Choix de la sonde à courants de Foucault à utiliser : trouver la bonne sonde pour votre application
Grâce aux avancées dans la technologie des sondes à courants de Foucault, différentes industries bénéficient de plusieurs nouvelles possibilités et nouveaux avantages. Si le contrôle non destructif est une activité essentielle dans vos processus de fabrication, cet article vous aidera à trouver la sonde à courants de Foucault convenant à votre application. Nous y couvrons certaines des applications les plus courantes de la technologie à courants de Foucault et recommandons des sondes d’inspection qui fourniront des résultats précis et aideront les fabricants à répondre aux exigences de production. Nous y examinons également les différents types de bobines disponibles et d’autres facteurs à prendre en compte lors de l’achat d’équipements d’inspection par courants de Foucault.
Quels types de bobines de sondes sont offerts ?
Les premières bobines à courants de Foucault n’avaient généralement pas de noyau (noyau d’air) ou avaient uniquement un noyau central en ferrite. On utilisait presque exclusivement des multimètres analogiques. La sensibilité était relativement faible, mais adéquate dans la plupart des cas. De nombreuses inspections sont encore effectuées à l’aide de ce type de bobines relativement grandes et à faible sensibilité. Voici les différentes bobines utilisées dans les sondes d’inspection par courants de Foucault :
Bobines absolues
L’une des bobines absolues largement utilisées émet une fréquence de 100 kHz et a un diamètre allant de 2,5 mm (0,1 po) à 5 mm (0,2 po), ce qui lui permet de convenir à la plupart des mutimètres à bobines en pont plus anciens (figure 1). La sensibilité est acceptable pour les longues fissures qui dépassent le diamètre de la sonde d’un facteur d’environ 2, car le champ est considérablement plus grand que la taille de la bobine. L’effet de bord produit est également important.
(Figure 1)
Une autre solution appropriée maintenant offerte est une bobine plus petite, d’un diamètre d’environ 1,5 mm (0,060 po), et entourée d’un blindage (de préférence en ferrite). Ces caractéristiques donnent lieu à une meilleure sensibilité aux fissures courtes et à une bonne isolation des bords, des têtes de boulons, etc.
Les sondes absolues plus anciennes étaient normalement étalonnées à l’aide d’une encoche infiniment longue (jusqu’à la bobine), de 1 mm (0,04 po) ou 0,5 mm (0,02 po), et leur sensibilité chutait rapidement avec des encoches plus courtes. Les nouvelles sondes conservent leur sensibilité avec une encoche ayant approximativement le même diamètre intérieur que le blindage en ferrite, mais en détecteront aussi des plus courtes.
Même les multimètres analogiques bénéficient de ce type de bobine, mais la vitesse de balayage est limitée, car l’aiguille a besoin de temps pour réagir. Les multimètres numériques permettent un balayage beaucoup plus rapide. Les sondes ayant une surface plus grande répondent de manière similaire à ce qui est décrit ci-dessus. Le blindage donne lieu à des améliorations similaires lors de la recherche de fissures ou de corrosion sous la surface.
(Figure 2)
Bobines différentielles
Les bobines différentielles ont l’avantage d’offrir une compensation de l’entrefer intégrée, ce qui les rend utiles pour de nombreuses applications. Les bobines plus anciennes n’avaient pas de blindage en ferrite, et on les fabriquait en plaçant deux bobines côte à côte (figure 3) sans blindage. Les types de bobines offerts ultérieurement étaient munis de blindages individuels (figure 4), mais c’est finalement en plaçant deux bobines dans un blindage commun qu’il a été possible d’améliorer de façon plus importante la sensibilité (figure 5). Les sondes différentielles sont principalement utilisées dans un format de petite taille pour la détection de fissures de surface uniquement.
(Figure 3)
(Figure 4)
(Figure 5)
Dans une sonde de ce type, les bobines sont enroulées dans des orientations opposées. Par conséquent, les signaux qui affectent les deux simultanément s’annuleront (comme un signal d’entrefer). Normalement, le point d’air et le point de polarisation seront proches, mais il y a une certaine différence en raison des petites variations dans la bobine. La direction de balayage normale est illustrée à la figure 6 et l’affichage typique qui en résulte à la figure 7. En fait, la double indication est utile, car elle double la taille du défaut à l’écran, ce qui permet de le déceler plus facilement.
(Figure 6)
(Figure 7)
Il est parfois nécessaire de balayer dans le même sens que les fissures (figure 8). Cette façon de procéder est possible, et le résultat sera semblable à celui obtenu pour un défaut très court. Un défaut plus important affectant les deux bobines aura tendance à s’annuler, car ces dernières sont en opposition, mais en pratique, l’angle et la profondeur diffèrent suffisamment pour éviter que le défaut ne disparaisse complètement. Dans tous les cas, les extrémités de la fissure apparaîtront normalement.
(Figure 8)
Les bobines différentielles peuvent être installées dans des sondes crayons, des sondes d’inspection d’alésages ou des sondes moulées pour permettre l’adaptation à presque toutes les formes.
Bobines en pont et en réflexion
Les anciennes bobines de ce type étaient normalement connectées aux deux branches d’une configuration en pont (figure 9). Par la suite, les bobines en pont et en réflexion ont aussi commencé à être utilisées en mode réflexion, où des bobines séparées sont utilisées pour générer et détecter les courants de Foucault (figure 10).
(Figure 9)
(Figure 10)
Les bobines en pont offrent généralement de bonnes performances, en particulier si la sonde est conçue pour une application et une fréquence précises. Les bobines en réflexion offrent souvent un gain plus important et une plage de fréquences de fonctionnement plus grande, mais elles sont plus compliquées à fabriquer. Elles offrent aussi une dérive réduite. La configuration en réflexion est également utilisée dans la conception de sondes spéciales (comme les sondes glissantes) qui reposent sur le principe de transmission-réception pour créer une zone sensible d’une certaine taille et d’une certaine forme.
Quelle sonde convient le mieux à mon application ?
Dans cette section, nous examinerons les différentes applications courantes pour les sondes à courants de Foucault et recommanderons la sonde et la fréquence qui vous aideront à obtenir les résultats escomptés pour votre inspection.
Détection de fissures de surface
Les sondes à courants de Foucault sont utilisées pour détecter les fissures de surface dans les matériaux ferreux et non ferreux.
Fréquence de fonctionnement recommandée :
Aluminium : de 100 kHz à 1 MHz
Acier : de 1 MHz à 2 MHz
Titane Inconel : de 2 MHz à 5 MHz
Sondes recommandées :
Sondes crayons : absolues ou différentielles, blindées ou non blindées
Sondes de surface : des sondes de grand diamètre peuvent parfois être utilisées.
Sondes glissantes : pour les fissures commençant sous des têtes de fixations
Sondes montées sur roue : moulées, pour le rayon des repos de talons
Détection de fissures sous la surface
Les sondes à courants de Foucault sont utilisées pour détecter les fissures sous la surface dans les matériaux non ferreux.
Fréquence de fonctionnement recommandée :
Les paramètres de fréquence sont très importants pour la détection des fissures sous la surface dans les matériaux non ferreux ; il faut viser une plage de 100 Hz à 100 kHz, selon la profondeur de pénétration.
Sondes recommandées :
Sondes de surface : normalement absolues et blindées. Le diamètre peut être aussi grand que l’espacement entre les fixations.
Sondes annulaires : offrent une meilleure pénétration. Le diamètre intérieur doit être proche du diamètre des têtes de fixations.
Sondes glissantes : pour une inspection directionnelle rapide (réflexion).
Les appareils de recherche de fissures à basse fréquence requièrent des sondes plus grandes afin d’obtenir des inductances convenables des bobines. Des circuits de détection de phase sont également nécessaires, car les zones sous la surface sont influencées par les changements de phase.
Détection des fissures dans les alésages
L’inspection par courants de Foucault des alésages à l’aide de sondes est une méthode bien établie pour l’inspection des aéronefs.
Fréquence de fonctionnement recommandée :
La fréquence doit être la même que pour les fissures de surface.
Aluminium : de 100 kHz à 1 MHz
Acier : de 1 MHz à 2 MHz
Titane Inconel : de 2 MHz à 5 MHz
Sondes recommandées :
Absolues : de préférence blindées, versions à commande manuelle ou pour scanner
Différentielles : blindées ou non blindées, versions à commande manuelle ou pour scanner
Les sondes peuvent être expansibles (de type « contact ») ou non expansibles (taille légèrement inférieure à la taille du trou). Les sondes de contact peuvent être plus sensibles aux fissures (pas de distance d’entrefer), mais elles génèrent également du bruit lors du balayage. Les sondes à basse fréquence peuvent être utilisées pour pénétrer à travers des bagues en laiton. Il est possible de mettre en place des systèmes automatisés.
Mesure de l’épaisseur de revêtements
La haute résolution à faible profondeur contribue à rendre l’inspection par courants de Foucault utile pour mesurer avec précision l’épaisseur des revêtements sur les substrats métalliques.
Fréquence de fonctionnement recommandée :
La fréquence varie selon le type de revêtement.
Les revêtements non conducteurs peuvent être considérés comme des mesures d’entrefer.
Les revêtements métalliques nécessitent une bonne pénétration, mais comme ils sont normalement très fins, des fréquences assez élevées peuvent être utilisées.
Sondes recommandées :
Sondes crayons absolues standard
Sondes de surface
Mesure de conductivité
Les sondes à courants de Foucault peuvent être utilisées pour mesurer la conductivité électrique. Pour les matériaux non magnétiques, le changement d’impédance de la bobine peut être corrélé directement avec la conductivité du matériau à inspecter.
Sondes recommandées :
Sondes crayons absolues standard
Sondes de surface
Pour obtenir des mesures plus précises, il faut utiliser des sondes et des conductivimètres spéciaux.
Détection de corrosion et mesures d’épaisseur
La technologie par courants de Foucault multiéléments offre d’importants avantages par rapport aux méthodes d’inspection par courants de Foucault classiques en matière de détection de la corrosion et de mesures d’épaisseur.
Fréquence recommandée :
La fréquence doit pouvoir pénétrer l’épaisseur requise. Utilisez une règle à calcul pour courants de Foucault pour déterminer la fréquence.
Sondes recommandées :
Sondes de surface blindées
Autres facteurs à prendre en compte lors du choix d’une sonde à courants de Foucault
Le choix de la bonne sonde et de la bonne fréquence a une importance clé lorsque vous cherchez l’équipement qui répond à vos besoins en matière de contrôle et d’inspection, mais il y a d’autres facteurs qui méritent d’être pris en compte avant l’achat :
Expérience en recherche, en développement et dans l’industrie
La qualité et le design des sondes à courants de Foucault sont étroitement liés à l’expérience du fabricant dans l’industrie. Vous devriez rechercher des fabricants qui ont investi des années dans le développement d’une technologie de pointe. Il est très peu probable que vos besoins en matière d’inspection soient complètement uniques, et vous pouvez comparer l’expérience des fabricants travaillant auprès d’industries similaires à la vôtre pour vous aider à prendre la bonne décision.
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