FR3127813A1 - Procede de mesure par ultrasons en transmission d’une piece mecanique d’une turbomachine d’aeronef - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé (300) de mesure par ultrasons en transmission d’une pièce mécanique. Le procédé comprend la mesure (308) d’une cartographie d’amplitude d’un signal ultrasonore transmis à travers une pièce mécanique de référence comportant une pluralité d’inserts en tétra-fluoroéthylène, de surface connue, la détermination (310) de la surface de chaque insert à partir de la seconde cartographie d’amplitude, la comparaison (312) pour chaque insert, de sa surface déterminée avec sa surface connue et la détermination d’un gain correctif à partir de ladite comparaison (312). Figure pour l'abrégé : Figure 3
Description
Domaine technique de l'invention
L’invention est relative au domaine du contrôle non destructif de pièces mécaniques de turbomachine d’aéronef et en particulier à un procédé de mesure par ultrasons en transmission d’une telle pièce mécanique.
Arrière-plan technique
Il est aujourd’hui bien connu d’utiliser des matériaux composites tissés en trois dimensions pour la fabrication de certaines pièces mécaniques d’une turbomachine d’aéronef. A titre d’exemple, certaines aubes de soufflante de turbomachine sont fabriquées à partir d’une pièce centrale, faite de matériaux composites tissés en trois dimensions, sur laquelle sont collés, de part et d’autre, par l’intermédiaire d’une résine, des renforts en titane.
Pour garantir la qualité d’une pièce mécanique fabriquée de la sorte, il est nécessaire de contrôler le collage des éléments qui la compose. En effet, une fois fabriquée, la pièce mécanique peut comporter des défauts tels que la présence de zones de décollement ou de zones de porosité par exemple.
La méthode de contrôle par ultrasons est une méthode répandue pour effectuer ce type de contrôle dans la mesure où elle permet d’identifier ces défauts tout en étant non destructive. En outre, pour ce type de pièce mécanique, une mesure en transmission est plus adaptée qu’une mesure en réflexion. En effet, par exemple, le tissage tridimensionnel tend à disperser le signal ultrasonore et la résine tend à l’absorber.
Le résultat d’une mesure par ultrasons en transmission se présente sous la forme d’une cartographie d’amplitude, appelée aussi C-scan, qui relie l’amplitude du signal ultrasonore transmis à travers la pièce mécanique mesurée à une position de mesure donnée. Typiquement, la pièce mécanique à mesurer est plongée dans un bassin ou arrosée par des jets d’eau (pour favoriser la circulation des ultrasons) et des capteurs (aussi appelés traducteurs) se déplacent autour de la pièce pour mesurer le signal ultrasonore transmis en différentes zones de la pièce.
Dans l’état de la technique connu, la calibration de la mesure peut être réalisée via une reposant sur l’utilisation d’une pièces mécanique de calibration.
D’une part, il est réalisé la mesure d’une cartographie d’amplitude du signal ultrasonore transmis à travers une pièce mécanique de référence de manière à soustraire cette cartographie d’amplitude à toutes les cartographies d’amplitude des pièces mécaniques mesurées ensuite (i.e. des pièces mécaniques de production). La pièce mécanique de référence est une pièce identique (en terme de structure) aux pièces mécaniques mesurées par la suite mais qui est exempt de défaut. Cette étape permet de s’affranchir de l’impact sur la mesure d’une géométrie complexe de la pièce mécanique mesurée ainsi que d’une variation importante de son épaisseur sur la zone à mesurer.
D’autre part, la calibration en elle-même consiste en la mesure d’une cartographie d’amplitude du signal ultrasonore transmis à travers une pièce mécanique qui comporte une pluralité de défauts volontaires, par exemple des inserts en tétra-fluoroéthylène (connu sous le nom de Téflon ®) de dimension et de position connues, et en la détermination, à partir de cette cartographie d’amplitude, d’un seuil unique utilisé ensuite pour la mesure des pièces mécaniques de production, comme critère de détection de la présence d’un défaut et de dimensionnement desdits défauts.
Cette calibration repose sur le lien entre une atténuation donnée de l’amplitude du signal ultrasonore transmis et la surface d’un insert en tétra-fluoroéthylène donné situé sur le trajet dudit signal ultrasonore transmis. Plus précisément, l’association de différentes atténuations à différentes tailles connues d’insert permet de fixer un seuil d’atténuation en dessous duquel il est considéré qu’un défaut est identifié. C’est à partir de ce seuil d’atténuation que des défauts sont détectés dans les pièces mécaniques mesurées ensuite. En outre, l’identification de défaut combine l’utilisation de ce seuil d’atténuation avec l’utilisation d’un seuil en dimension pour confirmer ou non la présence d’un défaut.
Une limitation de ce dernier type de calibration provient du fait que l’utilisation d’un seuil unique entraîne la sur-dimension ou la sous-dimension de certains inserts de la pièce mécanique de calibration et, par conséquent, un dimensionnement imprécis des défauts dans les pièces mécaniques à mesurer.
La illustre un exemple d’une mesure d’une pièce mécanique de calibration, en l’espèce une aube de soufflante de turbomachine. Dans l’exemple représenté, l’aube de calibration comporte douze inserts en tétra-fluoroéthylène. Lesdits inserts en tétra-fluoroéthylène sont disposés dans un film de colle et ont des dimensions en cohérence avec les défauts recherchés. Ils sont placés de façon à garantir la bonne détection des défauts recherchés.
La représente (au milieu) la cartographie d’amplitude 100 du signal ultrasonore transmis à travers l’aube de calibration. Dans la cartographie d’amplitude 100 représentée, chaque pixel a une teinte (plus ou moins foncée) qui correspond à une valeur d’atténuation du signal ultrasonore transmis.
La représente également (en haut), la courbe d’atténuation 102 (en décibel) de l’amplitude mesurée pour chaque insert issue de la cartographie d’amplitude 100. La courbe d’atténuation 102 illustre le fait que l’atténuation varie sensiblement d’un insert à l’autre, y compris dans des proportions qui peuvent dépasser la stricte variation de la surface des différents inserts. En outre, dans l’exemple représenté, les inserts 12 à 7 ont une surface de 36 mm² et les inserts 6 à 1 ont une surface de 72 mm².
La représente enfin (en bas), l’écart 104 (en mm²) entre la surface déterminée (par la mesure par ultrasons en transmission) et la surface connue pour chaque insert. Une fois un seuil d’atténuation (i.e. un seuil de détection) unique fixé, les différentes valeurs d’atténuation mesurées conduisent à une valeur de surface pour chaque insert. En outre, l’écart 104 entre la surface déterminée et la surface connue qui est obtenu est lui aussi très variable. Ainsi, lorsque la courbe de l’écart 104 présente des valeurs négatives, l’insert est sous-dimensionné et, à l’inverse, lorsque la courbe présente des valeurs positives, l’insert est surdimensionné. Ce sur ou sous dimensionnement peut donc se retrouver,in fine, dans les mesures réalisées ensuite (non représentées) sur des aubes de production.
Une approche envisagée pour remédier à ce problème est le partitionnement de la pièce mécanique mesurée en différentes zones auxquelles un seuil différent est appliqué pour tenir compte de l’écart mesuré entre les différents inserts sur la pièce mécanique de référence.
Toutefois, l’application d’un seuil différent pour différentes zones doit être réalisée « à la main », c’est-à-dire qu’un seuil différent doit être implémenté par un opérateur, pour chaque zone déterminée, lors de la mesure.
La présente invention propose une solution permettant de remédier au moins en partie aux inconvénients précités.
À cet effet, l’invention concerne un procédé de mesure par ultrasons en transmission d’une pièce mécanique, comprenant:
- la mesure d’une première cartographie d’amplitude d’un signal ultrasonore transmis à travers la pièce mécanique,
et étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre :
- la mesure d’une seconde cartographie d’amplitude d’un signal ultrasonore transmis à travers une pièce mécanique de référence comportant une pluralité de défauts volontaires, de surface connue, répartis dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction de la mesure ;
- la détermination de la surface de chaque défaut volontaire à partir de la seconde cartographie d’amplitude ;
- la comparaison, pour chaque défaut volontaire, de sa surface déterminée avec sa surface connue,
et, si la différence entre la surface déterminée et la surface connue est supérieure à une première valeur seuil déterminée,
- la détermination d’un gain correctif, adapté pour que, après application dudit gain correctif à la seconde cartographie d’amplitude, la différence entre la surface déterminée et la surface connue, obtenue à partir de la seconde cartographie d’amplitude corrigée, soit inférieure ou égale à la première valeur seuil déterminée ; et,
- l’application du gain correctif à la première cartographie d’amplitude de manière à obtenir une première cartographie d’amplitude corrigée.
Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le gain correctif déterminé pour chaque défaut volontaire est appliqué à la première cartographie d’amplitude dans une zone d’influence déterminée, située autour de la position du défaut volontaire, et d’une surface supérieure ou égale à la surface connue du défaut volontaire.
- le gain correctif appliqué à la première cartographie d’amplitude, entre les zones d’influences des défauts volontaires, est déterminé par interpolation des valeurs du gain correctif obtenu pour chaque zone d’influence.
- la pièce mécanique et la pièce mécanique de référence sont des aubes de soufflante.
- les aubes de soufflante comprennent un cœur en matériau composite, de préférence obtenu par tissage tridimensionnel, et, de part et d’autre dudit cœur, des épaisseurs de résine et des renforts en titane.
- pour chaque défaut volontaire, la valeur seuil déterminée est égale à trente pour cent de sa surface connue.
- les défauts volontaires sont de forme ronde, carré ou rectangle, de préférence obtenus à partir d’un ruban de tétra-fluoroéthylène découpé.
- la surface connue des défauts volontaires est préalablement déterminée par une méthode de référence.
- le procédé comprend en outre :
- la mesure d’une troisième cartographie d’amplitude d’un signal ultrasonore transmis à travers une pièce mécanique de calibration ; et,
- la soustraction de la troisième cartographie d’amplitude à la première cartographie d’amplitude.
- le procédé comprend en outre :
- l’identification de défauts de la pièce mécanique à partir de la première cartographie d’amplitude corrigée.
Brève description des figures
La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la est un exemple de mesure par ultrasons en transmission d’une aube de calibration comportant des inserts en tétra-fluoroéthylène ;
la est une cartographie de type C-scan d’un exemple d’une aube de soufflante et une représentation schématique d’un exemple d’une aube de soufflante de référence auxquelles le procédé de mesure par ultrasons en transmission selon l’invention est appliqué ;
la est un diagramme d’étape d’un mode de mise en œuvre d’un procédé de mesure par ultrasons en transmission d’une pièce mécanique d’une turbomachine d’aéronef selon l’invention ;
la est un exemple de détermination de la surface d’un insert à partir de l’amplitude mesurée ; et,
la est un exemple de détermination d’un gain correctif à partir de la comparaison d’une surface déterminée et d’une surface connue d’inserts.
Claims (10)
- Procédé (300) de mesure par ultrasons en transmission d’une pièce mécanique (200), comprenant:
- la mesure (304) d’une première cartographie d’amplitude d’un signal ultrasonore transmis à travers la pièce mécanique,
- la mesure (308) d’une seconde cartographie d’amplitude d’un signal ultrasonore transmis à travers une pièce mécanique de référence (202) comportant une pluralité de défauts volontaires (204), de surface connue, répartis dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction de la mesure ;
- la détermination (310) de la surface (502) de chaque défaut volontaire (204) à partir de la seconde cartographie d’amplitude ;
- la comparaison (312), pour chaque défaut volontaire (204), de sa surface déterminée (502) avec sa surface connue (504),
- la détermination (314) d’un gain correctif (508), adapté pour que, après application dudit gain correctif (508) à la seconde cartographie d’amplitude, la différence entre la surface déterminée (502) et la surface connue (504), obtenue à partir de la seconde cartographie d’amplitude corrigée, soit inférieure ou égale à la première valeur seuil déterminée ; et,
- l’application (316) du gain correctif (508) à la première cartographie d’amplitude de manière à obtenir une première cartographie d’amplitude corrigée.
- Procédé (300) selon la revendication 1, dans lequel le gain correctif (508) déterminé pour chaque défaut volontaire (204) est appliqué à la première cartographie d’amplitude dans une zone d’influence déterminée, située autour de la position du défaut volontaire (204), et d’une surface supérieure ou égale à la surface connue du défaut volontaire.
- Procédé (300) selon la revendication 2, dans lequel le gain correctif (508) appliqué à la première cartographie d’amplitude, entre les zones d’influences des inserts (204), est déterminé par interpolation des valeurs du gain correctif (508) obtenu pour chaque zone d’influence.
- Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce mécanique (200) et la pièce mécanique de référence (202) sont des aubes de soufflante.
- Procédé (300) selon la revendication 4, dans lequel les aubes de soufflante (200, 202) comprennent un cœur en matériau composite, de préférence obtenu par tissage tridimensionnel, et, de part et d’autre dudit cœur, des épaisseurs de résine et des renforts en titane.
- Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque défaut volontaire (204), la valeur seuil déterminée est égale à trente pour cent de sa surface connue (504).
- Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les défauts volontaires (204) sont de forme ronde, carré ou rectangle, de préférence obtenus à partir d’un ruban de tétra-fluoroéthylène découpé.
- Procédé (300) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface connue (504) des défauts volontaires (204) est préalablement déterminée par une méthode de référence.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre :
- la mesure (302) d’une troisième cartographie d’amplitude d’un signal ultrasonore transmis à travers une pièce mécanique de calibration ; et,
- la soustraction (306) de la troisième cartographie d’amplitude à la première cartographie d’amplitude.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre :
- l’identification (318) de défauts de la pièce mécanique (200) à partir de la première cartographie d’amplitude corrigée.
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