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CONTRÔLE NON DESTRUCTIF DES COMPOSITES PAR THERMOGRAPHIE INFRAROUGE Applications automobiles 11 Avril 2018 Peggy BROUSSAUD LALOUE

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Page 1: CONTRÔLE NON DESTRUCTIF DES COMPOSITES PAR …

CONTRÔLE NON DESTRUCTIF DES COMPOSITES PAR THERMOGRAPHIE

INFRAROUGE

Applications automobiles

11 Avril 2018Peggy BROUSSAUD LALOUE

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11 Avril 2018

Déroulement de la présentation

2

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

3

� 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

4

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

8

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

10

Suivi d’essais de fatigueLame en composite

Zone de rupture - fin essai

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TIR active

11

Application à un plancher de charge

Détection de fissures

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TIR active

12

Application à un plancher de charge

Détection de porositésDétection de cloques

PLANCHER-CND.AVI

Découpe

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TIR active

13

Renfort de porte Vue de dessus

Vue latérale

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TIR active

14

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

16

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

19

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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