CONTRÔLENON

DESTRUCTIF

ultrasons

Demandé par :MS LAHRAHAR

Réalisé par:SARA LADOUY IKRAM ERRIDA

KARAM MOUMENE OUMAKHIR MANSOUR ZAKARIA NACIH

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plan

IntroductiondéfinitionPrincipeTypes d’ondes ultrasonore Production des ultrasonsMatériel utiliséEtalonnageLes trois phase d’ultrasonsCondition d’applique l’ultrasonsAvantages/ InconvénientsConclusion

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INTRODUCTION

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Définition

Le nom vient du fait que leur fréquence est trop élevée pour être audible pour l'homme, de la même façon que les infrasons désignent les sons dont la fréquence est trop faible pour être perceptible par l'oreille humaine.

Les ultrasons sont des ondes mécaniques, découvertes en 1883 par le physiologiste anglais Francis Galton.

L'ultrason est un son dont la fréquence est supérieure à 20 KHz

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…

Les ultrasons se propagent en ligne droite comme les ondes d’infrarouge , dont la gamme de longueurs d’onde est la même. Ils peuvent former

des faisceaux d’une haute énergie. Le contrôle par ultrasons est une méthode de

contrôle non destructif permettant la détection de défaut à l'intérieur d'un matériau.

Le contrôle par ultrasons est basé sur la transmission et la réflexion d'onde de type

ultrasons à l'intérieur d'un matériau. La vitesse de propagation des ultrasons varie

avec le milieu traversé (331 m/s dans l’air, 6400 m/s dans l’aluminium)

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Principe

est basé sur la transmission ou la réflexion de l'onde ultrasonore se propageant dans

la pièce à contrôler. En général, un transducteur ultrasonore qui est à la fois émetteur et récepteur, envoie des impulsions très brèves dans la pièce à contrôler. Puis pendant le temps de silence, entre

deux impulsions successives, il joue le rôle de récepteur. Le train d'ondes émis va se réfléchir sur le fond de la pièce ou sur une discontinuité

éventuelle du matériau et revient vers le palpeur. L'interprétation de l'écho de retour permet de

positionner le défaut.

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Matériel utilisé7

…

générateur d’impulsions synchrones: un générateur de balayage appliqué aux plaques de

déviation horizontale d’un oscilloscope à rayon cathodique

générateur de puissance d’impulsions électriques

Transducteur (palpeur) : convertisse les impulsion électrique en impulsions

mécaniques Émis les impulsions dans le matériel où elles se

propagent à la vitesse du son Capte les ondes réfléchies, les transforme en

impulsions électriques

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…

l’oscilloscope :représente l’émission, donc de l’origine du temps, un pic 2, dont la faible hauteur est due à la faible énergie réfléchie par la discontinuité de la pièce,

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Production des ultrasons

Générateurs piézoélectriques: une lame de quartz, soumise à une pression ou à une traction,

se polarise électriquement, et réciproquement, elle se dilate ou se contracte lorsqu’elle est placée dans un champ électrique. C’est cette dernière propriété

qui est utilisée pour la production des ultrasons

~~

alimentation

isolant

boîtier

cristal

métallisation

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2-2 - TECHNOLOGIE DES PALPEURS

TECHNOLOGIE DES PALPEURS

Un palpeur est constitué principalement de quatre éléments: -La pastille piézoélectrique -L’amortisseur -Les connections électriques -Le boitier L’amortisseur permet d’obtenir un signal bref , son impédance

acoustique étant égale à celle de la pastille, la vibration est très rapidement amortie (pas de réflexion sur la face arrière).

Système d’adaptation d’impédance et de compensation de capacité entre la pastille et le câble coaxial de transmission.

Le boîtier permet une manipulation aisée et des montages spécifiques, il protège la pastille, assure l’étanchéité et la résistance à l’usure.

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CHOIX DU PALPEUR

Il est guidé par son utilisation ultérieure . Considérations essentielles:-Type de palpeur et de son élément actif Selon les modalités du contrôle, nous prenons un des palpeurs décrits

déjà (palpeur droit, palpeur d’angle,…) Pour l’élément actif, considérons: -Le domaine de température ( point de curie ) -Le fonctionnement en émission ou en réception quantifié Sa permittivité relative et son impédance acoustique Taux d’amortissement De lui dépend le pouvoir de résolution-Choix de la fréquence F est subordonnée au contrôle à effectuer: -Épaisseur faible : F élevée La largeur de l’impulsion d’excitation augmente si F diminue, le

quartz possède des échos plus brefs que le titanate de baryum ou le zirconate de plomb

Défauts très fins : F élevée La dimension minimale décelable est égale approximativement à la

demie longueur d’onde. F élevée implique divergence faible, donc positionnement de défauts aisés.

Matériaux à gros grains: F faible Phénomène de diffraction si Ø grain = / 2

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Les types d’ondes

Les ondes se différencient les unes des autres par:

la forme et la direction des trajectoires qu’elles impriment aux particules du matériau dans lequel elles se propagent,

la vitesse de propagation ou céléritéla distance à laquelle elles sont susceptibles

de se propager dans le matériau.

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Les types d’ondes

 

les ondes longitudinales

les ondes transversales

Les ondes de LAMB 

Onde de surface ou de Raleigh

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Onde longitudinal (compression)

Les particules du milieu vibrent suivant la direction de propagation de l’onde .

vibration des particules Direction de

propagation

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onde transversal(cisaillement)

Les particules du milieu vibrent suivant l’axe perpendiculaire à la direction de propagation.

vibration des particules Direction de

propagation

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Direction du mouvement de la particule

Particule en position de repos

Direction du mouvement de la particule

Ondes transversales

Direction de la propagation de

l’onde

Direction de la propagation de

l’ondeOndes longitudinales18

Onde de surface ou de Raleigh

Les vibrations des particules sont longitudinales et transversales

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Onde de plaque ou de Lamb

Les vibrations des particules sont elliptiques selon 2 modes:

-asymétrique -symétrique

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BASE PHISIQUE

RéceptionRéceptionÉmissionÉmission

Le faisceau diverge à partir de l ’émetteur et, A la réception, le

palpeur ne reçoit qu’une infime partie de l’énergie émise.

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la décroissance de l’énergie due à l’absorption suit une loi exponentielle de la forme:

E = Eo e-αx

Avec E = énergie à la profondeur xEo = énergie initiale du faisceau α = coefficient d’atténuation par absorption ou pouvoir de

pénétration, m-1 α caractérise la capacité du milieu à absorber l’énergie du

faisceau, il est proportionnel au carré de la fréquence ν, dépend du milieu, et de la célérité

α = η (2πν)2/ 2ρc3 avec η = viscosité (Pa s), ν = fréquence (Hz), ρ = masses

volumique (kg m-3)

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Etalonnage

Configuration de l’appareil

choix de la vitesse, de la plage de mesure…

Etalonnage de l’instrument avec un bloc normalisé

Ajustement final des paramètres pour obtention d’un bon échographe

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EXCITATION

PERTURBATION

RÉVÉLATION

Les trois phase de CND

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Excitation

l’envoi de faisceau d’onde vers la pièce

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Perturbation

Temps de pose (temps de silence ) : c’est le temps qui nécessite pour que l’onde soit perturbé ( se réfléchisse) par le fond de la pièce ou par le défaut

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La perturbation de l’onde par l’anomalie qui cause la réflexion de faisceau pendant le temps de pose

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révélation28

Pour résumé

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Condition d’appliqué l’ultrasons

Le milieu de couplage doit avoir de bonnes propriétés de mouillage.

Ses caractéristiques de l’étalonnage doivent rester constantes à la fin de l’examen.

Il doit être compatible avec la position de travail

On doit utiliser le même couplant pour l’étalonnage et l’examen.

Après examen, il doit être éliminé.

Couplants courants: l’eau additionnée ou non d’un agent mouillant, la pâte de contact.

o Couplants utilisés:

Pâtes de contact Huiles Graisses Colles additionnées

d’eau Gel thixotropique Eau additionnée ou

non d’agent mouillant

etc.…

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Avantages

_ Grand pouvoir de pénétration._ La détection des défauts à l’intérieur des

matériaux− Sensibilités variables, grande précision possible.− Localisation et dimensionnement des défauts.− Rapidité de mise en œuvre et transportabilité.− Contrôle en service possible, large domaine

d'application.− Méthode de contrôle globale.− Contrôle en temps réel.

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Inconvénients

_ Opérateur expérimenté.− Sensible aux effets structure− Couplage pièce / traducteur (la présence

d’un gel )− Sensibilité aux perturbations extérieures.− Problème de répétition de la mesure.− Difficulté si matériaux absorbants.

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Conclusion

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