Ayant son siège social à Ranshofen, en Autriche, HPI (High Performance Industrietechnik GmbH) conçoit, développe, fabrique et livre des équipements clés en main pour l’industrie des métaux légers. Les fabricants de produits métallurgiques, dont certains sont des clients de HPI, utilisent généralement des métaux légers, comme l’aluminium et le magnésium, pour créer des produits à base d’alliages légers.
Pour l’un de ses clients du secteur métallurgique, HPI a fait preuve d’innovation et a conçu un système de mesure de la conductivité automatisé pour le contrôle non destructif des matériaux. Le système de mesure de la conductivité conçu par HPI intègre notre appareil de recherche de défauts par courants de Foucault NORTEC™ 600, lequel permet d’effectuer des mesures et des contrôles pour répondre aux exigences de qualité.
Le défi : créer un système pour mesurer la conductivité à des vitesses suivant celles de la production
Selon un article publié dans l’Aluminium Times, HPI a créé ce système pour effectuer des essais de conductivité afin d’évaluer l’état du traitement thermique des plaques d’aluminium. Ces plaques mesurent jusqu’à 4200 mm (~14 pi) de large, jusqu’à 33 000 mm (~108 pi) de long et entre 1 mm et 210 mm (~0,039 po à 8,3 po) d’épais. Elles sont transformées en produits semi-finis faits d’alliages d’aluminium et de magnésium, lesquels seront fournis à l’industrie aéronautique.
Le client de HPI avait besoin de ce système pour son nouveau train de laminoirs comprenant un laminoir à froid, un laminoir à chaud et une machine de traitement thermique des tôles. Son processus de fabrication nécessitait une solution d’inspection CND intégrée fiable qui augmenterait la productivité tout en validant la conformité des matériaux aux normes reconnues à l’échelle internationale.
Le défi pour HPI était de concevoir un système qui fournirait une mesure à grande vitesse de la conductivité des plaques d’aluminium tout en maintenant une performance de contrôle constante.
Grande plaque d’aluminium transportée sur une table à rouleaux dans une ligne de production
Raisons pour lesquelles les fabricants mesurent la conductivité des métaux
La mesure de la conductivité électrique sert à déterminer dans quelle mesure un matériau permet à l’électricité de le traverser ou, en d’autres termes, dans quelle mesure un matériau peut conduire un courant électrique. Ces mesures permettent aux fabricants de recueillir de l’information sur la composition d’une substance. Avec ces données, les utilisateurs peuvent déterminer si le matériau convient à l’usage projeté.
De nombreuses industries intègrent des essais de conductivité à leurs processus de contrôle de la qualité et de fabrication. Ils le font pour s’assurer de l’intégrité structurelle du métal afin de pouvoir atteindre la durabilité et les performances souhaitées pour le produit final.
Il est important de mesurer la conductivité de l’aluminium utilisé dans la construction des avions pour connaître sa capacité de décharge, et donc pour s’assurer que l’aluminium peut supporter les contraintes matérielles causées par des événements comme la foudre. Puisqu’ils permettent de détecter les changements de dureté dans l’alliage, les essais de conductivité peuvent indiquer si le matériau a été endommagé par le traitement thermique, le rendant plus cassant.
Forces, faiblesses et défauts courants de l’aluminium
L’aluminium a une densité inférieure à celles des autres métaux courants. L’acier, par exemple, est environ un tiers plus dense que l’aluminium. Puisqu’il est léger et solide, l’aluminium est idéal pour la fabrication d’avions, et certaines sources estiment qu’un avion moderne est composé de 75 % à 80 % d’aluminium. Et puisqu’ils sont principalement faits d’aluminium, les avions peuvent transporter un plus grand poids et sont plus économiques sur le plan du carburant.
Un autre avantage important des alliages d’aluminium est leur résistance à la corrosion, laquelle augmente la durabilité d’un avion. Les avions sont constamment soumis aux éléments et à des conditions climatiques extrêmes, des températures glaciales en haute altitude jusqu’aux précipitations, y compris les tempêtes de neige et de pluie. Bien que l’aluminium ait une résistance élevée à la corrosion, il s’agit d’un métal chimiquement actif qui peut présenter de la corrosion.
Divers types de corrosion peuvent apparaître sur les composants en aluminium, notamment les suivants :
- Piqûres en surface
- Corrosion intergranulaire
- Exfoliation
- Fissuration par corrosion sous contrainte
- Fissure de fatigue
- Corrosion de contact
Les processus de fabrication, comme l’usinage, le formage, le soudage et le traitement thermique, peuvent laisser des contraintes dans les tôles d’aluminium (et donc les pièces d’avion). Ces contraintes résiduelles peuvent provoquer des fissurations dans un environnement corrosif lorsque le seuil de corrosion sous contrainte est dépassé.
Avantages du CND par courants de Foucault pour les applications aéronautiques et aérospatiales
Le contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault est une méthode d’inspection sans contact des pièces métalliques. Il est largement utilisé dans les industries de l’aviation et de l’aérospatiale ainsi que dans d’autres environnements de fabrication et de service qui nécessitent l’inspection de pièces faites de métal mince pour détecter d’éventuels problèmes liés à la sécurité ou à la qualité.
Étant donné que c’est un couplage électromagnétique qui est utilisé lors des inspections par courants de Foucault (ECT), et que le contact direct avec la pièce n’est pas nécessaire, aucun couplant n’est requis.
L’inspection par courants de Foucault peut être utilisée pour les applications suivantes :
- Inspection de surface
- Inspection sous la surface (généralement de 3 mm à 4 mm)
Avantages de la technologie à courants de Foucault :
- Inspection à travers la peinture et les revêtements (aucun décapage de peinture requis)
- Préparation de surface minimale (peut inspecter à travers la saleté)
- Facilité d’utilisation nécessitant peu de formation
- Fournit des résultats rapides, ce qui est bon pour l’inspection à grande vitesse et l’inspection de grandes pièces
- Convient à tout matériau conducteur d’électricité, y compris les métaux couramment utilisés dans les avions, comme l’aluminium, l’acier inoxydable et l’acier
Comment fonctionnent les appareils d’inspection par courants de Foucault
(a) Le courant alternatif qui est injecté dans une bobine crée un champ magnétique (en bleu). (b) Lorsque la bobine est placée près d’un matériau conducteur d’électricité, les courants de Foucault sont induits dans le matériau (en rouge).
(c) Les défauts dans la pièce perturbent la trajectoire des courants de Foucault. Cette perturbation peut être mesurée par l’appareil.
Lorsqu’un courant électrique alternatif traverse une ou plusieurs bobines dans un assemblage de sonde ECT et que cette sonde est proche d’une pièce faite d’un matériau conducteur, un champ magnétique alternatif est produit et celui-ci induit des courants de Foucault dans la pièce. Ce champ magnétique génère un effet de couplage.
Les discontinuités ou les variations de propriété dans la pièce inspectée modifient la circulation du courant de Foucault, ce qui a un impact sur la réactance inductive de fonctionnement de la sonde. Les changements d’épaisseur dans le matériau ou les défauts comme les fissures et la corrosion dans la pièce inspectée sont alors détectés par la sonde. Ces changements se reflètent sur l’écran de l’appareil dans la phase et l’amplitude du signal, que l’inspecteur interprète ensuite.
Solution offerte par HPI pour la mesure de la conductivité des plaques d’aluminium
Cette vidéo présente une démonstration de la solution de HPI, qui est un système automatisé de mesure à grande vitesse de la conductivité des plaques d’aluminium. Comme vous pouvez le voir, l’appareil NORTEC 600 est intégré au système de HPI et installé sur un scanner qui déplace rapidement la sonde ECT sur la station d’étalonnage, puis sur les plaques d’aluminium après leur arrivée sur les rouleaux dans la station de mesure.
« Les programmes de mesure peuvent être prédéfinis pour chaque plaque, avec pour références les normes internationalement reconnues ASTME 1004-02, MIL STD1537C, EN2004-1 et AMS 2772F, de même que les spécifications d’inspection propres au client de l’industrie aérospatiale. »
Système de mesure de la conductivité des plaques d’aluminium intégrant un appareil ECT NORTEC 600
HPI utilisait dans le passé des appareils manuels pour ce type d’inspection sur ligne de production ; toutefois, avec l’augmentation des besoins en matière de vitesse et de qualité, en particulier pour les activités aéronautiques et aérospatiales, les inspections manuelles sont devenues obsolètes. Par la combinaison de l’appareil de recherche de défauts par courants de Foucault NORTEC 600 d’Olympus et du système d’inspection entièrement automatisé de HPI, on obtient une solution précise, fiable, rapide et économique.
HPI a configuré son propre logiciel d’application pour cette solution, intégrant essentiellement le NORTEC 600 en tant que capteur. HPI a expressément choisi l’appareil NORTEC 600 plutôt que d’autres appareils de recherche de défauts par courants de Foucault parce qu’il offre une interface permettant la communication avec un automate programmable industriel (API).
Le système effectue automatiquement des contrôles d’étalonnage pour chaque plaque avant et après la mesure de la conductivité. En raison de sa capacité haute vitesse, des centaines de points qui prendraient manuellement plusieurs heures à mesurer sont mesurés en quelques minutes seulement.
Le client de HPI utilise deux de ces systèmes avec deux appareils de recherche de défauts NORTEC 600 sur chacun. En tant que processus de contrôle de la qualité, la surveillance de la qualité de la conductivité a contribué à améliorer le processus de traitement thermique de HPI et à accroître la satisfaction de son client.
À propos de l’appareil de recherche de défauts par courants de Foucault NORTEC 600
L’appareil de recherche de défauts par courants de Foucault NORTEC 600 est un appareil portable intégrant des circuits numériques perfectionnés à haute performance.
Intégration facile aux systèmes automatisés à grande vitesse
L’appareil NORTEC 600 s’intègre facilement et de manière transparente aux systèmes d’inspection intégrés. Il est conçu pour fonctionner de manière constante dans les environnements industriels. Olympus a conçu les caractéristiques techniques et les fonctionnalités du NORTEC 600 en tenant compte des besoins des intégrateurs comme HPI.
- Conçu pour satisfaire aux exigences liées à l’indice de protection IP66
- Températures de fonctionnement de –10 °C à 50 °C
- Équilibrage en continu
- Représentation temporelle avec alarme de balayage
- Fréquence de mesure de 6 kHz
- Contrôle à distance au moyen du logiciel NORTEC PC
- Sorties d’alarmes
- Sorties analogiques
- Entrées numériques
Équipement NDT pour le contrôle de la qualité
HPI a choisi d’intégrer l’appareil de recherche de défauts par courants de Foucault NORTEC 600 d’Olympus dans sa solution de CND automatisée parce que celui-ci pouvait fournir une mesure de conductivité rapide et fiable sans toucher la surface du matériau. HPI est depuis longtemps un partenaire d’intégration d’Olympus — visitez son portefeuille de produits ici pour en apprendre plus.
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