Des fissures minuscules aux contrôles de vides imperceptibles et indétectables par l’utilisation de rayons X, l’équipement de détection par ultrasons joue un rôle déterminant dans la découverte de défauts dans toutes sortes de matériaux. L’utilisation étendue de produits composites est la norme dans l’industrie aéronautique. Pour cette raison, des tests et des contrôles continus sont une stratégie clé pour détecter les failles et s’assurer que les entreprises restent conformes. L’inspection aux ultrasons est une méthode d’inspection qui permet de maintenir les plus hauts niveaux de qualité et de sécurité. Mais comment fonctionnent exactement les ultrasons et pourquoi sont-ils si importants pour l’industrie aérospatiale ? Discutons-en.
Qu’est-ce que l’inspection aux ultrasons ?
L’inspection aux ultrasons (UT) est une technique de contrôle non destructive qui transmet des ondes ultrasonores à travers un matériau ou un objet pour caractériser ou détecter des défauts. Parce que les défauts sont normalement « plus faibles » que le matériau environnant, ils vibrent différemment lorsqu’ils sont soumis à la même impulsion acoustique. En règle générale, l’inspection UT utilise des ondes à impulsion courte, c’est-à-dire de 0,1 à 15 MHz, pour localiser les défauts dans les matériaux. Cela dit, il n’est pas rare d’utiliser des fréquences plus élevées jusqu’à 50 MHz.
Le contrôle par ultrasons est utilisé dans une variété d’industries notamment l’aérospatiale, la métallurgie, la fabrication, l’automobile et autres secteurs du transport.
Comment fonctionne le contrôle par ultrasons ?
Le matériau soumis au contrôle UT doit d’abord utiliser un couplant, généralement de l’eau ou du gel. Ce couplant est essentiel, car il facilite la transmission des ondes sonores entre le transducteur et l’objet soumis au contrôle UT.
Il existe quatre méthodes principales d’inpection UT.
1. Mesure par ultrasons pulsés (impulsion-écho)
La mesure par ultrasons pulsés utilise un transducteur qui sert à la fois d’émetteur et de récepteur. Le transducteur est le moyen par lequel l’énergie électrique est convertie en énergie acoustique et inversement.
Dans ce processus, un son (ondes ultrasonores) est transmis dans une direction à travers le matériau. Les échos de ce son sont réfléchis et reçus par un seul transducteur pour fournir des informations sur l’objet testé. Un appareil de diagnostic affiche et analyse les ondes de retour à l’aide d’une amplitude, indiquant l’ampleur et la distance de la réflexion.
2. Transmission directe
Cette méthode d’inspection UT, également connue sous le nom d’atténuation, implique la transmission et la réception d’ultrasons sur deux transducteurs. Ici, le son est transmis dans une direction à travers l’objet et reçu à l’autre extrémité de l’objet.
Le premier transducteur, appelé émetteur, émet l’impulsion tandis que le transducteur récepteur reçoit les signaux de l’autre côté du composant après avoir traversé un couplant. Une interruption dans le chemin du son indique une imperfection existante – attendez-vous à un son faible qui vous permettra d’identifier les défauts.
L’avantage de cette technique est une inspection non destructive à haute vitesse. Toutefois, cette méthode nécessite l’accès des deux côtés de l’objet sondé et ne fournit pas d’informations de profondeur/amplitude sur des interfaces individuelles.
3. Résonance
La résonance est la méthode préférée pour tester les lignes de liaison dans les structures liées. Cette technique utilise des ondes stationnaires, et le phénomène se produit lorsque des cristaux piézoélectriques sont excités à leur fréquence de résonance fondamentale.
4. Multiéléments
Le contrôle par ultrasons multiéléments (PAUT) est une méthode de contrôle par ultrasons plus complète qui utilise des réseaux à ultrasons phasés avec plusieurs éléments ultrasoniques et des délais électroniques pour émettre et recevoir des ultrasons. Les éléments subissent une pulsation à travers des périodes calculées par ordinateur. Ce processus génère un faisceau focalisé qui aidera à la détection des défauts.
Les contrôles par ultrasons multiéléments optimisent la détection des discontinuités dans les composites aérospatiaux. En outre, il permet une couverture très rapide des composants, ce qui peut être très rentable.
Principaux types d’inspection aux ultrasons
Outre les méthodes, l’inspection aux ultrasons peut tomber sous deux types.
- Contact. Une technique de contrôle UT idéale en raison de sa portabilité et de son accessibilité. Ceux qui effectuent ce test l’utiliseront lorsqu’un seul côté du matériau est accessible. C’est aussi la méthode de prédilection pour les articles encombrants.
- Immersion. Une approche de contrôle en usine adaptée au développement de composants incurvés et de techniques ultrasoniques. Le processus d’immersion utilise de l’eau et non du gel comme couplant. De plus, il utilise la méthode par réflexion pour identifier les défauts. Ce type d’inspection peut fonctionner pour différentes épaisseurs de paroi, c’est pourquoi il s’applique à d’autres industries que l’aérospatiale.
Rôle de l’inspection UT pour les composites aérospatiaux
Les composites sont une combinaison synergique de matériaux, un produit résultant de la combinaison de plusieurs composants avec des attributs chimiques et physiques significativement différents pour remédier à la faiblesse de chaque matériau. Gardez à l’esprit que cette fusion n’élimine pas l’identité de chaque composant. Au lieu de cela, une fois que les fibres de chaque élément entrent en contact avec un autre, on se retrouve avec un produit durable, à faible poids, efficace et robuste.
Le contrôle par ultrasons est la méthode d’inspection non destructive la plus largement utilisée pour l’examen des composites aérospatiaux. Le contrôle UT est essentiel, car il permet un haut niveau de précision lorsque vous essayez d’identifier et de mesurer les failles, les vides et autres défauts. Ce processus envoie des ondes sonores allant de 500 kHz à 20 MHz à travers un circuit récepteur, puis évalue le signal reçu.
C’est cette analyse de l’information qui permet aux techniciens de mesurer la densité et la structure interne des composants. S’il n’y a pas de défauts, les ondes sonores transmettront de manière parfaite. En revanche, ces ondes rebondiront sur le matériau s’il y a un défaut ou un vide. Les techniciens développeront ensuite une visualisation 3D de l’objet pour calculer les distances entre les défauts identifiés.
En tant qu’expert en fabrication aérospatiale, Avior utilise chacune des méthodes d’inpection aux ultrasons mentionnées ci-dessus afin d’identifier les défauts potentiels dans nos produits en composites et pour garantir la qualité et la conformité de ces derniers.
Voici quelques exemples de défauts pouvant être trouvés dans les composites :
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Avantages et désavantages du contrôle UT
Avantages
Le contrôle par ultrasons pour les composites aérospatiaux fonctionne pour les raisons suivantes:
- Il offre une pénétration étendue permettant la détection de défauts dans les matériaux épais
- Sa très grande sensibilite augmente sa précision
- Il est d’une grande polyvalence et inclut une variété de techniques
- La plupart des techniques disponibles fonctionnent même lorsque vous ne pouvez accéder qu’à un seul côté du matériau.
- Il est généralement plus précis que les autres techniques de contrôle non destructif
- Il offre des résultats instantanés permettant aux entreprises de prendre immédiatement les prochaines mesures
- Il n’est pas dangereux
- Il est hautement portable
- Il offre des détails complets sur les défauts, y compris leur nature et leur taille
- Il est automatisé
Désavantages
Le contrôle UT présente quelques défis. En voici quelques uns:
- Vous avez besoin d’un opérateur formé
- Seule une personne certifiée peut inspecter et évaluer les résultats
- Il nécessite l’utilisation d’un couplant liquide
- Les conditions de surface affectent la performance des tests
- La forme/configuration du composant peut affecter les résultats des tests
- Il peut produire des résultats faussement positifs
- Le contrôle UT pour les matériaux de forme irrégulière est compliqué
- La détection de discontinuité est affectée par l’orientation
- L’objet testé doit être capable de conduire correctement le son. En raison d’une géométrie défavorable ou d’une structure intérieure indésirable, certains objets peuvent ne pas convenir aux tests par ultrasons
- Zone morte : les discontinuités juste sous la surface peuvent ne pas être détectables.
- Champ proche : la zone d’interface devant le transducteur peut dégrader la détection et l’évaluation
- Vous devez éliminer la peinture avant de commencer le processus d’inspection
L’inspection aux ultrasons (UT) chez Avior
En raison de sa nature non destructive, l’inpection aux ultrasons figure parmi les méthodes d’évaluation préférées. De plus, cette méthode dispose d’un large éventail d’applications offrant une détection de défauts très précise sur des matériaux et des objets ferreux et épais accessibles d’un côté.
Avior utilise plusieurs méthodes d’inpection aux ultrasons pour tester la qualité de ses composites aérospatiaux. Nous sommes accrédités par Nadcap pour les essais non destructifs (CND) et sommes qualifiés selon les spécifications de Boeing, Airbus et Spirit Aerosystems pour les CND à ultrasons sur des pièces composites dans notre laboratoire d’essais aérospatiaux. Nous avons récemment conclu un accord avec un important manufacturier de l’aérospatiale pour fournir des services d’inpection UT à l’aide de notre nouvel équipement de contrôle UT à 10 axes. Contactez-nous pour plus d’informations sur nos produits composites et nos services de contrôle UT.
