formes générales différentes, par exemple avec l’une formant un trois-quart de cylindre et l’autre le quart complémentaire du cylindre.

L’invention permet une mise en place facile d’une éprouvette dans le moule et est donc adaptée au travail en cellule blindée.

Le moule selon l’invention peut être utilisé pour enrober l’éprouvette dans un bloc de résine, ce qui permet d’augmenter la qualité du découpage des bâtonnets, notamment grâce au maintien homogène de la résine.

Le moule selon l’invention est en quelque sorte universel dans le sens où il est adapté pour accueillir l’ensemble des géométries d’échantillons massifs rencontrés. Ainsi, l’éprouvette peut être de formes variées. Par exemple, elle peut être sous la forme d’un parallélépipède, d’un tube, d’un tronçon de gaine ou d’un cylindre.

L’éprouvette peut être en un matériau radioactif.

Le support d’éprouvette et/ou les deux demi-coques sont de préférence en plastique, de préférence en plexiglas, notamment transparent, par exemple en polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Il peut ainsi être possible d’observer l’éprouvette une fois logée dans le moule et le moule assemblé.

Le support d’éprouvette peut comprendre dans sa partie supérieure un trou borgne ou un téton pour maintenir l’éprouvette.

Avantageusement, le support d’éprouvette peut comprendre dans sa partie inférieure au moins un trou taraudé borgne destiné à fixer le support et le moule une fois assemblé, à un socle. Le trou taraudé peut également permettre de fixer le moule assemblé à un dispositif d’indexage.

Avantageusement encore, le socle peut comprendre un évidement destiné à loger le moule et de forme correspondante au moule.

La cavité est de préférence traversante selon un axe longitudinal X selon lequel s’étend le moule.

La cavité peut être dimensionnée de sorte que l’éprouvette, lorsque logée dans la cavité, ne soit pas en contact avec les parois de la cavité.

Le support d’échantillon peut permettre, une fois le moule assemblé, de combler de manière étanche une des ouvertures de la cavité.

Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens de fixation peuvent consister en au moins une vis, de préférence au moins quatre vis, traversant une des deux demi-coques pour se visser dans l’autre demi-coque.

L’invention concerne également un procédé d’enrobage d’une éprouvette dans une résine, le procédé d’enrobage s’effectuant préalablement au procédé de découpe décrit ci-dessus, le procédé d’enrobage comportant les étapes suivantes :

E1a) mise en place de l’éprouvette sur un support d’éprouvette d’un moule tel que décrit ci-dessus ;

E1b) assemblage étanche du moule autour d’au moins une partie du support d’éprouvette et de l’éprouvette ;

E1c) versement de la résine dans la cavité du moule.

La résine peut être thermoplastique ou thermodurcissable, de préférence elle est choisie parmi une résine époxy, de préférence une résine époxy transparente, par exemple celle connue sous la dénomination commerciale l’araldite AY 103. L’araldite AY103 présente une faible viscosité et permet le collage d’une grande variété de matériaux. Il peut ainsi être possible d’observer l’éprouvette durant et après l’étape E1c).

Un durcisseur est de préférence ajouté dans la résine préalablement à l’étape E1c).

Durant l’étape E1c), le moule peut être disposé sur un socle, de préférence le moule est logé dans un évidement du socle. Avantageusement, le moule peut être vissé au socle.

Durant l’étape E1c), le versement peut permettre d’enrober intégralement l’éprouvette dans la résine.

Le versement de l’étape E1c) est de préférence une technique d’enrobage à froid, c’est-à-dire à température ambiante. Avantageusement, une technique d’enrobage à froid permet d’obtenir une netteté de l’interface éprouvette/résine de meilleure qualité car la résine ne se rétracte pas en refroidissant. En outre, l’enrobage à froid peut s’effectuer en imprégnation sous vide.

Après l’étape E1c), le procédé peut comprendre une étape de durcissement de la résine. L’étape de durcissement permet la polymérisation de la résine, elle dure de préférence entre 12 et 16 h.

Après l’étape E1c) et l’étape de durcissement, le procédé peut comprendre une étape E2) de découpe de l’éprouvette enrobée avec son support, la découpe s’effectuant de préférence à l’aide d’une scie à disques diamantés.

La découpe de l’étape E2) est réalisée de préférence de sorte à obtenir des bâtonnets de l’éprouvette, les bâtonnets ayant une section transversale carrée.

L’invention concerne également l’utilisation d’un procédé d’enrobage tel que décrit ci-dessus, ou d’un moule tel que décrit ci-dessus, pour réaliser des bâtonnets, pour échantillon d’étude de matériau, notamment dans une cellule blindée en environnement nucléaire.

Le procédé de découpe longitudinale peut être suivi d’un procédé de découpe transversale d’une partie du moule comprenant le support d’éprouvette et l’éprouvette comprenant une pluralité de bâtonnets s’étendant selon un axe longitudinal X, enrobés dans la résine et solidarisés entre eux avec le support par la résine, le procédé de découpe transversale comprenant les étapes :
E3a) fourniture d’un dispositif de maintien à deux demi-brides de maintien, dont au moins une comporte un évidement, les deux demi-brides étant reliées entre elles par au moins un ressort de rappel ;
E3b) écartement des deux demi-brides l’une de l’autre de sorte à loger l’éprouvette entre elles ;
E3c) application de l’effort de rappel du ressort de sorte à maintenir l’éprouvette dans une cavité délimitée par l’(les) évidement(s),
E3d) découpe de la partie du moule selon un plan normal à l’axe longitudinal X de sorte à désolidariser l’éprouvette du reste de la partie du moule et à obtenir des bâtonnets à une longueur déterminée,
E3e) écartement des demi-bride l’une de l’autre de sorte à récupérer les bâtonnets.

L’invention permet, en maintenant les bâtonnets avant, pendant et après la découpe, d’empêcher que les bâtonnets soient perdus en tombant lors du découpage.

En outre, la récupération des bâtonnets est simplifiée car ceux-ci sont maintenus après la découpe dans le dispositif de maintien.

De préférence, le procédé de découpe transversale s’effectue en cellule blindée.

L’étape E3d) de découpe est de préférence réalisée avec l’éprouvette sensiblement à l’horizontal.

L’étape E3d) de découpe est de préférence réalisée à l’aide d’une scie à disque diamanté.

Le dispositif de maintien peut être fixé à un bras de préférence télémanipulé, l’étape E3d) de découpe s’effectuant par déplacement du bras par rapport à la scie.

Les bâtonnets récupérés à l’issue de l’étape E3e) peuvent avoir une section carrée, dont chaque côté a de préférence une largeur comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm.

L’étape E3d) de découpe peut être réalisée de sorte que la longueur déterminée des bâtonnets soit comprise entre 10 mm et 15 mm.

Avantageusement, les bâtonnets peuvent être récupérés à l’issue de l’étape E3e) à l’aide d’une pince à deux branches, de type pince précelle.

Ultérieurement à l’étape E3e), le procédé peut comprendre avantageusement une étape E4 de polissage d’une extrémité de chaque bâtonnet de sorte à obtenir une pointe (4).

L’invention concerne également un dispositif de maintien pour la mise en œuvre du procédé de découpe transversale tel que décrit précédemment, comprenant :

- deux demi-brides dont au moins une comporte un évidement,

- au moins un ressort de rappel reliant les deux demi-brides et adapté pour, lorsqu’écartées l’une de l’autre rapprocher les deux demi-brides en formant une cavité délimitée par l’(les) évidement(s)

Le ressort de rappel est de préférence un ressort hélicoïdal de traction.

Selon une variante de réalisation avantageuse, le dispositif de maintien comprend deux ressorts de rappel agencés de part et d’autre du (des) évidement(s), de préférence en s’étendant dans un plan normal à l’axe longitudinal X’’ dans lequel s’étend la cavité.

Le dispositif de maintien peut comprendre une vis de positionnement pour maintenir fixé à une côte définie le dispositif à un bras de préférence télémanipulé.

L’une des deux brides peut comprendre une languette pour l’écarter de l’autre des deux brides, notamment par un bras de préférence télémanipulé.

L’invention concerne également l’utilisation d’un procédé de découpe transversale tel que décrit ci-dessus, ou d’un dispositif de maintien tel que décrit ci-dessus, pour réaliser des bâtonnets, pour échantillon d’étude de matériau, notamment dans une cellule blindée en environnement nucléaire.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée, faite à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures suivantes.

la est une vue par microscope électronique à balayage (MEB) d’une pointe d’un échantillon.

la est une vue schématique en perspective d’une éprouvette dans laquelle vont être extraits les bâtonnets qui donneront des échantillons.

la est une vue schématique en perspective un bâtonnet extrait de l’éprouvette selon la .

la est un synoptique des étapes du procédé de fabrication et découpe des bâtonnets selon l’invention.

la est une vue en éclaté d’un moule pour l’enrobage par une résine d’une éprouvette, selon l’invention.

la est une vue en perspective montrant une éprouvette mise en place sur un support d’éprouvette.

, la est une vue en coupe perspective de l’éprouvette mise en place sur le support d’éprouvette selon la .

la est une vue assemblée du moule selon la , logeant une éprouvette.

la est une vue en perspective montrant le moule assemblé selon la mise en place et fixé à un socle.

la est une vue en coupe perspective du moule et du socle selon la .

la est une vue en perspective d’un moule logeant une éprouvette enrobée dans une résine, le moule étant fixé à un socle.

la est une vue en coupe perspective du moule selon la .

la est une vue en éclaté d’un dispositif d’indexage selon l’invention pour la découpe d’un éprouvette.

la est une vue en coupe transversale d’un dispositif d’indexage selon l’invention.

la est une vue en perspective d’un moule vissé à un dispositif d’indexage, le moule n’étant pas vissé serré de sorte qu’un marquage du dispositif d’indexage selon l’invention soit visible.

la est une vue en perspective montrant le dispositif d’indexage assemblé et positionné à la verticale, un moule étant fixé au dispositif d’indexage et indexé selon un premier angle.

la est une vue en perspective d’une découpe longitudinale d’un moule maintenu par un dispositif d’indexage, la découpe s’effectuant à l’aide d’une scie.

la est une vue en perspective d’une découpe longitudinale d’un moule maintenu par un dispositif d’indexage, la découpe s’effectuant à l’aide d’une scie.

la est une vue de côté montrant un exemple de scie à disques diamantés convenant à la mise en œuvre du procédé de découpe selon l’invention.

la est une vue en perspective du moule, du dispositif d’indexage et de la scie après la découpe longitudinale selon la .

la est une vue en perspective montrant le dispositif d’indexage assemblé, le moule étant fixé au dispositif d’indexage et indexé selon un deuxième angle à 45° du premier.

la est une vue en coupe transversale d’un moule selon l’invention avec l’éprouvette qu’il loge à l’issue de l’étape de découpe longitudinale de cette dernière.

la est une vue en perspective d’un dispositif de maintien d’une éprouvette, selon l’invention.

la est une vue en perspective montrant l’insertion d’un moule dans le dispositif de maintien.

la est une vue en perspective montrant l’insertion d’un moule dans le dispositif de maintien.

la est une vue de côté du dispositif selon la qui maintient une éprouvette.

la est une vue en perspective du dispositif selon la , la figure montrant la découpe longitudinale de l’éprouvette au moyen d’une scie.

la est une vue en perspective d’un dispositif de maintien logeant un moule découpé, la figure montrant la récupération d’un bâtonnet à l’aide d’une pince précelle.

Description détaillée

Les figures 1a à 1c représentent l’échantillon 1 que l’on souhaite obtenir, ainsi qu’une éprouvette 3, ici de forme parallélépipédique, à partir de laquelle vont être extraits des bâtonnets 2 qui permettront l’obtention des échantillons 1. Ces figures 1a à 1c ont déjà été commentées en préambule et ne le sont donc pas plus ci-après.

Par souci de clarté, les mêmes références désignant les mêmes éléments selon l’état de l’art et selon l’invention sont utilisées pour toutes les figures 1 à 11.

Dans l’ensemble de la présente demande, les termes « inférieur », « supérieur », « vertical », « horizontal » et « dessus » correspondent à la position ou à l’orientation d’un élément ou d’un composant en référence à la gravité terrestre, le dessus étant à une altitude plus élevée que le dessous.

A titre d’exemple, pour l’ensemble des figures 2 à 11, l’éprouvette 3 a une forme d’un tronçon de gaine dans lequel on souhaite extraire un maximum de bâtonnets 2 parallélépipédiques de longueur comprise entre 10 mm et 15 mm et de section carrée, avec des côtés de largeur comprise entre 0,1 mm et 0,5mm.

L’éprouvette 3 est en matériau radioactif. Par conséquent, l’ensemble des opérations présentées ci-après sont effectuées en cellule blindée.

On a représenté en , un synoptique de l’ensemble des étapes permettant la fabrication des bâtonnets 2 à partir d’une éprouvette 3, conformément aux différentes inventions. Ainsi, la fabrication des bâtonnets 2 comprend les étapes principales :

• E1 : enrobage de l’éprouvette 3 dans un bloc de résine 11 à l’aide d’un moule 10,
• E2 : positionnement et découpage longitudinal du moule 10, de l’éprouvette 3 et du bloc de résine 11,
• E3 : découpage transversal du moule 10, de l’éprouvette 3 et du bloc de résine 11, et récupération des bâtonnets 2.

Ces étapes vont être décrites de manière plus détaillée par la suite.

Après l’obtention des bâtonnets 2, une étape E4 de réalisation des pointes 4 peut être réalisée, permettant l’obtention d’échantillons 1.

Etape E1 d’enrobage :

Durant cette étape E1, l’enrobage d’une éprouvette est effectué à l’aide d’un moule 10 dans lequel une résine d’enrobage 11 est coulée. On a représenté sur la , les différentes pièces composant le moule 10 ainsi que l’éprouvette 3 et un socle 23.

Le moule 10 comprend un support d’éprouvette 12, deux demi-coques 13 et 14, ainsi que des moyens de fixation 15 des deux demi-coques entre elles.

Le support d’éprouvette 12 comporte sur sa partie supérieure un téton 16 autour duquel vient se loger l’éprouvette 3. L’éprouvette 3 peut ainsi être maintenue en place lors du coulage de la résine 11. Le support d’éprouvette 12 comporte dans sa partie inférieure un trou taraudé borgne 17.

Les demi-coques 13 et 14 s’étendent le long et autour d’un axe longitudinal X. La demi-coque 13 comporte un évidement 21 s’étendant le long de l’axe longitudinal X sur l’ensemble de la longueur de la demi-coque 13. La demi-coque 13 comporte également quatre trous taraudés 18 agencés autour de l’évidement 21. La demi-coque 14 comporte quatre trous 19 lamés débouchant.

Les moyens de fixation 15 comportent quatre vis 20 de maintien.

Pour réaliser l’enrobage, l’éprouvette 3 est mise en place initialement sur le support d’éprouvette 12 autour du téton 16, comme cela est illustré figures 4a et 4b. Le support d’éprouvette 12 est ensuite prise en sandwich par les demi-coques 13 et 14, le support d’éprouvette 12 et l’éprouvette 3 étant logés au sein de l’évidement 21. L’évidement 21 fait face à la demi-coque 14 et forme ainsi une cavité traversante 22 le long de l’axe longitudinal X. L’ouverture supérieure de la cavité 22 débouche sur l’éprouvette 3.

Les vis 20 traversent ensuite les trous lamés 19 pour venir se visser dans les trous taraudés 18. Les vis 20 permettent ainsi de serrer entre eux, le support d’éprouvette 12 et les deux demi-coques 13 et 14, le serrage permettant de combler de manière étanche l’ouverture inférieure de la cavité 22 par le support d’éprouvette 12.

On a représenté en le moule 10 assemblé dans lequel est logée l’éprouvette 3.

Les demi-coques 13 et 14 et le support d’éprouvette peuvent par exemple être en plexiglas transparent, par exemple en Polyméthacrylate de méthyle (PMMA),ce qui permet d’observer facilement l’éprouvette 3.

Le moule 10 contenant l’éprouvette 3 est ensuite fixé au socle 23, comme cela est illustré figures 6a et 6b. Le socle 23 comporte un évidement 24 de forme correspondante au moule 10, et une vis 25 venant se visser au trou taraudé borgne 17. Le moule 10 est disposé verticalement avec l’ouverture supérieure de la cavité 22 sur le dessus.

La résine 11 est ensuite versée dans la cavité 22 du moule 10. L’éprouvette 3 est intégralement enrobée de résine 11. Les figures 7a et 7b montrent l’éprouvette 3 logée dans le moule 10 et enrobée dans un bloc de résine 11, l’ensemble étant fixé au socle 23. L’enrobage se fait à froid, c’est-à-dire à température ambiante. Avantageusement, un durcisseur est ajouté, préalablement au versement, à la résine 11, ce qui permet de favoriser la polymérisation de la résine 11.

La résine 11 est une résine époxy transparente, telle que l’araldite AY 103,ce qui permet d’observer l’éprouvette 3 après polymérisation.

L’étape E1 comprend ensuite une sous-étape de séchage et de durcissement de la résine qui dure approximativement 12 à 16 h.

Etape E2 : positionnement et découpe longitudinale

Un mode de réalisation de l’étape E2 de positionnement et de découpage longitudinal du moule 10, de l’éprouvette 3 et du bloc de résine 11 va maintenant être décrit.

L’étape E2 comporte une sous-étape E2a de fourniture d’un dispositif de d’indexage 30.

La montre les différents composants du dispositif d’indexage 30 avec le moule 10 comprenant l’éprouvette 3 et le bloc de résine 11. La montre une vue en coupe transversale du dispositif d’indexage 30 assemblé sans le moule 10.

Le dispositif d’indexage 30 comporte un porte-moule 31, un corps indexeur 35, et une tige de maintien 39.

Le porte-moule 31 comprend une première extrémité 31a comprenant une pluralité de trous 33 disposés en arc de cercle autour d’un axe longitudinal X’. Dans le mode de réalisation représenté ici, deux trous 33 consécutifs sont espacés d’un angle de 45°.

Le porte-moule 31 comprend un évidement 32, pouvant accueillir le moule 10. L’évidement 32 est creusé dans une deuxième extrémité 31b, opposée à la première extrémité 31a, et est centré autour de l’axe longitudinal X’.

Le porte-moule 31 comprend une ouverture 34 débouchant sur l’évidement 32. L’ouverture 34 est centrée autour de l’axe longitudinal X’.

Le porte-moule 31 comprend également un filetage 44 débouchant sur l’évidement 32 dans lequel une vis (non représenté ici) peut venir se visser de sorte à maintenir serré le moule 10 dans l’évidement 32.

Le corps indexeur 35 comprend une extrusion de positionnement 36 destinée à être maintenu par serrage dans le bras de la tronçonneuse.

Le corps indexeur 35 comporte une goupille 37 sur une première face 35a faisant face à la première extrémité 31a du porte-moule 31.

Le corps indexeur 35 comprend une ouverture débouchant 38.

La tige de maintien 39 comprend à une de ses extrémités une vis de maintien 40 pour maintenir le moule 10 et à l’autre de ses extrémités une empreinte hexagonale 41 permettant la mise en rotation de la tige 39 de sorte à visser la vis de maintien 40 dans le moule 10. La tige 39 comporte un élargissement de diamètre 42 et un marquage 43 entre la vis de maintien 40 et l’élargissement de diamètre 42.

La sous-étape E2a est suivie d’une sous-étape E2b de mise en place du moule 10 dans le dispositif d’indexage 30.

On a représenté le moule 10 vissé à la tige de maintien 39, la vis de maintien 40 n’étant pas serrée. Le marquage 43 est alors visible.

La tige de maintien 39 traverse le corps indexeur 35 et le porte-moule 31 à travers, respectivement, les ouvertures 38 et 34 pour visser la vis de maintien 40 dans le trou taraudé borgne 17.

Le moule 10 vient se loger dans l’évidement 32. Les axes longitudinaux X et X’ sont alors confondus.

La sous-étape E2b est suivie d’une sous-étape E2c de serrage du dispositif d’indexage 30.

Durant cette étape, la vis de maintien 40 est vissée serrée avec le moule 10 de sorte à prendre en étau le porte-moule 31 et le corps indexeur 35 par la partie du moule 10 comportant le support d’éprouvette 12 et par l’élargissement de diamètre 42.

La goupille 37 est alors logée fixe dans un des trous 33 appelé premier trou d’indexage à 0°.

Le marquage 43 n’est alors plus visible car logé dans l’ouverture 38.

On a représenté sur la , l’ensemble comprenant le moule 10 et le dispositif d’indexage 30 à l’issue de l’étape E2c.

La sous-étape E2c est suivie d’une sous-étape E2d de découpe longitudinale d’une partie du moule 10.

On a représenté figures 12a et 12b le découpage longitudinal du moule 10 selon la première position d’indexage à 0°.

Le moule 10 et le dispositif d’indexage 30 sont déplacés à l’aide d’un bras, de préférence le bras de la tronçonneuse, en rotation autour d’un axe Y normal à l’axe longitudinal X, par rapport à une scie 45 à disques diamantés, de sorte à découper la partie du moule 10 comprenant l’éprouvette 3 selon un plan parallèle à l’axe longitudinal X. La partie du moule 10 comprenant le support d’éprouvette 12 n’est pas découpée.

On a représenté sur la , un exemple de scie 45 à disques diamantés qui convient pour la découpe à réaliser. La scie 45 comprend deux disques diamantés 46a et 46b parallèles et séparés par un entraxe e. L’entraxe e correspond à la largeur de la section carrée des bâtonnets 2 à découper. L’entraxe e est compris entre 0,1 mm et 0,5 mm.

La scie 45 comprend une flasque de maintien 47, jouxtant les disques 46a, 46b selon un axe R-R’ ce qui permet d’assurer la précision de la découpe en évitant que les disques ne se déforment.

Le fait d’utiliser plusieurs disques 46a et 46b permet de diminuer le nombre de découpes effectuées et permet également d’améliorer la qualité de la découpe en diminuant les pertes de matières liées aux effets de bords et les délitements.

La résine 11 permet d’augmenter la qualité du découpage des bâtonnets 2, notamment grâce au maintien homogène que la résine assure. Durant la découpe, la résine 11 permet de réduire fortement les pertes de matières liées aux effets de bords, tout en garantissant une homogénéité de la section du bâtonnet 2 sur toute sa longueur. La résine 11 permet également une forte diminution des délitements lors du découpage.

On a illustré le moule 10 maintenu par le dispositif d’indexage 30 après la découpe longitudinale.

La sous-étape E2d est suivie d’une sous-étape E2e de desserrage de la vis de maintien 40.

Durant cette étape, la vis de maintien 40 est légèrement dévissée du moule 10, de sorte à rendre visible le marquage 43, comme cela est illustré .

La goupille 37 est alors mobile, en translation et en rotation le long de l’axe longitudinal X’, par rapport aux trous 33. Il est alors possible de loger la goupille 37 dans un trou 33 à un autre par simple mouvement de translation et de rotation du corps indexeur 35.

Le moule 10 est toujours maintenu par la vis de maintien 40.

La sous-étape E2e est suivie d’une sous-étape E2f de serrage de la vis de maintien 40.

La goupille est mise en place dans un autre des trous 33, appelé deuxième trou. Le deuxième trou 33 est à un angle de 45° vis-à-vis du premier trou 33.

La vis de maintien 40 est ensuite vissée serrée avec le moule 10, de sorte à prendre en étau le porte-moule 31 et le corps indexeur 35 par la partie du moule 10 comportant le support d’éprouvette 12 et par l’élargissement de diamètre 42.

On a représenté sur la , l’ensemble comprenant le moule 10 et le dispositif d’indexage 30 à l’issue de l’étape E2f.

La sous-étape E2f est suivie d’une sous-étape E2g de découpe longitudinale d’une partie du moule 10.

Durant cette étape, le moule 10 et le dispositif d’indexage 30 sont mis en mouvement à l’aide du bras 44, en rotation autour d’un axe Y normal à l’axe longitudinal X, par rapport à une scie 45 à disques diamantés de sorte à découper la partie du moule 10 comprenant l’éprouvette 3 selon un plan parallèle à l’axe longitudinal X. La partie du moule 10 comprenant le support d’éprouvette 12 n’est pas découpée.

Les sous-étape E2e à E2g sont ensuite répétées avec la goupille 37 venant se loger dans un autre des trous 33, appelé troisième trou. Le troisième trou 33 est à un angle de 90° vis-à-vis du premier trou 33.

Les sous-étape E2e à E2g sont ensuite répétées avec la goupille 37 venant se loger dans un autre des trous 33, appelé quatrième trou. Le quatrième trou 33 est à un angle de 135° vis-à-vis du premier trou 33.

La est une vue en coupe transversale du moule 10 et de l’éprouvette 3 à l’issue de l’étape E2. L’éprouvette 3 a été découpée en formant huit bâtonnets 2 de section carrée et s’étendant selon l’axe longitudinal X. Les bâtonnets 2 sont solidarisés entre eux avec le support d’éprouvette 12 par la résine 11.

Il est alors nécessaire d’effectuer une découpe transversale de l’éprouvette 3, afin de désolidariser les bâtonnets 2 du reste du moule 10 et d’obtenir des bâtonnets 2 de longueur déterminée.

Etape E3 : découpe transversale et récupération

Un mode de réalisation de l’étape E3 de découpe transversale du moule 10, comprenant l’éprouvette 3, et de récupération des bâtonnets 2 va maintenant être décrit.

L’étape E3 comporte une sous-étape E3a de fourniture d’un dispositif de maintien 50.

La montre le dispositif de maintien 50 qui comprend deux demi-brides 51 et 52 et deux ressorts de rappel 53 reliant chacun les deux demi-brides 51 et 52.

Les demi-brides 51 et 52 comportent chacune un évidement 54 et 55, respectivement, les évidements 54 et 55 se faisant face. Ainsi, lorsque les demi-brides 51 et 52 sont éloignées l’une de l’autre, les ressorts 53 tendent à rapprocher les évidements 54 et 55, de sorte à former une cavité 56. La cavité 56 s’étend le long d’un axe longitudinal X’’.

La demi-bride 51 comporte une vis de positionnement 57 pour fixer le dispositif de maintien 50 à un bras télémanipulateur.

La demi-bride 52 comporte une languette 58 à égale distance des ressorts 53. La languette 58 peut ainsi servir de prise pour écarter les demi-brides 51 et 52 l’une de l’autre, par exemple à l’aide d’un bras télémanipulateur.

Les ressorts 53 sont des ressorts hélicoïdaux de traction. Ils sont agencés de part et d’autre des évidements 54 et 55 et s’étendent dans un plan normal à l’axe longitudinal X’’.

La sous-étape E3a est suivie d’une sous-étape E3b d’écartement des demi-brides 51 et 52 à l’aide d’un bras télémanipulateur 61 saisissant la languette 58, comme cela est représenté . Les deux demi-brides 51 et 52 sont écartées, de sorte à pouvoir insérer le moule 10 entre elles, entre les deux évidements 54 et 55.

Comme cela est représenté , le moule 10 est ensuite inséré à l’aide d’un bras télémanipulateur 62 de sorte que son axe longitudinal X soit parallèle à l’axe longitudinal X’’ de la cavité 56 et que l’éprouvette 3 soit logée entre les demi-brides 51 et 52.

Une fois le moule 10 inséré, la sous-étape E3b est suivie d’une sous-étape E3c.

La sous-étape E3c est représentée . L’éprouvette 3 est logée entre les demi-brides 51 et 52, dans la cavité 56.

Une partie de l’éprouvette 3 du côté en contact avec le support d’éprouvette 12 fait saillie hors de la cavité 56. Les ressorts 53 appliquent alors un effort de rappel sur les demi-brides 51 et 52 permettant de maintenir l’éprouvette 3 dans la cavité 56.

S’en suit alors une sous-étape E3d, représentée , de découpe transversale du moule 10. La découpe est réalisée à l’aide d’une scie à disque diamanté 59.

Le bras, sur lequel le dispositif de maintien 50 est fixé, est déplacé de sorte que la scie 59 vienne découper le moule 10 au niveau de la partie de l’éprouvette 3 faisant saillie hors de la cavité 56. La découpe s’effectue selon un plan normal à l’axe longitudinal X et permet de désolidariser l’éprouvette 3 du reste du moule 10, donc de désolidariser les bâtonnets 2. La découpe est réalisée avec l’éprouvette 3 à l’horizontal, ce qui permet d’éviter aux bâtonnets 2 de tomber après la désolidarisation.

La découpe est réalisée de sorte que les bâtonnets 2 aient une longueur déterminée L comprise entre 10 mm et 15 mm.

Après la découpe les bâtonnets sont maintenus dans la cavité 56, une sous-étape E3e est alors effectuée afin de récupérer les bâtonnets. La sous-étape E3e est illustré par la .

Lors de l’étape E3e, les demi-brides 51 et 52 sont écartées l’une de l’autre à l’aide d’un bras saisissant la languette 58. Les bâtonnets 2 sont à l’horizontal afin d’éviter leurs chutes, puis une pince à deux branches 60, de type pince précelle, est alors utilisée pour récupérer les bâtonnets 2 un à un.

Dans l’exemple présenté, les étapes E1 à E3 ont permis de réaliser huit bâtonnets 2, de longueur comprise entre 10 mm et 15 mm et de section carrée de largeur comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm, à partir d’une éprouvette 3 sous la forme d’un tronçon de gaine. Les étapes E1 à E3 ont été optimisées pour être réalisables en cellule blindée.

Avantageusement, lors de la découpe de la sous-étape E3d, la résine 11 se détache des bâtonnets 2, notamment grâce aux vibrations provoquées par la scie à disque diamanté 59. Il n’est alors pas nécessaire de réaliser la dissolution de la résine après découpe, qui peut s’avérer être une étape complexe et difficilement réalisable en cellule blindée.

L’étape E3 est suivie d’une étape E4 de polissage d’une des extrémités de chaque bâtonnets 2 obtenus de sorte à obtenir une pointe 4 et donc de permettre d’obtenir des échantillons 1.

D’autres variantes et améliorations peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

L’invention peut s’appliquer à des éprouvettes de formes variées telles que des cylindres, des tubes, des parallélépipèdes, des tronçons de gaine etc… La section des bâtonnets peut prendre d’autres formes régulières, telles que des triangles, des pentagones, des hexagones etc…

Claims (16)

1. Procédé de découpe d’une partie d’un moule (10) comprenant une éprouvette (3) s’étendant selon un axe longitudinal (X), enrobée dans un bloc de résine (11), le procédé comprenant les étapes :
   E2a) fourniture d’un dispositif d’indexage (30) comportant un porte-moule (31), un corps indexeur (35) et une tige de maintien (39), le porte-moule comprenant une première extrémité (31a) comprenant une pluralité de trous (33), le corps indexeur comportant une goupille (37) faisant face à la première extrémité ;
   E2b) mise en place du moule dans le dispositif d’indexage, le moule étant maintenu par la tige de maintien contre une deuxième extrémité (31b) du porte-moule, opposée à la première extrémité ;
   E2c) serrage de la tige de maintien avec le moule, de sorte à maintenir fixe le moule avec le porte-moule et le corps indexeur, la goupille étant logée fixe dans un des trous ;
   E2d) découpe de la partie du moule selon un plan parallèle à l’axe longitudinal (X) ;
   E2e) desserrage de la tige de maintien avec le moule, de sorte à rendre mobile la goupille par rapport aux trous entre une position dans laquelle la goupille est logée dans un des trous et une autre position dans laquelle la goupille est logée dans un autre des trous, le moule étant maintenu par la tige de maintien ;
   E2f) mise en place de la goupille dans un autre des trous et serrage de la tige de maintien, de sorte à maintenir fixe le moule avec le porte-moule et le corps indexeur, la goupille étant logée fixe dans l’autre trou ;
   E2g) découpe de la partie du moule selon un plan parallèle à l’axe longitudinal (X).
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la ou les étapes E2d) et/ou E2g) de découpe sont réalisées à l’aide d’une scie (45) à disques diamantés.
3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la scie à disques diamantés comporte une série d’au moins deux disques (46a, 46b) parallèles, l’entraxe (e) entre deux disques successifs de la série étant compris entre 0,1 mm et 0,5 mm.
4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, permettant à l’issue de l’étape E2g) d’obtenir des bâtonnets (2) de section carrée, dont chaque côté a de préférence une largeur comprise entre 0,1 mm et 0, 5 mm, s’étendant le long de l’axe longitudinal (X).
5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, le moule comportant une autre partie comprenant un support d’éprouvette (12) en contact avec l’éprouvette, l’autre partie n’étant pas découpée lors des étapes E2d) et E2g).
6. Procédé selon la revendication 5, à l’issue de l’étape E2g), les bâtonnets étant solidarisés entre eux avec le support d’éprouvette par la résine.
7. Procédé selon l’une des revendications 2 à 6, le dispositif d’indexage étant fixé à un bras (44), les étapes E2d) et E2g) de découpe s’effectuant par le déplacement du bras par rapport à la scie, de préférence le déplacement est un mouvement de rotation selon un axe normal à l’axe longitudinal (X).
8. Dispositif d’indexage (30) pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
   -un porte-moule (31), comprenant une première extrémité (31a) comportant une pluralité de trous (33) ;
   -un corps indexeur (35) comprenant une première face (35a) comportant une goupille (37), la première face (35a) faisant face à la première extrémité du porte-moule ;
   -une tige de maintien (39) traversant le porte-moule et le corps indexeur, la tige de maintien comporte une vis de maintien (40) pour être visser à un moule (10) et un élargissement de diamètre (42) pour venir en butée contre une deuxième face (35b) du corps indexeur, opposée à la première face ;
   la vis de maintien est arrangée à l’extrémité de la tige traversant le porte-moule.
9. Dispositif selon la revendication précédente, les trous étant disposés en arc de cercle autour d’un axe longitudinal (X’), de préférence deux trous consécutif sont espacés d’un angle de 45°.
10. Dispositif selon l’une des revendications 8 et 9, le porte-moule comprenant une deuxième extrémité (31b) dans laquelle est creusé un évidement (32) pour loger le moule, de préférence l’évidement est centré autour de l’axe longitudinal (X’).
11. Dispositif selon la revendication précédente, le porte-moule comprenant un trou fileté (44) débouchant sur l’évidement et dans lequel une vis peut venir se visser pour serrer le moule lorsque logé dans l’évidement.
12. Dispositif selon l’une des revendications 8 à 11, le corps indexeur comprenant une vis de positionnement (36) pour maintenir le dispositif à un bras (44).
13. Dispositif selon l’une des revendications 8 à 12, la tige de maintien comprenant une empreinte hexagonale (41) d’interface avec un outil pour permettre le vissage de la vis de maintien dans le moule.
14. Dispositif selon l’une des revendications 8 à 13, la tige de maintien comprenant un marquage (43) permettant d’indiquer, lorsque visible, que la goupille est mobile par rapport aux trous de sorte à passer d’un premier positionnement dans lequel la goupille est logée dans un des trous, à un deuxième positionnement dans lequel la goupille est logée dans un autre des trous.
15. Dispositif selon l’une des revendications 9 à 14, prise en dépendance avec la revendication 9, la tige de maintien s’étendant le long de l’axe longitudinal (X’).
16. Utilisation du procédé selon l’une des revendications 1 à 7, ou du dispositif (30) selon l’une des revendications 8 à 15, pour réaliser des bâtonnets (2), pour échantillon (1) d’étude de matériau, notamment dans une cellule blindée en environnement nucléaire.