contrÔle non destructif des composites par …
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CONTRÔLE NON DESTRUCTIF DES COMPOSITES PAR THERMOGRAPHIE
INFRAROUGE
Applications automobiles
11 Avril 2018Peggy BROUSSAUD LALOUE
11 Avril 2018
Déroulement de la présentation
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1- Problématique du contrôle non destructif
• Objectif du contrôle• Choix d’une méthode
2- Thermographie infrarouge passive = contrôle de fonctionnalité
3- Thermographie infrarouge active = contrôle produit
• Sollicitation mécanique• Sollicitation thermique
4- Complémentarité des contrôles non destructifs
5- Conclusion
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Objectif du contrôle
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� SUIVI de production
Contrôle de pièces neuves ⇒ assurer la qualité des pièces en sortie de fabrication (santé matière, conformité pièce)Contraintes : faible coût et cadence rapide si contrôle unitaire
� R&D – Développement de nouveaux matériaux, procédés et produits
Détection d’apparition d’endommagements de la pièce ⇒ assurer la tenue de la pièce sur sa durée de vie (corrélation physique / numérique)Détection de défauts ⇒ garantir la sécurité et la fiabilité d’un nouveau procédé ou d’une nouvelle pièceContrainte : contrôle en dynamique pendant un essai de tenue
� Expertises
Contrôle de pièces après défaillanceContrainte : déterminer la cause de la défaillance ⇒ disposer du contrôle le plus adapté
Un impératif commun = contrôler sans détruire la pièce
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Choix d’une méthode - exemple
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Pièce à contrôler
Plancher arrière en SMC sans inserts métalliques
Choix d’une méthode de contrôle ⇒ questions préalables
- Type de matériau = composite � non ferromagnétique, mauvais conducteur électrique et thermique
- Contrôle en phase de développement � pas de contrainte de cadence – contrôles ponctuels
- Géométrie de la pièce (épaisseur, forme …)pas de formes trop marquées2 à 3 mm d’épaisseur – renforts plus épais à certains endroits
- Types de défauts recherchés � fissures, cloques, délaminages …dimension minimale ????localisation = en surface et dans l’épaisseur � méthode globale
�TIR active – excitation projecteur - en transmission
Thermographie infrarouge � variation de température de surface en présence d’une discontinuité
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TIR passive
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TIR passive = contrôle de fonctionnalité
Pièces chaudes de par leur fonctionnement ou leur environnement -> détection de dysfonctionnements
Détection de fils coupés sur système de dégivrage de lunette
Dégivrage pare-brise avec suivi de la limite givre-eau
Comparaison de plusieurs solutions techniques – courroie accessoires
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TIR active
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Contrôle des composites � TIR active = contrôle produit
- Sollicitation mécanique de la pièceEchauffements dus à l’apparition des endommagements dans la pièce mesurée
Application à la détection d’endommagement sous chargement mécanique
- Sollicitation thermique de la pièce par un moyen externe (projecteur, lampe flash, induction …)Application à la détection de défauts
Contrôle en face arrière (transmission) ou en face avant (réflexion)
Caractérisation qualitative des défauts par différences de contrastethermique
Plancher de charge composite - transmission
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TIR active
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Suivi d’essais de tractionEprouvettes trouées en époxy - fibres
de verre
Rupture
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TIR active
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Suivi d’essais de tractionEprouvettes [02,904]S en époxy - fibres
de verre
Visualisation fissures transverses
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
50 100 150 200
Cumul d'évènementsEffort (kN)
Temps (s)
Activité acoustique
1ère fissure transverse
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TIR active
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Suivi d’essais de tractionEprouvettes en époxy - fibres de carbone
Détection des endommagements par visualisation d’échauffements très localisés, fugaces et de faible niveau.
Bonne corrélation avec la détection par émission acoustiqueEP-CARBONE-TRACTION2.AVI
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TIR active
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Suivi d’essais de fatigueLame en composite
Zone de rupture - fin essai
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TIR active
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Application à un plancher de charge
Détection de fissures
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TIR active
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Application à un plancher de charge
Détection de porositésDétection de cloques
PLANCHER-CND.AVI
Découpe
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TIR active
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Renfort de porte Vue de dessus
Vue latérale
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TIR active
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Application à un plancher
Plancher complet avec contrôle sur véhicule = bonne détection des zones avec présence de colle - réflexion
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TIR active
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Détection de cordon de colle sur un volet
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TIR active
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Avantages
- Méthode globale et rapide- Détection de défauts de surface et de défauts internes- Localisation des défauts
Inconvénients
- Nécessite une excitation externe- Profondeur de contrôle limitée (qq mm)
9 prises de vue x 30 secondes acquisition-> contrôle plancher de charge
Visualisation directe des défauts
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COMPLEMENTARITE DES CNDUS – TIR - Tomographie
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Complémentarité des CND
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Comparaison TIR – US – tomographie / Morceau de plancher
1
23
20
Défaut 20
US 20 = profondeur 1,7 mm φ 5 mm
Rouge = non détecté en TIR
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Complémentarité des CND
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1
23
20
Défaut 1
US 1 = profondeur 1,6 mm φ 15 mm
Non détectable à l’aveuglePas de gros défaut � manque de fibres ou
porosités ?
Comparaison TIR – US – tomographie / Morceau de plancher
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Complémentarité des CND
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Comparaison TIR – tomographie / gâchette
Défaut mieux dimensionné par tomographie mais contrôle plus cher et beaucoup plus long
Pré-tri des pièces par TIR
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Conclusion
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CONTRÔLE NON DESTRUCTIF
�Bien cerner son besoin = matériau(x) de la pièce, type de défauts recherchés, taille et profondeur des défauts, …
Techniques plus ou moins bien adaptées aux métalliques / compositesMesures en surface ou dans le volumeTaille minimale des défauts à trouverCoût alloué au contrôle
�Choix de la (ou les) méthode la plus adaptée à ce besoin
Nécessité de trouver le meilleur compromis
�Faisabilité sur pièces représentatives
Difficulté à trouver des pièces avec des défauts représentatifs
�Thermographie infrarouge active
Technique de contrôle bien adaptée aux composites pour des pièces peu épaisses
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