faculte des sciences de l ingeniorat...

والبحث العلميوزارة التعليم العالي

BADJI MOKHTAR ANNABA-UNIVERSITY جامعت باجي مختارعنابت

UNIVERSITE BADJI MOKHTAR ANNABA

FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIORAT

DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE

MEMOIRE

PRESENTE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER

INTITULE

DOMAINE : SCIENCES ET TECHNOLOGIE

FILIERE : GENIE MECANIQUE

SPECIALITE : MAINTENANCE INDUSTRIELLE ET FIABILITE MECANIQUE

PRESENTE PAR :

BOURAYOU RYM

DEVANT LE JURY DIRECTEUR DU MEMOIRE :

Professeur. ZEGHIB NASSEREDDINE UBM ANNABA

PRESIDENT: DR. LAGRED AHMED (MCA) UBM ANNABA

EXAMINATEURS: Mr. Kallouche Abdelkader (MAA) UBM ANNABA

Mr. Laissaoui Rachid (MAA) UBM ANNABA

Mr. Gouasmi Sassi (MAA) UBM ANNABA

Année : 2015/2016

Etude expérimentale par Contrôle Non Destructifs de

l’endommagement des aubes (ailettes) d’un

turboréacteur « CFM56-7B »

Dédicace

Je dédie ce travail

A mes très chers parents qui ont toujours été la pour moi, et qui

m’ont donné un honorable modèle de labeur et de persévérance.

Qu’ils trouvent ici l’expression de toute ma profonde

reconnaissance et de tout mon amour.

***

A mon très cher mari MD.AMINE Quand je t’ai connu, j’ai

trouve l’homme de ma vie, mon âme sœur et la lumière de mon

chemin. Ma vie a tes cotés est remplie de belles surprises. Tes

sacrifices, ton soutien moral et matériel, ta gentillesse sans égal,

ton profond attachement m'ont permis de réussir mes études.

Sans ton aide, tes conseils et tes encouragements ce travail

n'aurait vu le jour. Que dieu réunisse nos chemins pour un long

commun serein et que ce travail soit témoignage de ma

reconnaissance et de mon amour sincère et fidele.

A mon très cher frère Makrem, son épouse nesrine Et leurs petit

fils Midou Mon cher frère qui m’est le père et la mère, les mots ne

suffisent guère pour exprimer l’attachement, l’amour et

l’affection que je porte pour vous.

A mon très cher frère Radouen présent dans tous mes moments

d’examens par son soutien moral et ses belles surprises sucrées.

A mes beaux parents ( Hadj DJamel et Hadja Malika ) Vous

avez toujours été présents pour les bons conseils.

Remerciement

Je remercie DIEU de m’avoir donner la force et le

courage pour accomplir ce modeste travail .

Je témoin une reconnaissance particulière à mon

promoteur Zeghib Nacereddine

pour son aide, ses conseils et ses précieuses

orientations.et son oublier

je remercie profondément ma famille et mes

professeurs et les employeurs de TASSILI AIRLAINES

qui m’ont beaucoup aidaient

en fin je doit un remerciment a tout ceux qui ont

attribuaient de loin ou de prés a la réalisation de ce

projet.

Bourayou Rym

Abréviation

ABREVIATION

TAL : Tassili Airlines

TTA : Tassili Travail Aérien

CND : Contrôle Non Destructif

CF : Courants de Foucault

CND-CF : Contrôle Non Destructif par Courants de Foucault

CCF : Capteur par Courants de Foucault.

END : D'essais Non Destructifs

FPI : Fluorescent Pénétrons Inspection

MPI : Magnétique Pénétrons Inspection

LPC : Lower Pressure Compressor

HPC: Hight Pressure Compressor

HPT: Hight Pressure turbine

LPT: Lower Pressure Turbine

FOD: Foreign Outside Dommage

ITT: Intern Temperature Turbine

Résume

Résumé

Les aubes de compresseur sont des pièces soumises, en plus de l’environnement

agressif, à des contraintes thermiques et mécaniques très fortes développant ainsi des

phénomènes d’endommagement.

Par ailleurs, elles sont également soumises au processus d’érosion qui est un

phénomène surfacique associé à un enlèvement de matière causé par des impacts

répétés de particules solides sur le matériau.

L’objectif de ce travail est axé sur la caractérisation et l’identification des

mécanismes d’endommagement s’opérant simultanément dans le faciès d’usure de

l’ailette compresseur HP du réacteur CFM56-7B d’une part, et le faciès de rupture de

l’ailette de l’étage Fan du compresseur BP du réacteur CFM56-7B d’autre part.

En se basant sur les morphologies spécifiques que présentent le faciès d’usure et

de rupture, des corrélations ont pu être établies, et une compétition entre plusieurs

modes d’endommagement a été mise en évidence.

Abstract

The blades of compressor are subjected parts, in addition to the aggressive

environment, with thermal stresses and mechanical very strong thus developing

phenomena of damage.

In addition, they are also subjected to the process of erosion which is a surface

phenomenon associated with a removal of matter caused by impacts repeated of solid

particles on material.

The objective of this work is centered on the characterization and the

identification of the damage mechanisms taking place simultaneously in the facies of

wear of the wing engine HP compressor CFM56-7B on the one hand, and the fracture

topography of the wing of the Fan stage of the BP compressor of engine CFM56-7B

on the other hand.

By basing on specific morphologies that present the facises of wear and rupture,

of the correlations could be established and a competition between several damaging

modes was highlighted.

Sommaire

SOMMAIRE :

Introduction

général…………………………………………………..01

Chapitr01 : Présentation de la compagnie de tassili Airlines

1.1 Définition ………………………………………………………………….……….03

1.2 Historique…………………………………………………………………………….03

1.3 Flotte …………………………………………………………………………………04

1.4 Filiales …………………………………………………………..…………………..05

1.4.1 Segments de marché de TTA Spa …………………………………………….……06

1.4.2 FLOTTE TTA …………………………………………………………….…..…..06

1.5 Organigramme Général de « TASSILI AIRLINES » …………………….…….…08

1.6 Présentation du service ………………………………………………………………09

1.6.1 Organigramme de la direction technique …………………………..…………….….09

1.6.2 Organigramme de la sous-direction des ateliers ………………………………...…..10

1.6.3 Département composants principaux ………………………………………………..10

1.7 Les ateliers annexes …………………………………………………..………10

1.7.1. Atelier joints et roulements …………………………………………………10

1.7.2. Atelier nettoyage chimique ………………………………………………….11

1.7.3. Atelier nettoyage mécanique et grenaillage…………………………… ……11

1.7.4. Atelier métrologie………………………………………………………… .….11

1.7.5. Atelier mécanique générale ……………………………………..…………..12

1.7.6. Atelier F.P.I ………………………………………………………………… ...12

1.7.7 Atelier M.P.I …………………………………………………………………12

1.8 Conclusion………………………………………………………….…………………13

Chapitre 02 : Méthodes et techniques de maintenance

Sommaire

2.1. Définition et méthodes et opérations de la maintenance……………14

2.1.1 Introduction …………………………………………………………………………14

2.2 La maintenance corrective

…………………………………………………16

2.3 La maintenance préventive ……………………………………………….16

2.3.1 But de la maintenance préventive

……………………………………………………...16

2.4 La maintenance préventive systématique …………………………………17

2.5 La maintenance préventive conditionnelle……………………………….18

2.6. LES OPÉRATIONS DE MAINTENANCE ……………………………………..…..18

2.6.1 Les opérations de maintenance corrective …………………………………….………18

2.6.1.1 Le dépannage …………………………………………………………….…18.

2.6.1.2 La réparation …………………………………………………………………….…19

2.6.2 Les opérations de maintenance préventive

……………………………………………19.

2.6.2.1 Les inspections

……………………………………………………………….………19

2.6.2.2. Les

visite………………………………………………………………..…………...19

2.6.2.3. Les contrôle…………………………………………………………………………20

2.6.2.4. Les opérations de surveillance (contrôles, visites,

inspections) ………..…..………..20

2.7. Les 5 nivaux de maintenance …………………………………….……………………20

2.8. Maintenance aéronautique ………………………………………………22

2.9. Les quatre types de visite …………………………………………………22

2.10 Conclusion ……………………………………………………………….23

CHAPITRE03: PRESENTATION DU TURBOREACTEUR CFM56-7B

3.1. Description du moteur ……………………………………………………24

3.1.2. Historique du moteur CFM56-7B ………………………………………………….24

Sommaire

3.1.3 Les Caractéristiques techniques du moteur …………………………….….24

3.2. Le turboréacteur …………………………………………………..25

3.2.1 Principe de fonctionnement ………………………………………………………..25

3.2.2. Principales composantes du turboréacteur ………………………………………….26

3.2.3. L’étage Fan ………………………………………………………………………..26

3.3. Compresseurs …………………………………………………………..28

3.3.1 Sollicitations sur les ailettes ………………………………………………..……29

3.3.2 Compresseur basse pression ……………………………………………………..30

3.3.3 Compresseur haute pression (HPC) ……………………………………………….31

3.4. Les chambres de combustion …………………………………………………………31

3.4.1. Principe de fonctionnement ………………………………………………………32

3.5. La turbine ……………………………………………………………….33

3.5.1. Turbine HP ………………………………………………………...33

3.5.2. Turbine BP …………………………………………………………34

3.6. Endommagement ………………………………………………………..34

3.7. USURE PAR EROSION ………………………………………….…..35

3.7.1. Sollicitations environnementales ……………………………………………..…..…36

3.7.2. Théorie de l’érosion …………………………………………………………………36

3.7.3. Mécanismes de l'érosion par des particules solides …………………………...……37

3.8. Généralités sur les FOD …………………………………………………38

3.8.1. Coûts des dommages causés par les impacts de la faune …………………………39.

3.9. Inspection Endoscopique ……………………………………………………….……40

3.9.1.. Définition ………………….………………………………………………..……40

3.9.2 Védéoscope utilisée à tassili Airlines ……………………………………………40

3.9.3 Domaines d'inspection à l’endoscope …………………………………………..41

3.10. Cas déposes moteurs chez Tassili Airlines ……………………………47

Sommaire

3.11 Conclusion ……………………………………………………………………..………48.

Chapitre 04 : Généralités sur le contrôle non destructif (CND)

4.1. Introduction ……………………………………………………………..49

4.2. Définition …………………………………………………………………50

4.3. Les objectifs du CND …………………………………………………….50

4.4. PRINCIPES DE DETECTION DES DEFAUTS PAR DIFFERENTES

TECHNIQUES DU CND …………………………………………………….51

4.4.1. Hétérogénéités et défauts ………………………………………………………….51

4.4.2. Procédure de CND …………………………………………...……………………52

4.4.3. Classement et performances des procédés de CND ………….……………………53

4.5 Différentes techniques du C N D ………………………………………….56.

4.5.1. Examen visuel ……………………………………………………………………….56

4.5.2. Ressuage ……………………………………………………………………………..58

4.5.3. Radiographie ………………………………………………………………………...59

4.5.4. Contrôle par Ultrasons ………………………………………………………………59

4.5.5. Flux de fuite magnétique (magnétoscopie) ………………………………..………60

4.6. CND par courant de Foucault …………………………………………………………60

4.6.1. Principe de fonctionnement du CND par courant de Foucault …………………….61

Chapitre05 : Méthode expérimentale

5.1. PIECES ETUDIEES ………………………………………………………62

5.1.1 Ailettes FAN ……………………………………………………………62

5.1.2. Préparation des échantillons ………………………………………………………….63

5.2. Ailettes compresseur HP …………………………………………………64

5.2.1 Présentation de l’ailette compresseur HP ………………………………………….64.

5.3. Préparation des échantillons ………………………………………………………….…64

5.5. Contrôle non destructifs(CND) …………………………………………..66

5.5.1. Préparation et nettoyage préalable …………………………………………………66

Sommaire

5.5.1.1 Inspection sur table……………………………….…………………………………66

5.5.1.2. Contrôle par Ressuage ……………………….……………………………………67

5. 5.1.3.Courant de Foucault ………………………...……………………………………..68

5.6. Contrôle dimensionnelle ……………………………………………………………..….69

5.6.1 Projecteur de profil ……………………………………………….…………………69

5.6.2. Contrôle par le Scribe ………………………………………………………………………69

5.7. RESULTATS ET INTERPRETATION ………………………………….…………….70

5.7.1. CARACTERISATION DES AILETTES COMPRESSEUR …………………………70

I.1. Inspection sur table…………………………………………………...…….…………….70

I.2 Contrôle dimensionnel …………………………………………….……….…………….72

I.3. Dimensionnement des rayures par le Scriber …………..……………….…………….74

I.4. Ressuage et Courant de Foucault………………………………………….…………….75

II.1. Mécanisme d’érosion abrasive…………………………………………….…………….78

Conclusion générale ……………………………………………………..…….…………….79

Introduction générale

i Page 1

INTRODUCTION GENERALE

Depuis les débuts de l’histoire de l’aéronautique l’homme n’a cessé de chercher de

meilleures performances pour améliorer le facteur le plus important des réacteurs « leur

fiabilité » lors du service. Cela signifie qu'il doit être exempt de tous les défauts possibles

(choix du matériau, choix du traitement, choix de la mise en œuvre…). En effet les

turboréacteurs sont des machines de conception très complexe, dont les organes doivent

supporter des sollicitations thermiques, mécaniques et vibratoires intenses et répondent à de

fortes contraintes d'exploitation, en particulier les aubes.

Ce sont les aubes qui conditionnent le rendement du réacteur. De ce fait, la

modélisation de l'endommagement et la prévision correcte de leurs durées de vie constituent

un axe de recherche principal.

Les aubes du compresseur sont des pièces soumises, en plus de l’environnement

agressif, à des contraintes thermiques et mécaniques très fortes (température élevée, pression

importante, vitesse de rotation élevée) développant ainsi des phénomènes d’endommagement.

Par ailleurs, elles sont également soumises au processus d’érosion qui est un

phénomène surfacique associé à un enlèvement de matièrecausé par des impacts répétés de

particules solides sur le matériau.

Lorsqu’une pièce est endommagée, on doit apporter la réponse à deux questions

principales : d’une part définir les modes et vitesses d’endommagement, et d’autre part

déterminer l’origine de l’endommagement (sous dimensionnement, défaut métallurgique,

défaut de fabrication …). L’examen du comment est une approche essentielle à la

compréhension du phénomène de détérioration.

L’objectif de ce travail est axé sur la caractérisation et l’identification des mécanismes

d’endommagement s’opérant simultanément dans le faciès d’usure des ailettes compresseur

HP du réacteur CFM56-7B.

Dans la fonction maintenance la prise en compte des dégradations en fonction du

temps nous permettra d’anticiper les défaillances et de prédire les dommages éventuels. La

connaissance de l’admissibilité des défauts reste un point clé pour l’analyse des risques.

Ce manuscrit est divisé en cinq chapitres :

Tout d'abord, une première partie qui présente la compagnie aérienne tassili Airlines

avec sa filiale TTA .

Nous entamons le deuxième chapitre, dont une présentation générale des méthodes de

maintenance technique est exposée.

Introduction générale

i Page 2

Nous présentons dans le troisième chapitre une présentation général du turbo réacteur

CFM 56-7B, dont une explication d’endommagement des composants (aubes), a été bien

entamé.Ainsi que les différents modes de rupture et d’usure avec une attention particulière

pour l’érosion.

Nous présentons dans le quatrième chapitre généralité sur le contrôle non disruptif

(CND).

Nous présentons dans le dernier chapitre méthode expérimentale ainsi les principaux

résultats est leurs interprétations, et une compétition entre plusieurs modes d’endommagement

a été mise en évidence.

Enfin une conclusion générale dans laquelle nous mettons en évidence les points

essentiels de la présente étude clôt ce mémoire.

Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines

Page 3

Chapitr01 : Présentation de la compagnie de tassili Airlines

1.1. Définition : Tassili Airlines a été créée en Mars 1998. La compagnie concentre

l’essentiel de ses activités au profit du secteur pétrolier en

opérant des Charters et Navettes aussi bien en Domestique

qu’en International.

Les activités principales de Tassili Airlines sont les vols

Charters pour la société pétrolière Sonatrach et ses filiales,

les compagnies pétrolières internationales et le travail aérien à travers sa filiale

« Tassili Travail Aérien ».

Plus récemment, Tassili Airlines a étendu son réseau au service du grand public pour

des vols charters internationaux et le transport régulier national et international.

1.2. Historique :

Tassili Airlines est créée le 4 mars 1998 et effectue ses premiers vols en avril 1999.

Tassili Airlines est initialement une coentreprise entre la aérienne Air et la compagnie

pétrolière Sonatrach. En 2005, elle devient une filiale à 100 % de Sonatrach après le

rachat des actions que détenait Air Algérie. Sonatrach décide alors de restructurer la

compagnie Tassili Airlines en un groupe aérien qui dispose de trois filiales :

Nafta tassili Air, qui s’occupe du transport des travailleurs du secteur à partir des

gisements d’hydrocarbures,

Tassili Airlines, qui s’occupe du transport public domestique et international, de passagers

et de marchandises,

Tassili Travail Aérien (TTA), filiale de Tassili Airlines, qui s’occupe du travail aérien. En

octobre 2010 une convention est signée avec le ministère de la santé algérien pour la

fournitures d'équipages et d'avions capables d'assurer des évacuations sanitaires depuis le

grand sud algérien vers les hôpitaux du nord du pays, pour la prise en charge des maladies

graves (cancer, blessures graves…).

Le 4 octobre 2011, la compagnie aérienne réceptionne son quatrième Boeing 737-800 et

procède à l'inauguration de sa première agence commerciale, à l'aéroport d'Alger .

Depuis fin novembre 2011, la compagnie aérienne a obtenu le label international de

qualité IOSA, délivré par l'Association internationale du transport aérien (IATA).

http://fr.wikipedia.org/wiki/4_mars

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mars_1998

http://fr.wikipedia.org/wiki/1998

http://fr.wikipedia.org/wiki/Coentreprise

http://fr.wikipedia.org/wiki/Compagnie_p%C3%A9troli%C3%A8re_nationale



http://fr.wikipedia.org/wiki/Sonatrach

http://fr.wikipedia.org/wiki/4_octobre

http://fr.wikipedia.org/wiki/Octobre_2011

http://fr.wikipedia.org/wiki/2011

http://fr.wikipedia.org/wiki/Boeing_737

http://fr.wikipedia.org/wiki/A%C3%A9roport_d%27Alger_-_Houari_Boumediene

http://fr.wikipedia.org/wiki/IATA_Operational_Safety_Audit

http://fr.wikipedia.org/wiki/Association_internationale_du_transport_a%C3%A9rien


Page 4

1.3. flotte :

Tassili Airlines possède aujourd'hui, en toute propriété, une flotte d'aéronefs de divers types

qui lui permet de répondre, de façon adaptée, à la demande du marché aérien en Algérie. Elle

est composée de 12 aéronefs dont la capacité va de 37 à 155 sièges.

4 Boeing 737-800

4 Dash8-Q400

4 Dash8-Q200

http://fr.wikipedia.org/wiki/Boeing_737

http://fr.wikipedia.org/wiki/Q400

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bombardier_Q_Series


Page 5

1.4. FILIALES :

Tassili Travail Aérien Spa estUne filiale à part entière de Tassili

Airlines, relevant du groupe Sonatrach spécialisée dans le travail

aérien tel que défini par la réglementation de l’aviation civile

nationale. Dispose d’un effectif de 154 employés ; d’une flotte de 19 aéronefs dont 07

hélicoptères.

Boeing 737 - 800

Twin-jet Plane Capacity : 155 seats Operating range : 5000 km Cruise speed: 900 km/h

Bombardier Q400

Avion bi turbopropulseurs Capacité 74 sièges Rayon d'action 2415 Km Vitesse de croisière 667 Km/h

Bombardier Q200

Avion bi turbopropulseurs Capacité 37 sièges Rayon d'action 1802 Km Vitesse de croisière 537 Km/h

http://www.tassiliairlines.dz/index.php?option=com_content&view=article&id=22:b737-800&catid=14:flotte&Itemid=101&lang=fr&tmpl=component

http://www.tassiliairlines.dz/index.php?option=com_content&view=article&id=23:q400&catid=14:flotte&Itemid=101&lang=fr&tmpl=component

http://www.tassiliairlines.dz/index.php?option=com_content&view=article&id=24:q200&catid=14:flotte&Itemid=101&lang=fr&tmpl=component


Page 6

1.4.1 Segments de marché de TTA Spa :

A- HYDROCARBURES

- transport de la petite relève du personnel du secteur des hydrocarbures ;

- transport de délégations du secteur des hydrocarbures (TAXI et VIP) ;

- EVASAN (Evacuation sanitaires) ;

- la surveillance héliportée des installations industrielles ;

- lavage des isolateurs des lignes électriques HT et THT, la thermographie et les inspections

visuelles ;

- de l’offshore héliporté.

B- AGRICOLE

- traitement phytosanitaire par voie aérienne ;

- la lutte contre les feux de forêts.

C- AUTRES

Transport de passagers version TAXI et VIP ;

EVASAN (Evacuation sanitaires) ;

Des levés topographiques et modélisation en 3D héliportés par satellite «laser» ;

Du service de prises de vue aériennes, documentaires, publicités, film,……

L’objectif de notre filiale « Tassili Travail Aérien » Spa, à moyen terme, est de se positionner

leader du marché du travail aérien en Algérie.

1.4.2Flotte TTA :La flotte de TTA se compose de19 aéronefs dont 07 hélicoptères.

3 Beechcraft 1900D

5 Pilatus PC-6

4 Cessna C208B

7 Bell Hélicoptère 206 Long Ranger

http://fr.wikipedia.org/wiki/Beechcraft_1900

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pilatus_PC-6

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cessna_208_Caravan

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bell_206


Page 7

Beechcraft 1900D Avion bi turbopropulseurs

Capacité 18 sièges

Rayon d'action 2000 Km

Vitesse de croisière 480 Km/h

Cessna 208 B Avion monomoteur turbopropulseur

Capacité 9 passagers

Autonomie 5h00


Version caravan : 2 civieres et 2

accompagnateurs Vol de jour seulemen

Pilatus PC6 Avion mono moteur turbopropulseur de type

STOL Capacité 7 passagers Autonomie 7h40 Vitesse de croisière 220 Km/h Version Evasan : 2 civieres + 1 accompagnateur Vol de jour seulemen

Bell 206 LR Helicoptère mono turbine Bell 206 Long

Ranger

Capacité 5 passagers

Autonomie 3h00


Version Evasan : 1 civiere et 1

accompagnateur


Page 8

1.5Organigramme Général de « TASSILI AIRLINES » :

Président directeur

Conseil d`administration

Conseillers

Secrétariat

Cellulite

S/D Qualité

Bureau sécurité des

vols

Bureau sûreté

aérienne

Cellule

Communication

S/D Système

d’information &

Télécommunication

Direction

études

planificati

on et

stratégies

Direction

RH moyens

Direction

finance et

comptabilité

Direction

Commerciale

Direction

Exploitation

Direction

Technique

MN

Délégation

régionale EST

Délégation

régionale SUD

Délégation

régionale OUSET


Page 9

1.6 Présentation du service :

1.6.1 Organigramme de la direction technique :


Page 10

1.6.2 Organigramme de la sous-direction des ateliers :

1.6.3 Département composants principaux :

Il assure la remise en état et les révisions générales des accessoires déposées d’aéronefs de

toute la flotte de la compagnie tassili Airlines. Ce ci selon des procédures approuvées par le

constructeur.

1.7. Les ateliers annexes :

1.7.1. Atelier joints et roulements :

C’est un atelier qui a pour rôle la vérification de l’état des différents roulements de moteur

ainsi que les joints d’étanchéité.


Page 11

1.7.2. Atelier nettoyage

chimique :

Le nettoyage effectuer dans l’atelier à

l’aide des produits chimiques, le produit

utilisé varie suivant le matériau de la

pièce à traiter.

1.7.3. Atelier nettoyage mécanique et grenaillage :

Le

nettoyage effectuer dans l’atelier est un nettoyage par éjection des grains, on trouve :

le nettoyage humide.

le nettoyage par media plastique.

le nettoyage par billes de verre.

le nettoyage par noix de pêche.

La méthode est très simple, la machine contient une petite chambre, il suffit de poser la pièce

dans cette chambre et la bombarder avec les grains.

1.7.4. Atelier métrologie :

C’est un atelier de mesure ou plus exactement de calcule dimensionnelle, son rôle consiste à

détecter et dimensionner les défauts de forme qui se trouve dans la pièce à l’aide des

instruments de mesures on site par exemple :

pied à coulisse.

micromètres ou palmer.

palpeur.

1.7.5. Atelier mécanique générale :


Page 12

Les travaux effectuer dans l’atelier c’est les travaux de la mécanique générale tel que :

SOUDAGE.

CHAUDRONNERIE.

1.7.6. Atelier F.P.I :

F: fluorescent

P:pénétro

I: inspection

La méthode employée est la suivante :

submerger la pièce dans un liquide fluorescent pendant 15 MIN.

laver la pièce avec l’eau.

sécher la pièce avec l’air chaud.

couvrir la pièce d’un produit révélateur.

mettre la pièce dans une chambre noire et l’inspecter avec une lampe ultra violet.

détecter les criques et déterminer leur dimension.

1.7.7 Atelier M.P.I :

M:magnetique

P:pénetro

I: inspection

La méthode employée est la suivante :

magnétiser la pièce avec un courant électrique au sein de pénétrant magnétique.

démagnétiser la pièce.

nettoyer la pièce.

détecter les criques et leur dimension.

Courant de Foucault : traite les pièces conductrices de courant.

Cette méthode est base sur le phénomène de PIEZO ELECTRIQUE.

En fait glisser une tête équipée d’un pièzo sur la pièce à traiter, dès qu’une déformation ou

une crique est rencontrer une tension électrique est générer, cette tension est repérer à l’aide

d’un millivoltmètre relier avec la tête de pièzo.

Les criques qui peuvent être détecté à l’aide de cette méthode sont limitées à une profondeur

de 5 mm.


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Les ultrason :

Cette méthode consiste à envoyer des ondes ultra sonore dans la pièce à traiter, si l’onde

rencontre une crique elle fait demi-tour, le temps effectuer est calculer, donc en le multiplient

par la vitesse de son qui caractérise le matériau de la pièce on obtient la profondeur et la taille

de la crique.

Contrôle sur table :(Inspection visuelle)

C’est un contrôle visuel de la pièce, effectué sur table.

Contrôle moteur :

Ce contrôle est simple mais il nécessite une grande expérience, il peut être fait à l’œil nue

pour les partie externe, et à l’aide d’un boroscope pour les partie interne tel que le

compresseur, la chambre et turbine….

Atelier Rayons X

Les rayons X pénètre jusqu’à 700mm de profondeur perpendiculairement à la surface en jeu.

On distingue de types de tube de mesure :

Tube directionnel à une tension de 200 KV

Tube panoramique à une tension 160 KV

Conclusion :

On peut conclure que le stage qui a fait partie de ce travail de mémoire nous a donné

l’occasion de connaitre une compagnie aérienne ainsi sa fonction maintenance qui reste

primordiale pour la sécurité et la fiabilité. Ceci m’a donné un aperçu intéressant pour faire la

liaison entre les connaissances théorique et pratiques.

Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance

Page 14

Chapitre 02 : Méthodes et techniques de maintenance

2.1. Définition et méthodes et opérations de la maintenance :

2.1.1. INTRODUCTION :

Lorsque la politique ou la stratégie de maintenance est définie, on doit choisir ensuite

la méthode la plus appropriée pour atteindre les objectifs fixés, le choix de cette

méthode dépendra également d’autres paramètres à savoir :

• La connaissance du matériel, de son âge, de son état et de la durée de vie de ces

différents organes.

• La probabilité de pannes ; faible ou élevée.

• La facilité d’intervention.

• La possession en stock de pièces de rechange.

• Les moyens disponibles au moment de l’intervention.

a- Les événements qui sont à l’origine de l’action :

- La référence à un échéancier.

- La subordination à un type d’événements prédéterminés (autodiagnostic,

information d’un capteur, mesure d’une usure…).

- L’apparition d’une défaillance (pour le cas de l’aéronautique le suivie de la

dégradation doit se faire d’une façon continue et selon un Protocol bien défini

obéissant à des normes)

b- Les méthodes de maintenance :

Le choix entre les méthodes de maintenance s’effectue dans le cadre de la politique

de la maintenance et doit s’opérer en accord avec la direction de l’entreprise.

Pour choisir, il faut donc être informé des objectifs de la direction, des directions

politiques de maintenance, mais il faut connaître le fonctionnement et les

caractéristiques des matériels, le comportement du matériel en exploitation, les


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conditions d’application de chaque méthode, les coûts de maintenance et les coûts de

perte de production.

Le diagramme suivant synthétise selon la norme NF X 60-000 les méthodes de

maintenance.

b- Les méthodes de maintenance qui leur sont respectivement associées :

- La maintenance corrective.

- La maintenance préventive systématique.

- La maintenance préventive conditionnelle.

c- Les opérations de maintenance proprement dites :


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Inspection, contrôle, dépannage, réparation, révision, rénovation, etc.

2.2. La maintenance corrective :

Définitions (extraits normes NF X 60-010) :

Défaillance : altération ou cessation de l’aptitude d’un bien à accomplir la fonction

requise.

Il existe 2 formes de défaillance :

Défaillance partielle : altération ou dégradation de l’aptitude d’un bien à accomplir

la fonction requise.

Défaillance complète : cessation de l’aptitude d’un bien à accomplir la fonction

requise.

La maintenance corrective appelée parfois curative (terme non normalisé) a pour

objet de redonner au matériel des qualités perdues nécessaires à son utilisation.

Les défauts, pannes ou avaries diverses exigeant une maintenance corrective

entraînent une indisponibilité immédiate ou à très brève échéance des matériels

affectés et/ou une dépréciation en quantité et/ou qualité des services rendus.

2.3. La maintenance préventive :

Maintenance effectuée selon des critères prédéterminés, dont l’objectif est de

réduire la probabilité de défaillance d’un bien ou la dégradation d’un service rendu.

Elle doit permettre d’éviter les défaillances des matériels en cours d’utilisation.

L’analyse des coûts doit mettre en évidence un gain par rapport aux défaillances

qu’elle permet d’éviter.

2.3.1. But de la maintenance préventive :

Augmenter la durée de vie des matériels

Diminuer la probabilité des défaillances en service

Diminuer les temps d’arrêt en cas de révision ou de panne

Prévenir et aussi prévoir les interventions coûteuses de maintenance corrective

Permettre de décider la maintenance corrective dans de bonnes conditions

Éviter les consommations anormales d’énergie, de lubrifiant, de pièces

détachées, etc.


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Améliorer les conditions de travail du personnel de production

Diminuer le budget de maintenance

2.4. La maintenance préventive systématique :

Maintenance préventive effectuée selon un échéancier établi selon le temps ou le

nombre d’unités d’usage (produites). Même si le temps est l’unité la plus répandue,

d’autres unités peuvent être retenues telles que : la quantité de produits fabriqués, la

longueur de produits fabriqués, la distance parcourue, la masse de produits fabriqués,

le nombre de cycles effectués, etc.

Cette périodicité d’intervention est déterminée à partir de la mise en service ou

après une révision complète ou partielle.

Cette méthode nécessite de connaître :

o Le comportement du matériel

o Les modes de dégradation

o Le temps moyen de bon fonctionnement entre 2 avaries

Remarque : de plus en plus, les interventions de la maintenance systématique se font

par échanges standards.

Cas d’application :

o Équipements soumis à une législation en vigueur (sécurité réglementée) : appareils

de levage, extincteurs, réservoirs sous pression, convoyeurs, ascenseurs, monte-

charge, etc.

o Équipements dont la pane risque de provoquer des accidents graves : tous les

matériels assurant le transport en commun des personnes, avions, trains, etc.

o Équipement ayant un coût de défaillance élevé : éléments d’une chaîne de

production automatisée, processus fonctionnant en continu (industries chimiques ou

métallurgiques).

o Équipements dont les dépenses de fonctionnement deviennent anormalement

élevées au cours de leur temps de service : consommation excessive d’énergie,

éclairage par lampes usagées, allumage et carburation déréglés (moteurs thermiques),

etc.

2.5. La maintenance préventive conditionnelle :


Page 18

Maintenance préventive subordonnée à un type d’événement prédéterminé (auto

diagnostic, information d’un capteur, mesure d’une usure, etc.).

Remarque : la maintenance conditionnelle est donc une maintenance dépendante de

l’expérience et faisant intervenir des informations recueillies en temps réel.

On l’appelle aussi maintenance prédictive (terme non normalisé).

La maintenance préventive conditionnelle se caractérise par la mise en évidence

des points faibles. Suivant le cas, il est souhaitable de les mettre sous surveillance et, à

partir de là, de décider d’une intervention lorsqu’un certain seuil est atteint. Mais les

contrôles demeurent systématiques et font partie des moyens de contrôle non

destructifs.

Tous les matériels sont concernés. Cette maintenance préventive conditionnelle se

fait par des mesures pertinentes sur le matériel en fonctionnement.

Les paramètres mesurés peuvent porter sur :

o Le niveau et la qualité de l’huile

o Les températures et les pressions

o La tension et l’intensité des matériels électriques

o Les vibrations et les jeux mécanique

o Etc.

Certaines méthodes comme l’analyse vibratoire, l’analyse d’huile, ... sont très

riches quant aux informations recueillies. Leur compréhension autorise la prise à bon

escient, de décisions qui sont à la base d’une maintenance préventive conditionnelle.

2.6. LES OPÉRATIONS DE MAINTENANCE :

On ne montre ici que les opérations essentielles. Pour le reste, on se réfère à la norme

(NF X 60-010).

2.6.1. Les opérations de maintenance corrective :

2.6.1.1. Le dépannage :

Action sur un bien en panne, en vue de le remettre en état de fonctionnement.

Compte tenu de l’objectif, une action de dépannage peut s’accommoder de résultats

provisoires (maintenance palliative) avec des conditions de réalisation hors règles de


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procédures, de coûts et de qualité, et dans ce cas sera suivie de la réparation.

Le dépannage n’a pas de conditions d’applications particulières. La connaissance

du comportement du matériel et des modes de dégradation sont à la base d’un bon

diagnostic et permettent souvent de gagner du temps.

Souvent, les opérations de dépannage sont de courtes durées mais peuvent être

nombreuses. De ce fait, les services de maintenance soucieux d’abaisser leurs

dépenses tentent d’organiser les actions de dépannage. Certains indicateurs de

maintenance (pour en mesurer son efficacité) prennent en compte le problème du

dépannage. Ainsi, le dépannage peut être appliqué par exemple sur des équipements

fonctionnant en continu dont les impératifs de production interdisent toute visite ou

intervention à l’arrêt.

2.6.1.2. La réparation :

Intervention définitive et limitée de maintenance corrective après panne ou

défaillance.

L’application de la réparation peut être décidée soit immédiatement à la suite d’un

incident ou d’une défaillance, soit après un dépannage, soit après une visite de

maintenance préventive conditionnelle ou systématique.

Remarque : la réparation correspond à une action définitive. L’équipement réparé doit

assurer les performances pour lesquelles il a été conçu.

Tous les équipements sont concernés.

2.6.2. Les opérations de maintenance préventive :

2.6.2.1. Les inspections :

Cette partie représente le cas le plus utilisé dans le présent mémoire. Ces activités de

surveillance consistant à relever périodiquement des anomalies et exécuter des

réglages simples ne nécessitant pas d’outillage spécifique, ni d’arrêt de l’outil de

production ou des équipements.

2.6.2.2. Les visites:

Opérations de surveillance qui, dans le cadre de la maintenance préventive

systématique, s’opèrent selon une périodicité déterminée. Ces interventions

correspondent à une liste d’opérations définies préalablement qui peuvent entraîner

des démontages d’organes et une immobilisation du matériel. Une visite peut


Page 20

entraîner une action de maintenance corrective.

2.6.2.3. Les contrôles:

Vérifications de conformité par rapport à des données préétablies suivies d’un

jugement. Le contrôle peut :

o Comporter une activité d’information

o Inclure une décision : acceptation, rejet, ajournement

o Déboucher comme les visites sur des opérations de maintenance corrective.

Pour le cas de l’aviation les organismes internationaux et de la sécurité imposent des

conditions de contrôle strictes.

2.6.2.4. Les opérations de surveillance (contrôles, visites, inspections) :

Sont nécessaires pour maîtriser l’évolution de l’état réel du bien. Elles sont effectuées

de manière continue ou à des intervalles prédéterminés ou non, calculés sur le temps

ou le nombre d’unités d’usage. Le cas des avions c’est le nombre d’heures de vol et le

nombre de cycles.

2.7. LES 5 NIVEAUX DE MAINTENANCE :

1er Niveau :

Réglages simples prévus par le constructeur au moyen d'éléments accessibles sans

aucun démontage ou ouverture de l'équipement, ou échanges d'éléments

consommables accessibles en toute sécurité, tels que voyants ou certains fusibles, etc.

Commentaire : Ce type d'intervention peut être effectué par l'exploitant du bien,

sur place, sans outillage et à l'aide des instructions d'utilisation. Le stock de pièces

consommables nécessaires est très faible.

2ème Niveau :

Dépannages par échange standard des éléments prévus à cet effet et opérations

mineures de maintenance préventive, telles que graissage ou contrôle de bon

fonctionnement

Commentaire : Ce type d'intervention peut être effectué par un technicien habilité

de qualification moyenne, sur place, avec l'outillage portable défini par les

instructions de maintenance, et à l'aide de ces mêmes instructions.

On peut se procurer les pièces de rechange transportables nécessaires sans délai et à


Page 21

proximité immédiate du lieu d'exploitation.

Note : Un technicien est habilité lorsqu'il a reçu une formation lui permettant de

travailler en sécurité sur une machine présentant certains risques potentiels, et est

désigné pour l'exécution des travaux qui lui sont confiés, compte tenu de ses

connaissances et de ses aptitudes.

3ème Niveau :

Identification et diagnostic des pannes, réparations par échange de composants ou

d'éléments fonctionnels, réparations mécaniques mineures, et toutes opérations

courantes de maintenance préventive telles que réglage général ou réalignement des

appareils de mesure.

Commentaire : Ce type d'intervention peut être effectué par un technicien

spécialisé, sur place ou dans le local de maintenance, à l'aide de l'outillage prévu dans

les instructions de maintenance ainsi que des appareils de mesure et de réglage, et

éventuellement des bancs d'essais et de contrôle des équipements et en utilisant

l'ensemble de la documentation nécessaire à la maintenance du bien ainsi que les

pièces approvisionnées par le magasin.

4ème Niveau :

Tous les travaux importants de maintenance corrective ou préventive à l'exception

de la rénovation et de la reconstruction. Ce niveau comprend aussi le réglage des

appareils de mesure utilisés pour la maintenance, et éventuellement la vérification des

étalons de travail par les organismes spécialisés.

Commentaire : Ce type d'intervention peut être effectué par une équipe

comprenant un encadrement technique très spécialisé, dans un atelier spécialisé doté

d'un outillage général (moyens mécaniques, de câblage, de nettoyage, etc.) et

éventuellement des bancs de mesure et des étalons de travail nécessaires, à l'aide de

toutes documentations générales ou particulières.

5ème Niveau :

Rénovation, reconstruction ou exécution des réparations importantes confiées à un

atelier central ou à une unité extérieure.

Commentaire : par définition, ce type de travail est donc effectué par le

constructeur, ou par le reconstructeur, avec des moyens définis par le constructeur et

donc proches de la fabrication.


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2.8. Maintenance aéronautique :

La maintenance aéronautique met en jeu d'une part les compagnies aériennes,

lesquelles ont, outre la responsabilité du service aérien, celle de la maintenance et de

la réparation de leurs appareils, d'autre part les constructeurs aéronautiques, lesquels

leur fournissent avec leurs appareils un jeu complet d’informations et de méthodes de

maintenance et de réparation de ces appareils. Les constructeurs (Boeing et Airbus,

et les autres) imposent aux compagnies des visites techniques régulières obligatoires,

baptisées A, B, C et D, correspondant à un nombre donné d’heures de vol ou à une

durée de vie estimée d’un appareil donné. Ces visites de maintenance des

avions s’effectuent selon un rythme déterminé par les constructeurs.

2.9. Les quatre types de visite :

Les opérations de maintenance et de réparation varient selon le modèle ou la famille

de modèles. Plus la lettre n’est élevée, plus la durée entre deux visites est grande1.

Aux quatre types de visite on ajoute parfois la visite dite de pré-vol, effectuée par le

commandant ou le copilote avant le vol pour voir s'il n'y a pas de dégâts visibles

extérieurement. En anglais on parle de Daily check (« visite quotidienne ») mais dans

les faits elle a besoin d'être effectuée non pas quotidiennement mais au bout de 24 à

60 heures de vol.

Visite de type A :

Cette opération (en anglais A-check) intervient environ tous les mois ou toutes les 500

heures de vol. Elle est effectuée généralement en une nuit dans une enceinte de

l'aéroport. L’occurrence de la visite varie selon le type d'aéronef, le nombre de cycles

(1 décollage et 1 atterrissage), ou le nombre d'heures de vol depuis la dernière visite1.

La cabine est vérifiée minutieusement et on procède aux changements d'huile et au

contrôle des filtres.

Visite de type B :

Cette opération (en anglais B-check) se fait environ tous les 3 mois. La visite est

généralement effectuée en une nuit dans une enceinte de l'aéroport. Tous les systèmes,

comme les équipements de secours et les blocs de navigation, sont examinés. La visite

de type B tend à être abandonnée au profit de celle de type A ou de celle de type C.

Visite de type C :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Boeing

http://fr.wikipedia.org/wiki/Airbus

http://fr.wikipedia.org/wiki/Visites_de_maintenance_des_avions#cite_note-PIPAME-1



Page 23

Cette opération (en anglais C-check) se fait environ tous les 12-18 mois ou en

fonction d’un nombre précis d'heures de vol effectives défini par le constructeur.

Cette visite dure une semaine. L'appareil étant mis hors service, il faut beaucoup

d'espace, le plus souvent un hangar de maintenance1. La structure entière de l'avion

est passée au peigne fin. La carlingue est passée aux ultrasons pour déceler

d'éventuelles fissures. Les pièces importantes du moteur sont vérifiées ainsi que les

câblages. Tous les instruments de l'habitacle doivent fonctionner parfaitement3.

Visite de type D :

Cette opération (en anglais D-check) est également connue sous le nom de « grande

visite » (en anglais overhaul check) ou de « visite de maintenance lourde » (en

anglais heavy maintenance check). Elle s’effectue environ tous les 4-5 ans. Elle

nécessite plus de temps et d’espace que les autres types et doit être exécutée dans un

hangar de maintenance. Elle dure au minimum 2 semaines, parfois jusqu’à 2 ou 3

mois en fonction du type d’appareil, de son âge et du nombre d’heures de vol. Les

compagnies en profitent généralement pour installer les dernières améliorations

apportées par les constructeurs. L’appareil est alors immobilisé au sol pour une

longue période, au cours de laquelle tous ses composants sont inspectés et réparés si

nécessaire. Une visite de type D de gros porteur comprend généralement l’exécution

de quelque 10 000 à 15 000 tâches complexes, précises, et rigoureusement

réglementées. L’appareil est désossé complètement pour contrôler systématiquement

tous ses organes, y compris la moindre parcelle de sa structure. Cette visite coûte

plusieurs millions d'euros.

Conclusion :

Nous pouvons conclure que les méthodes et techniques de maintenance (du niveau 1

au niveau 5) vus précedement sont appliquées d’une manière spécifique pour le cas de

l’aviation et se divisent en quatre types de visites (A,B,C et D).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Hangar


http://fr.wikipedia.org/wiki/Visites_de_maintenance_des_avions#cite_note-EADSvisites-3

http://fr.wikipedia.org/wiki/Avion_de_transport

Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B

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CHAPITRE03 : Présentation du turboréacteur CFM56-7B

Dans ce chapitre nous présentons le turboréacteur CFM56-7B qui sera l’objet de cette étude

.nous exposons ces éléments.

3.1. Description du moteur :

L’atelier prend en charge le moteur le plus utilisé actuellement par la compagnie, les travaux

effectuer dans cette atelier peuvent aller jusqu’au MODULAIRE, c'est-à-dire la

décomposition du moteur en modules.

Fig.3-1 : moteur CFM 56-7B

3.1.2. Historique du moteur CFM56-7B :

Le CFM 56-7B est le fruit de la filiale CFMI, ce dernier est issu de l’alliance des deux grands

constructeurs : l’American GE (Général Electrique) et le français SNECMA.

La société à débuter son programme CFM en 1978, et l’acronyme veut dire COMPRESSEUR

FAN MOTEUR.

Le moteur CFM 56-7B est certifié en 1996 sur le 737-800 NG, il occupe actuellement près de

59% des ventes sur le marché mondial.

3.1.3 Les Caractéristiques techniques du moteur :

Le CFM 56 -7B est un turboréacteur de nouvelle génération (NG), double flux, à double

attelage, et à haut taux de dilution, c’est un moteur ‘’on condition maintenance’’ indépendant

des potentiels prédéterminer, basé sur une conception modulaire dont la partie froide (fan &

booster, LPT) est construite par SNECMA et la partie chaude (HPC, CHAMBRE et HPT) est


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construite par GE. Le moteur peut fournir plusieurs poussées allant de 19500 jusqu'à 27300

LBS.

3.2. Le turboréacteur :

Le turboréacteur est un système de propulsion

essentiellement utilisé pour les avions. C’est une

turbomachine produisant une poussée par

réaction (figure 3.2).

Fig.3-2 : Turboréacteur

3.2.1 Principe de fonctionnement :

Le réacteur à turbo fan est une version améliorée du turboréacteur. Dans ce type de

moteur, seul1/6 de l’air utilisé passe dans le réacteur ; les 5/6 restants sont comprimés

uniquement dans le premier compresseur avant d’être expulsés (figure 3.3).

Des vitesses différentes de rotation sont requises pour les parties du réacteur à haute et à

basse pression. On obtient cette différence en utilisant deux combinaisons séparées

turbine-compresseur, qui fonctionne avec deux poussées concentriques. Un étage de

turbine à haute pression commande les neuf sections de compresseur à haute pression

montée sur l'arbre extérieur. Quatre étages de turbine fournissent l'énergie pour l’étage Fan

(figure 3.3).

Fig. 3-3 : Principe de fonctionnement d’un Turboréacteur

http://www.techno-science.net/definition/Poussee.html

http://www.techno-science.net/definition/Poussee.html


Page 26

3.2.2. Principales composantes du turboréacteur :

Un turboréacteur est composé principalement des parties suivantes :

Compresseurs : deux types

- Un compresseur à basse pression composé de :

- Un étage Fan

- et 4 étages LPC

Un compresseur à haute pression à 9étages HPC (high pression compresser)

Chambre de combustion :

Annulaire SAC (simple) ou DAC (duelle et optionnelle)

Turbine :

- Turbine à haute pression HPT à 1 étage (High pressure turbine)

- Turbine à basse pression LPT à 4 étages (Low pressure turbine)

Les composants objet de ce mémoire sont les ailettes FAN qu’on appelle aussi ventilateur

(soufflante) et les aubes du compresseur HP. Par conséquent, nous avons

intentionnellement accordée une attention particulière à ces composants dans ce qui suit

3.2.3. L’étage Fan :

L’étage Fan (figure3.4) est un élément constitutif d'un turboréacteur à double flux. C'est celui

que voit un observateur placé devant le moteur. Située en avant du compresseur, il est entraîné

par la turbine et brasse l'air ambiant pour le diriger vers l'arrière et créer la poussée. Cette

masse d'air est en partie absorbée par le compresseur, le reste formant un écoulement d'air

froid cylindrique enveloppant le moteur.

Fig. 3-4 :l’avant d’un réacteur

http://fr.academic.ru/dic.nsf/frwiki/1668155





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Ailettes FAN :

Les ailettes Fan (figure 3.5). Ce sont des ailettes de grande dimension (même diamètre

que celui du réacteur) se trouvant dans la soufflante, elles

travaillent dans des conditions soumises à des gradients de

température et de pression, a des conditions standards

(H=0, T=15°C, P=1 atmosphère, M=0) on a :

- A l’entrée du Fan : T=288°K, et P=14,406 PSI

- Et a la sortie : T= 320°K, et P= 20,2272 PSI

- Un taux de compression dans le Fan 𝑇𝐹∗=

1,376

C’est pour cela qu’elles sont réalisé avec un superalliage

à base de titane le (Ti6AlV) qui leurs permettra d’avoir

une meilleur résistance au fluage, et à la corrosion, et

donc une durée de vie plus longue Ci-dessous un schéma

représentant l’emplacement des ailettes dans le réacteur .

Fig. 3-6 :Emplacement des ailettes FAN

Ces ailettes sont fixées sur l’arbre gràce a leurs pieds (figure 3.5), qui a la forme d’un

sapin, qui lui permet de transmettre de gros efforts à l’aube soumise à une force centrifuge

violente. Ces ailettes sont solidaires, le démontage par exemple de la seconde ailette nécessite

le démontage également de la première et la troisième ailette. Par ailleurs, un espace inter-

ailettes est prévu, afin de compenser l’expansion thermique.

Fig. 3-5 : Ailette Fan


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Ces ailettes sont fixées sur l’arbre gràce a leurs pieds (figure 3.7), qui a la forme d’un

sapin, qui lui permet de transmettre de gros efforts à l’aube soumise à une force centrifuge

violente. Ces ailettes sont solidaires, le démontage par exemple de la seconde ailette nécessite

le démontage également de la première et la troisième ailette. Par ailleurs, un espace inter-

ailettes est prévu, afin de compenser l’expansion thermique.

Fig. 3-7 : Pied ailette FAN

3.3. Compresseurs :

Le compresseur est constitué de plusieurs étages comportant des éléments en rotation et

des éléments statiques (figure 3.7).

Fig. 3-8 : Compresseur Fig. 3-9 : Ailette compresseur

On appelle un étage, un ensemble rotor et stator portant des aubes (figure 3.9). La partie

tournante accélèrel'écoulement du fluide grâce à l'énergie transmise par l'arbre de

transmission. La partie stator transforme l'énergie cinétique en pression via une détente due à


Page 29

la forme du stator. La section entre le rotor et le carter du compresseur diminue pour

maintenir un flux dans le sens axial du moteur.

Afin de répartir les charges, et augmenter le rendement de compression, l’utilisation

d'aubes profilées est nécessaire. Le profil des aubes est optimisé pour respecter le domaine

d'utilisation de l'étage du compresseur (figure 3.10)

Depuis que les aubes compresseur HP d’air Algérie ont connu une importante forme

d’érosion le constructeur a réalisé un revêtement spécifique pour ces ailettes au carbure de

tungstène déposé en PVD sur la partie supérieur de l’ailette, qui était censé prévenir cet

endommagement. (Figure 3.11)

Fig. 3-10 :Profil des ailettes Fig. 3-11 :Revêtement des ailettes

3.3.1 Sollicitations sur les ailettes :

Ces ailettes sont soumises à plusieurs sollicitations comme leurs vitesse de rotation, la

vitesse des fluides (figure 3.12), ainsi que la pression et la température (augmentation ou

diminution). (Figure 3.13)


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Fig.3-12 : Profil de la distribution des vitesses

Fig. 3-13 : Distribution des températures et pressions dans le Turboréacteur

3.3.2Compresseur basse pression :

Le compresseur basse pression est un compresseur de trois étages axial et entraîné par une

turbine axiale indépendante. Les composants du rotor sont trois rotors de lame intégrés axiaux

(IBR) (1er, 2e et 3e étape) tout en alliage de titane. Les CCRI sont conçus pour être résistants

aux FOD.

Le compresseur basse pression donne les trois premières étapes de la compression à la masse

d'air traversant le moteur.


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Le compresseur axial à trois étages tourne dans le sens antihoraire (lors de l'affichage de

l'arrière).

Fig. 3-14 : Compresseur

basse pression

3.3.3. Compresseur haute pression (HPC) :

Le compresseur HP est compose de9 étages, il permet d’augmenter la pression vannant du

LPC et le renvoie ver la chambre de combustion. D’autre part Le compresseur HP permet de

fournir l’air pressurise par soutirage pour le système pneumatique ainsi que le système d’air

pour le contrôle du compresseur contre le pompage et le contrôle de jeu.

3.4. Les chambres de combustion :

La chambre de combustion est destinée a chauffer l’air qui sort du dernier étage du

compresseur HP afin de lui apporter l’énergie nécessaire a faire mouvoir la ou les turbines et

à donner suffisamment de poussée à la tuyère . Cet

apport de chaleur se fait par la combustion de l’oxygène

de l’air avec un carburant, du kérosène (hydrocarbure) en

l’occurrence. Elle doit être la plus complète

possible et la répartition des températures dans

les gaz la plus homogène possible.

La chambre de combustion située entre le

compresseur HP et la turbine HP est constituée d’un tube

a flamme ou foyer (généralement) en forme de tore.

Celui-ci est enferme dans un carter , également de

forme torique.

Fig. 3-15 : chambres de combustion


Page 32

3.4.1. Principe de fonctionnement :

Il est bien évident que le principe de fonctionnement varie d'un constructeur à un autre et

même d'un réacteur à un autre chez le même constructeur. L'air qui pénètre dans la chambre

de combustion se répartit en plusieurs circuits.

Une partie rentre directement dans le tube à flammes et dans l'injecteur pour contribuer à la

combustion. Une autre partie contourne le tube à flammes et sert à la fois pour refroidir les

parois et pour diluer et mélanger l'écoulement de l'air dans le foyer, (voir fig.3.16).

A la mise en rotation du réacteur le mélange de l'air provenant du compresseur et du carburant

injecté par la pompe est enflammé par une bougie (allumeur). Après avoir atteint son régime

d'autonomie l'allumage de la bougie est coupé et la flamme s'auto- entretient.

Fig. 3-16 : Principe de fonctionnement d’une chambre de combustion

On peut considérer qu'une chambre de combustion peut être partagée en trois zones : une zone

primaire, une zone secondaire et une zone de dilution.

La température varie aux alentours de 2000°C dans la zone du primaire pour diminuer aux

environs de 1200°C à la sortie de la chambre.

Ces températures élevées nécessitent un refroidissement des parois de la chambre (voir ci-

dessus Principe de refroidissement) (fig.3.17). Celui-ci est obtenu par de l'air sortant du

compresseur à environ 500°C.


Page 33

Fig. 3-17 :différente zonesde la chambre de combustion

3.5. La turbine :

Elle comporte quatre étages de turbine axiale ;

un étage haut pression pour l'entraînement du compresseur

HP.

Trois étages bas pression solidaires les uns des autres pour

l'entraînement du compresseur BP et la soufflante.

Fig. 3-18 : turbine

3.5.1. Turbine HP :

Fig. 3-19 :ailette turbine


Page 34

Le rotor de turbine HP est constitué par un disque et un arbre, en une seule pièce, en acier.

Les aubes de turbine sont fixées par des racines en «sapin » à la périphérie du disque et sont

immobilisées, axialement chacune par rivet. Elles sont pourvues de plateformes à leurs

extrémités extérieures. Les plateformes, côte à côte, constituent un anneau qui diminue les

pertes et donne plus de rigidité à l'ensemble.

Les aubages du stator HP sont retenus par des vis à leurs deux extrémités Sur le carter de

turbine HP et sur un support fixé à l'arrière du carter intérieur des chambres de combustion.

3.5.2. Turbine BP :

Le rotor de turbine BP comprend trois disques en acier boulonnés sur une bride à l'arrière d'un

arbre accouplé au compresseur BP. Le disque du 4é,

étage forme

le tourillon arrière de la turbine BP.

Les aubes sont fixées de la même façon que celle de la turbine

HP et elles comportent également des plateformes.

Les aubages des stators ont leurs extrémités intérieures

emboitées dans des couronnes logées entre les disques du rotor,

tandis que les extrémités extérieures sont retenues par des épaulements et encoches du carter

de turbine.

3.6. Endommagement :

En maintenance on s’intéresse au suivie des différents types de dégradations et les

mécanismes d’endommagement et leur évolution dans le temps. Le but reste toujours de les

identifier à temps.

L'endommagement est l'apparition dans un matériau de dommages causés par l'usure ou

une attaque physique ou chimique. Il conduit à une dégradation de ses capacités physiques

pouvant conduire à la rupture ou à une simple usure. Ces endommagements peuvent êtres

soit macroscopique ou microscopique.

Les différents composants d’un réacteur sont soumis à des sollicitations d’ordre

mécanique, thermique, environnemental ou encore la combinaison des trois, qui conduisent à

leur endommagent. Le schéma ci-dessous résume la variété des endommagements que

peuvent subir les différents composants d’un turboréacteur. (Figure 3.20)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau

http://fr.wikipedia.org/wiki/Rupture_(mat%C3%A9riau)


Page 35

Fig. 3-20 : Endommagements des composants réacteurs

3.7. USURE PAR EROSION :

L’usure par érosion résulte de l’enlèvement de matière par un fluide chargé de particules

en contact avec la surface d’un matériau. Elle conduit à la création d’impacts et de rayures sur

les surfaces. Dans les applications mécaniques, ce type d’usure intervient notamment sur les

systèmes soumis à un flux de produits liquides ou pâteux chargés d’abrasif, et circulant à

vitesse élevée

3.7.1. Sollicitations environnementales :


Page 36

Les réacteurs d’avions sont toujours soumis à une certaine quantité de contamination de

l'environnement dans certains secteurs du monde. Ces contaminations sont concentrées

en Afrique du Nord, Moyen-Orient et Chine. En fonction de la situation géographique, le type

d’encrassement peut varier (sable, poussière…), engendrant ainsi différents types et degrés

d’endommagement (figure 3.21).

Fig.1-21 : Différents encrassement dans le monde

3.7.2. Théorie de l’érosion :

Le phénomène d’érosion des matériaux par des particules solides est un processus assez

complexe. Les chocs entre les particules solides et la surface d’un matériau entraînent

l’enlèvement de matière caractérisé par la rupture fragile. Les types et les dimensions des

fissures qui se forment sur la surface, durant l’impact, sont largement étudiés et dépendent de

plusieurs facteurs : forme, masse, vitesse des particules, dureté et ténacité du matériau (figure

3.22).


Page 37

Fig. 3-22 : Types de fissures

Le taux d’érosion dépend du rapport de la dureté de la particule Hp et la dureté du matériau

cible Ht. En effet, les particules possédant une faible dureté, par rapport à la surface à éroder,

causent beaucoup moins d’usure que les particules dures. Le rapport de dureté des particules

et de la cible (Hp/Ht) est appelé l’initiateur de la fissuration. Trois cas de figures sont alors

possibles :

Hp>Ht, le contact particule-cible provoque l’initiation des différents types de fissures. Les

fissures latérales responsables de la formation d’écailles sont générées.

Hp = Ht, le contact est élastique. Les empreintes créées sont plus ou moins profondes, et les

fissures latérales ne sont pas produites et sont moins apparentes.

Hp<Ht, les fissures latérales ne sont pas observables, mais quelques sites d’impact ou

impressions plastiques peuvent se présenter. Les particules fragmentées laissent des

empreintes de poussières au contact de la surface, et sont déviées par un rebondissement due

au choc élastique.

3.7.3. Mécanismes de l'érosion par des particules solides :

En général, on distingue quatre mécanismes principaux d'érosion par impact des particules

solides : coupe, fatigue, rupture fragile et fusion. Stachowiak et Batchelor (1993) ont suggéré

les mécanismes possibles de l'érosion par impact des particules solides : érosion

Abrasive, fatigue de surface, rupture fragile, déformation ductile, fusion de surface, érosion

macroscopique et érosion atomique. La figure I.24 montre la hiérarchie de ces processus.


Page 38

Fig. 3-23 : Organigramme représentant la hiérarchie des mécanismes d’érosion

3.8. Généralités sur les FOD :

Le risque d’une collision avec un oiseau ou un mammifère est particulièrement élevé

lorsqu’un aéronef évolue au sol ou vole à basse altitude. L’avion est particulièrement exposé

au moment du décollage et en montée comme ce fut le cas à Calgary .

Les données les plus récentes présentées indiquent qu’en moyenne, le nez, les ailes et le

moteur sont les points de l’aéronef les plus fréquemment frappés.

Coupe

Erosion par des particules solides

Fatigue Rupture

fragile

Fusion

Pénétratio

n

Déformation

plastique a la

rupture

Rupture

cyclique

Rupture non

cyclique

Etat non

fluide

Action de séparation du matériau

Mécanisms

d’érosion


Page 39

3.8.1. Coûts des dommages causés par les impacts de la faune :

• Taille et poids de l’oiseau.

• Vitesse de l’aéronef.

• Type de réacteur.

• Diamètre de l’entrée d’air.

• Réglage de puissance du moteur.

• Emplacement exact de l’impact sur l’aéronef.

La vitesse d’impact est égale à la vitesse de

l’aéronef.

L’angle d’impact est de 90 degrés.

La forme de l’oiseau est sphérique.

L’oiseau est déformé de la moitié de sa taille à

l’impact.

La surface d’impact de l’aéronef ne se déforme

pas.

La surface d’impact de l’aéronef est plate.


Page 40

3.9. Inspection Endoscopique :

Dans cette partie on exposera les différentes étapes d’inspection par endoscopie des

éléments du turboréacteur. L’application concernée par cette étude étant le compresseur.

3.9.1.. Définition :

L’inspection endoscopique est habituellement une procédure de dépannage effectuée pour

déterminer les raisons de la détérioration de la performance, afin de déterminer la zone à

inspecter par l’endoscope. Cette inspection des zones spécifiques peut également être

requise par le programme d'entretien.

3.9.2Védéoscope utilisée à tassili Airlines :

De marque Olympus, référence IPLEX LX/LTde dimensions réduites (largeur 227 mm et

hauteur 189 mm), il possède un écran de 6,5

pouces qui surprend par son exceptionnelle

visibilité, que l'instrument soit tenu à bout de

bras ou posé sur un plan de travail. Avec une

épaisseur inférieure à 100 mm, y compris la

poignée/ support pivotante, les IPLEX LX et LT

peuvent être portés par l'utilisateur, posés sur

l'embase ou montés sur un trépied ou sur un bras articulé pour une exploitation dans

pratiquement tout type d'environnement.


Page 41

3.9.3 Domaines d'inspection a l’endoscope :

Compresseurs :

L'accès pour un endoscope est généralement à travers

l'entrée d'air, un orifice de purge ou spécialement conçu

un port endoscope. Les dernières étapes peuvent souvent être accessibles par le biais

d'un port de l'allumeur. Bords avant et arrière des aubes de compresseur et des aubes

de guidage sont vérifiées pour les dommages étrangers d'objet (FOD) et de l'érosion.

Inspection endoscopique des ailettes du compresseur haute pression (HPC) :

Les deux figures 1 et 2 montres le nombre d’ailettes de chaque étage pour les

différentes parties du réacteur.

Fig.3.21. différente configuration des aubes


Page 42

la nomenclature les étages nombre d'aillâtes

Ventilation et fan 1 24

2 74

3 78

4 74

1 38

2 53

3 60

compresseur haute

pression 4

68

5 75

6 82

7 82

8 80

9 76

turbine haute pression 1 80

2 76

1 162

turbine basse pression 2 150

3 150

4 134

1 154

Compresseur basse pression 2 134

3 136

4 138

Fig.3.22. nombre d’ailettes pour chaque étage


Page 43

À moins d'indication contraire, toutes les limites de dommages pour les ailettes du

compresseur haute pression (HPC) sont les mêmes pour les différentes configurations des

aubes. (FIGURE 3.22).

L’inspection des différents éléments obéissent au respect strict des normes et recommandation du

constructeur. Elle dépend de la longueur de la fissure, de son orientation, de sa zone, du

numéro d’étage et du nombre d’ailettes concernées par l’endommagement.

Les Fissures dans les étages 1, 2,3 et 4 ne sont pas réparables sauf si elles répondent aux

conditions suivantes :

1) – Les longueurs des fissures radiales à l'intérieur compris entre 0.25 et 0,30 pouce

(6,4 mm - 7.6mm) du bord d'attaque ou de fuite sont utilisables ;

a) Une extension de service maximum de 10 cycles ou 25 heures est autorisées si les dégâts

sont plus de 0.25 pouce (6.4mm), mais inférieure à 0,40 pouce (10,2 mm) en longueur.

b) Si vous trouvez des dommages qui est plus que les limites, effectuer une réparation des

ailettes du rotor.

2) Tout longueur de fissures de pointe radiales plus de 0,30 pouce (7.6mm) de la tête ou

du bord de fuite, jusqu'à 0,10 pouce (2,5 mm) de longueur sont utilisables.

3) Les longueurs des fissures du sens de la corde jusqu'à 0.30 inch (7.6mm) de la pointe, et

jusqu'à 0,20 inch (5.1mm) de longueur sont utilisables ;

a) Une extension de service maximale de 10 cycles ou 25 heures est autorisée si la

Les dégâts sont plus de 0,20 pouce (5,1 mm), mais inférieure à 0,30 pouce (7,6 mm) dans la

longueur.

b) Si vous trouvez des dommages qui est plus que les limites, effectuer des réparations de ces

ailettes.


Page 44

FIG.3- 23 : limitations pour inspection endoscopiques des ailettes de la compresseur haute

pression

Les fissures dans les étages 5-9 ne sont pas réparables sauf si elles répondent aux conditions

suivantes :

1) Jusqu'à 25 ailettes à travers les étages 5 a 9 peuvent avoir des fissures de pointe radiales

qui ne sont pas plus de 0,20 pouce (5.1mm) à partir du bord d'attaque ou de fuite.

a) Les fissures de 0.15inch (3.8mm) de longueur sont utilisables.

b) Une extension de service maximum de 10 cycles ou 25 heures est autorisée si les dégâts

sont plus de 0.15inch (3,8 mm), mais inférieure à 0.20 inch (5,1mm) et une longueur

inférieure à 20% à chaque étage.


Page 45

c) Si vous trouvez des dommages qui est plus que les limites, effectuer la réparation des

aubes.

d) les fissures de pointe Radial plus de 0,20 pouces (5.1mm) de l'avant ou arrière du bord ne

sont pas utilisables.

2) Jusqu'à 25 ailettes à travers les étages 5 a 9 peuvent avoir des fissures au sens de la corde

mais ne dépasse pas 0,20 pouce (5.1mm) de la pointe.

a) Les fissures peuvent être jusqu'à 0.15inch (3.8mm) de long sont réparable.

b) Une extension de service maximale de 10 cycles ou 25 heures est autorisée si les

dommages sont plus que 0.15inch (3.8mm), mais inférieure à 0.20 inch (5.1mm) de longueur.

c) Si les dommages sont plus que les limites, effectuer des réparations.

Chambre de combustion :

Boîtes de brûleur sont vérifiées pour les fissures et les défauts d'alignement. Buses

à combustible et d'autres parties, y compris les persiennes sont vérifiées pour la


Page 46

cokéfaction excessive, la fissuration et la déformation. L'accès est généralement

par le biais et le port de l'allumeur.

Section Turbine :

Les turbines d'aéronefs sont soumises à des dommages

ingérés des corps étrangers (FOD), la corrosion, l'érosion, la

dégradation thermique, la fissuration et la distorsion. Étant

donné que les parties qui sont les plus vulnérables aux

dommages ne sont pas facilement disponibles pour une inspection visuelle sans aide, la

seule méthode disponible pour déterminer l'état d'une turbine est l'utilisation d'un vidéo

scope, endoscope ou fibroscope.

Inspections endoscopiques des Turbines aident à maintenir la fiabilité de la turbine à gaz

d'aéronef. Cela signifie commercial, militaire

et l'aviation d'affaires plus de sécurité et plus

de temps qu'un moteur peut fonctionner sur

l'aile sans coûteuse et longue larme

consommation vers le bas et l'entretien inutile.

Aujourd'hui, de nombreuses inspections

turbine d'avion endoscopiques sont mandatés

par les fabricants.


Page 47

3.10. Cas déposes moteurs chez Tassili Airlines :

Nous exposons ci-dessous un tableau récapitulant l’historique et les cas des causes de

dépôt des moteurs Q400 en fonction du nombre d’heures de vol.

A - MOTEURS Q400 :

référence

Numéro de

série avion POSITION Motif de dépose

Nombre d’heures

PW150A PCE-

FA0396 7T-VCN N°2

Paramètres hors

tolérance à cause de

détérioration ailettes

compresseurs

1449 H et 31MIN

PW150A PCE-

FA0385 7T-VCM N°2

Paramètres hors



compresseurs

1837H et 35MIN

PW150A PCE-

FA0394 7T-VCN N°1

Paramètres hors



compresseurs

2580 H

PW150A PCE-

FA0379 7T-VCL N°1

Paramètres hors



compresseurs

3279H et 53MIN

PW150A PCE-

FA0405 7T-VCO N°2

Paramètres hors



compresseurs

2370H et 20MIN

PW150A PCE-

FA0384 7T-VCM N°1

Paramètres hors



compresseurs

2150H et 10MIN

PW150A PCE-

FA0404 7T-VCM N°2

Paramètres hors



compresseurs

338H et 30 MIN

PW150A PCE-

FA0380 7T-VCL N°2

Paramètres hors



compresseurs

2840 H

PW150A PCE-

FA0549 7T-VCN N°2

Paramètres hors



compresseurs

+turbines

3279H et 53MIN


Page 48

B- Moteur Boeing 737-800NG :

référence Numéro de série avion POSITION Motif de

dépose

Nombre

d’heures

CFM56-7B 804761 7T-VCA N°1

F.O.D

Détérioration

de deux

ailettes du

FAN

954.17 H

Conclusion :

D’après les informations recueilles sur place on a constaté que l’environnement saharien

(sable) joue un rôle agressif sur les compresseurs. Le cas du PW150A qui 1449 H et 31MIN

est considéré très court par rapport à

Alors que pour une détérioration par FOD le temps est aléatoire.

Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)

Page 49

Chapitre 04 : Généralités sur le contrôle non destructif (CND)

Le CND étant l’outil essentiel de diagnostique, pour cela on a consacré un chapitre à part pour

exposer les différents contrôles et appareils associés, notamment ceux dont dispose la

compagnie TAL

4.1. Introduction :

L’histoire du Le Contrôle Non Destructif (CND) a commencé à la fin du XIX siècle, avec

la physique moderne, mais c’est à partir de la seconde guerre mondiale que les techniques

de CND ont pris leur essor dans l’industrie, en particulier dans la métallurgie. Vers les

années 1960-1970, le développement des centrales nucléaires et de l’aéronautique

engendré une forte accélération du progrès du CND, et différentes méthodes ont été

mises au point afin de pouvoir remplir les contraintes dues à la nature du défaut

recherché, de la pièce à contrôler (rivetée, soudée, laminée, de forme complexe, ...) et des

conditions dans lesquelles le contrôle doit être effectué (en cours de fabrication, en

recette, en service). Les défauts recherchés peuvent être classés en deux grandes familles

: les défauts surfaciques et les défauts internes. Les défauts surfaciques sont les plus

problématiques sur le plante chnologique. Ils incluent les criques, les fissures, les piqures,

les craquelures pouvant provoquer à terme la rupture de la pièce, ou d’aspect, c’est à-dire

la variation de paramètres géométriques et/ou physiques de la pièce tels que sa rugosité,

son épaisseur, l’homogénéité de la surface, qui rendent la pièce inutilisable.

Le contrôle non destructif a pour but d’évaluer l’intégrité d’une pièce sans la détériorer.

Cette étape du processus industriel est destinée à garantir la sécurité d’utilisation des

piècescontrôlées. Elles jouent aussi un rôle économique non négligeable, dans le sens où

elle permetune gestion optimisée de la maintenance.

Les techniques utilisées dans le C N D sont très variées, le choix d’une entre elle peut

êtreconditionnée par un certain nombre de paramètres dont les principaux sont :

- La nature du matériau a contrôlé (propriétés physique);

- L’information recherchée (détection, mesure, dimensionnement du défaut, …);

- L’environnement du contrôle (nature des perturbations externes,…);

- Le type de contrôle a effectué (pièce mobile, possibilité de contact ou non,…);


Page 50

4.2. Définition :

Le contrôle non destructif (CND) est un ensemble de méthodes qui permettent de caractériser

l'état d'intégrité de structures ou de matériaux, sans les dégrader, soit au cours de la

production, soit en cours d'utilisation, soit dans le cadre de maintenances. On parle aussi

d'essais non destructifs (END) ou d'examens non destructifs.

En ce sens, le contrôle non destructif (CND) apparaît comme un élément majeur du contrôle

de la qualité des produits. Il se différencie de l’instrumentation de laboratoire et industrielle

puisque l’objet est de détecter des hétérogénéités et anomalies plutôt que de mesurer des

paramètres physiques tels que le poids ou les cotes d’une pièce.

4.3. Les objectifs du CND :

Le contrôle non destructif a pour objectif, comme son nom l’indique, de contrôler l’état des

pièces industrielles sans pour autant que les examens correspondants ne puissent nuire à leur

utilisation future. Ceci peut correspondre à deux types de contrôles : l’estimation d’un

paramètre constitutif de la pièce comme par exemple l’épaisseur d’une paroi, la distance à un

objet, les propriétés électromagnétiques constitutives du matériau ; la recherche d’une rupture

de ces paramètres. Cette procédure de contrôle se produit souvent plusieurs fois au cours de la

vie d’une pièce et doit satisfaire au mieux les critères suivants :

1. La rapidité d’exécution :

Il faut que le contrôle soit rapide pour qu’il ne soit pas trop pénalisant à la fois en termes

d’immobilisation physique de chaque pièce.

2. le coût :

Le contrôle qualité représente sur les pièces complexes un coût non négligeable et qui doit

être minimisé dans la mesure du possible.

3. la reproductibilité :

La mesure ne doit pas souffrir des circonstances extérieures : une même pièce contrôlée

plusieurs fois doit toujours donner le même résultat.


Page 51

4. la fiabilité :

Le contrôle doit remplir son cahier des charges, et par exemple détecter tous les défauts qu’il

est censé être capable de détecter.

5. la sensibilité :

La sensibilité est le rapport des variations de la mesure et du mesura de Plus la sensibilité est

grande, plus les petites variations du mesura de sont détectables.

6. la résolution :

La résolution est la plus petite variation de signal pouvant être détecté, par exemple la

dimension du plus petit défaut. Usuellement est défini le pouvoir de résolution, ici la

dimension du plus petit défaut visible.

4.4. PRINCIPES DE DETECTION DES DEFAUTS PAR DIFFERENTES

TECHNIQUES DU CND :

4.4.1. Hétérogénéités et défauts :

En fait, détecter un défaut dans une pièce, c’est physiquement, mettre en évidence

une hétérogénéité de matière, une variation locale de propriété physique ou chimique

préjudiciable au bon emploi de celle-ci. Cela dit, on a l’habitude de classer les défauts en deux

grandes catégories liées à leur emplacement : les défauts de surface, les défauts internes.

Les défauts de surface

Accessibles à l’observation directe mais par toujours visibles à l’œil nu, peuvent se classer en

deux catégories distinctes : les défauts ponctuels et les défauts d’aspect. La première catégorie

(défauts ponctuels) correspond aux défauts les plus nocifs sur le plan technologique, puisqu’il

s’agit des criques, piqûres, fissures, craquelures, généralement aptes à provoquer à terme la

rupture de la pièce, en initiant par exemple des fissures de fatigue. Dans les pièces

métalliques, l’épaisseur de ces fissures est souvent infime (quelques μm) et elles peuvent être


Page 52

nocives dès que leur profondeur dépasse quelques dixièmes de millimètre, ce qui implique

l’emploi pour leur détection de méthodes non destructives sensibles, telles que le ressuage, la

magnétoscopie, les courants de Foucault, les ultrasons. La seconde catégorie correspond aux

défauts d’aspect, c’est-à-dire à des plages dans lesquelles une variation de paramètres

géométriques ou physiques (rugosité, surépaisseur, taches diverses) attire le regard et rend le

produit inutilisable. Ici, le contrôle visuel est possible, mais on cherche à le remplacer par des

contrôles optiques automatiques.

Les défauts internes

Sont des hétérogénéités de natures, de formes, de dimensions extrêmement variées, localisées

dans le volume du corps à contrôler. Leur nomenclature est très étoffée et spécifique à chaque

branche d’activité technologique et industrielle. Dans les industries des métaux, il s’agira de

criques internes, de porosités, de soufflures, d’inclusions diverses susceptibles d’affecter la

santé des pièces moulées, forgées, laminées, soudées. Dans d’autres cas, il s’agira simplement

de la présence d’un corps étranger au sein d’une enceinte ou d’un produit emballé. Ici le

contrôle visuel est généralement exclu d’office et l’on utilisera donc l’un ou l’autre des grands

procédés du CND que sont la radiographie, le sondage ultrasonore, ou encore des techniques

mieux adaptées à certains cas comme l’émission acoustique, l’holographie, l’imagerie

infrarouge, la neutronographie.

4.4.2. Procédure de CND :

L’opération de contrôle non destructif d’un objet ne se borne généralement pas à la

détection d’éventuels défauts. En effet, même si le choix du procédé, de la méthode et du

matériel a été effectué au préalable, il faut envisager toute une procédure ayant les objectifs

suivants : fiabilité de l’examen, reproductibilité, localisation des défauts, identification,

caractérisation de ceux-ci, en particulier par leur taille, classement, présentation visuelle,

décision concernant l’affectation de l’objet, enfin archivage des résultats et des conditions

d’examen.

Ce sont des opérations d’étalonnage, de calibrage, de balayage de la sonde, de

traitement des données qui permettent d’atteindre ces objectifs désormais dans de bonnes

conditions, grâce à l’apport intensif de l’informatique en temps réel.


Page 53

4.4.3. Classement et performances des procédés de CND :

Les procédés de contrôle non destructif résultent de la mise en œuvre des principes et

techniques physiques précédents. Ils sont assez nombreux. On les classe habituellement en

deux familles selon qu’ils favorisent la détection des défauts de surface ou des défauts

internes. Le tableau 1dresse la liste des procédés actuellement utilisés en contrôle industriel et

résume leurs principes et leurs champs d’application spécifiques.

Les performances des procédés de contrôle non destructif résultent à la fois de

considérations théoriques et pratiques.

Types

de procédés

Méthodes

de

contrôle

Principes

physiques

Types de

défauts

Détectés

Domaines

d’applicat

ion

Points

forts

Points

faibles

Optiques

Examen

visuel

directe ou

assisté

Vision

Perturbation

d’une

réflexion

Défauts

débouchant

,

fissure,

criques,

trous

Contrôle

manuel

de tous

produits

à surface

accessible

Souplesse Productivit

é,

fiabilité

Contrôle

laser

Contrôles

automatiques

de bandes

et tôles

Productivit

é

Taux de

fausses

alarmes

Contrôle TV Formation

d’une image

Défauts

d’aspect,

taches

Contrôle

automatique

en

fabrication

des produits

divers

Productivit

é

Défauts

fins

Interféromét

rie

holographiq

ue

Détection de

microdéforma

tions

provoquées

Délaminati

on,

décollemen

ts

Contrôle en

atelier

de parois

non

Contrôle

des

composites

Interprétati

on,

productivit

é


Page 54

métalliques

Thermograp

hie

infrarouge

Cartographie

de

perturbations

thermiques

Délaminati

on,

hétérogénéi

tés

diverses

idem

Contrôle sur

site

Cartographi

e

Caractérisa

tion

des défauts

Ressuage Ressuage Effet de

capillarité

Défauts

fins

débouchant

Contrôle

manuel

de tous

produits

à surface

accessible

Simplicité

Faible coût

Productivit

é,

peu

quantitatif

Flux de fuite

magnétique

Magnétosco

pie

Accumulation

de poudre

Défauts

fins

débouchant

et sous-

cutanés

Produits

ferromagnéti

ques

(aciers)

Sensibilité Réservé

aux aciers

Peu

quantitatif

Détection de

flux

de fuite

Distorsion

d’un flux

magnétique

Défauts

fins

débouchant

Sensibilité

Automatisa

tion

Fragilité

des sondes

Électromagnéti

ques

Courants de

Foucault

Perturbations

d’un courant

Défauts

fins

débouchant

Contrôle en

ligne

et sur

chantier

de tous

produits

métalliques

Sensibilité

Automatisa

tion

Matériaux

non

conducteur

s

Interprétati

on

Potentiel

électrique

Perturbations

d’un courant

Mesure

de

profondeur

de défauts

Tous

produits

conducteurs

Simplicité

Faible coût

Contrôle

manuel

Lent

Hyperfréque

nces

Transmission

ou réflexion

radar

Hétérogéné

ités

diverses

Matériaux

peu

conducteurs

Contrôle

sans

contact

Interprétati

on

du signal

Radiographi

e X

Atténuation

d’un flux

Défauts

internes

Contrôle en

atelier

et sur site de

tous

matériaux

Cartographi

e

Souplesse

de réglage

Protection

Détection

des fissures


Page 55

Rayonnements

ionisants

Radiographi

e γ

Contrôle en

ligne

Fortes

épaisseurs

Profondeur

des défauts

Radioscopie

en temps

réel

Productivit

é

Résolution

limitée

Tomographi

e X

Contrôle de

structures

non

métalliques

Imagerie

en coupe

Coût

Productivit

é

Neutronogra

phie

Corps

hydrogénés

Complète

la

radiographi

e

Équipemen

t

Condition

d’emploi

Diffusion

Compton

Rétrodiffusion Délaminati

ons

Contrôle des

composites

Vibrations

mécaniques

Ultrasons Perturbation

d’une onde

Échographie

Défauts

internes

Défauts

débouchant

s

Contrôle

manuel

ou

automatique

de la

majorité

des

matériaux

Grande

sensibilité

Nombreuse

s

méthodes

d’auscultati

on

Conditions

d’essai

Interprétati

on

des échos

Couplage

Émission

acoustique

Émission

provoquée

par

sollicitation

mécanique

Criques

Fissures

Parois de

gros

récipients

Structures

diverses

Contrôle

global

avec

localisation

des défauts

Interprétati

on

Bruits

parasites

Essais

dynamiques

Perturbations

d’un

amortissement

Mesure de

vitesse

Criques

Fissures

Contrôle de

pièces

moulées

Productivit

é

Qualitatif

Tests

d’étanchéité

Essais

hydrostatiqu

es

Détection de

bulles

Défauts

débouchant

s

dans joints

ou parois,

zone

perméable

Tubes et

enceintes en

tous

matériaux

Grande

étendue

de flux de

fuite

selon la

méthode

Contingenc

es

diverses

selon

la méthode

Tests avec

gaz

traceurs

(halogènes,

hélium)

Détection

chimique


Page 56

Détection

sonore

Bruit

acoustique

Tableau 4-1 : Les procédés de contrôle non destructif

4.5.Différentes techniques du C N D :

4.5.1. Examen visuel :

L’examen visuel est le premier des procédés de contrôle, le plus simple et le plus

général puisque c’est aussi le point final de la majorité des autres procédés non destructifs. En

examen préalable, l’inspection visuelle d’un objet, d’une structure, d’un assemblage tel

qu’une soudure permettra de guider un observateur expérimenté dans la définition d’une autre

technique : choix de l’angle de tir en radiographie, direction de magnétisation, fréquence

ultrasonore.

Fig4–2 : Principe du contrôle visuel

L’examen visuel direct des pièces peut constituer un contrôle suffisant pour la

détection des défauts débouchant en surface et surtout des hétérogénéités locales et

superficielles (taches de différentes natures) constituant des défauts d’aspect rédhibitoires

pour des produits plats du types tôles, tissus, verre, etc. Toutefois l’examen purement visuel

présente des limitations de différentes natures que nous allons examiner et qui justifient

l’éclosion de toute une gamme de procédés de contrôle optique, dont les principaux sont

décrits plus loin.

Des appareils optiques spécifiques ont été développés pour le contrôle non destructif.


Page 57

a) L’endoscope : est un appareil conçu pour pouvoir observer les surfaces non directement

accessibles à l’œil telles que les parois d’un tube ou d’une cavité, d’un alésage ou d’un

trou borgne. Mis au point à l’origine pour les examens liés au diagnostic médical, les

endoscopes classiques à lentilles ont été remplacés par des transmetteurs d’image à fibres

optiques.

L’endoscope se présente sous forme d’un tube ou d’un flexible comportant à une extrémité

une optique de prise de vues et souvent d’éclairage et, à l’autre extrémité, un oculaire

d’observation ; les appareillages utilisés en contrôle non destructif ont un diamètre de l’ordre

du centimètre et une longueur souvent inférieure au mètre, les grands endoscopes pour

l’examen des tubes ayant été éliminés par la miniaturisation des caméras TV.

Fig 4 -3: L’endoscope (IPLEX LX/LT)

b) Le stroboscope : est un appareil d’éclairage délivrant des brefs flashs lumineux à une

cadence soutenue et réglable dans une gamme de plusieurs dizaines de coups par seconde.

Il permet, en contrôle non destructif, l’examen visuel de pièces ou de produits en

mouvement ; c’est ainsi qu’il a longtemps été utilisé pour l’examen de tôles en défilement

dans les aciéries. Son utilisation systématique provoque toutefois une rapide fatigue

visuelle pour les observateurs, aussi cherche-t-on à remplacer ce type de contrôle par des

contrôles automatiques mettant en œuvre les techniques mentionnées plus loin.

Fig4-4 : Le stroboscope


Page 58

c) Télévision :

La télévision apporte une aide précieuse au contrôle visuel ; permettant une

observation à distance, elle complète ou remplace les endoscopes ; couplée à des moyens de

traitement et d’enregistrement des images vidéo, elle permet le contrôle optique automatique.

Le matériel de télévision utilisé en contrôle non destructif est généralement

spécifique, car les performances recherchées ne sont pas les mêmes que celles requises dans

les applications plus banales de la télévision ; ainsi on se contentera d’une transmission par

câble d’une image vidéo en noir et blanc, sans le son. Par contre, on recherchera une caméra

robuste, miniaturisée, télécommandable à distance et surtout possédant des qualités optiques

et une bande passante vidéo bien supérieure à celle du matériel courant.

4.5.2. Ressuage :

Le ressuage consiste à appliquer sur la surface de la pièce à contrôler, préalablement nettoyée

et séchée, un liquide d’imprégnation coloré ou fluorescent. Ce liquide pénètre, par capillarité,

dans les ouvertures des défauts. Après un certain temps correspondant à la pénétration du

liquide d’imprégnation dans les défauts, l’excès de liquide présent à la surface de la pièce est

éliminé par lavage. La surface est ensuite recouverte d’un révélateur qui attire le liquide

d’imprégnation retenu dans les défauts, ce que désigne le terme « ressuage ». Les fissures

contenant du liquide coloré sont rendues visibles par une couche de talc, qu'on applique sur la

pièce à l'aide d'un spray, qui ensuite absorbe le liquide coloré en se teignant.

L'observation, dans ce cas, se fait à l’oeil nue. Les traces colorées indiquent les endroits où il

y a des fissures (figure 4–5).

.

Fig4- 5 : Principe du ressuage


Page 59

4.5.3. Radiographie :

La radiographie industrielle est comparable à la radiographie médicale : elle consiste à faire

traverser par un rayonnement électromagnétique de très courte longueur d’onde, comme les

rayons X ou les rayons γ, la matière à inspecter. Lors de leur passage à l’intérieur de la pièce,

les photons voient leur énergie absorbée totalement ou partiellement par la matière, selon sa

densité. Un film placé derrière la pièce est irradié par les photons qui ont encore suffisamment

d’énergie. Il récupère ainsi le radiogramme, où les zones avec des défauts sont représentées

par une variation de la densité optique (figure 4– 6).

Fig 4-6 : Principe de la radiographie

4.5.4. Contrôle par Ultrasons :

Le contrôle par ultrasons est basé sur la transmission, la réflexion et l'absorption d'une onde

ultrasonore se propageant dans la pièce à contrôler. Le train d'onde émis se réfléchit sur les

défauts puis revient vers le traducteur (qui joue souvent le rôle d'émetteur et de récepteur).

L'interprétation des signaux permet de positionner le défaut et de définir ses dimensions

relatives. Cette méthode présente une résolution spatiale élevée et la possibilité de trouver des

défauts aussi bien dans le volume de la matière qu'en surface. L'étape d'inversion est simple,

du moins pour les pièces géométriquement et matériellement simples. Cette méthode

nécessite d'effectuer un balayage mécanique exhaustif de la pièce.

Il est d'ailleurs souvent nécessaire de contrôler plusieurs surfaces de la pièce pour pouvoir

faire une représentation tridimensionnelle des défauts (figure 4– 7).


Page 60

Fig 4 - 7 : Principe des ultrasons

4.5.5. Flux de fuite magnétique (magnétoscopie) :

Un courant électrique crée un champ magnétique dans un matériau conducteur. Il est alors

possible d'engendrer un champ magnétique en contrôlant la direction du courant électrique

magnétisant.

Le principe est un courant électrique passant à travers un conducteur axial crée un champ

magnétique circonférentiel autour du tube. Les lignes de champ sont toujours perpendiculaires

à la direction du courant qui induit le champ magnétique.

La magnétisation longitudinale le courant électrique passe à travers une bobine, le champ

magnétique est parallèle à l’axe de la bobine. Cette méthode permet la détection de défauts

traverses et circonférentiels.

Les Flux de fuite magnétique sont ensuite généralement visualisés soit à l’aide d’un produit

indicateur porteur de limaille de fer, soit à l’aide d’un film magnétisable (Magnétographie),

soit à l’aide d’appareils de mesure de champ magnétique.

4.6. CND par courant de Foucault :

Ce type de contrôle qui concerna la présente étude, s’effectue en excitant par un champ

magnétique variable la surface d’une pièce métallique. Toute perturbation par un défaut des

courants induits dans la pièce va se traduire par une modification de l’impédance vue aux

bornes du capteur. En agissant sur la fréquence du courant d’excitation et la géométrie des

bobines, plusieurs contrôles peuvent être réalisés.


Page 61

4.6.1. Principe de fonctionnement du CND par courant de Foucault :

Le contrôle par courant de Foucault est l’une des méthodes les plus privilégiées parmi les

méthodes électromagnétiques de CND. Cette méthode ne s’applique qu’aux pièces

électriquement conductrices et s’adapte très bien aux pièces cylindriques (barres, tubes,…).

Le principe de cette méthode consiste à soumettre une pièce à l’action d’un champ

magnétique variable dans le temps à l’aide d’une bobine (excitatrice) parcourue par un

courant électrique variable, ce qui va créer des courants induits dans la pièce à contrôler, la

trajectoire de ces courants sera perturbé soit par la géométrie soit par les caractéristiques

internes de la pièce.

Ces courants vont créer à leur tour un champ magnétique qui va s’opposer au champ initial

d’excitation (loi de Lenz) et le champ résultant sera fonction des paramètres physiques et

géométriques de la cible.

Fig. 4-8principe du CND-CF.

Une mesure directe de ce champ ou d’une de ces grandeurs dérivées (tension,

impédance…etc.) permettra de caractériser la cible. La figure ci-dessous donne un aperçu du

principe figure (4–8).

Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE

Page 62

Chapitre05 : Méthode expérimentale

Dans ce chapitre, nous allons aborder principalement deux volets, objets de notre étude

expérimentale, à savoir le type de pièces étudiées et leurs caractérisations par les différentes

techniques utilisées.

L’objectif de ce chapitre est de détailler les caractéristiques et le principe d’analyse de ces

techniques.

5.1. PIECES ETUDIEES :

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à deux types d’ailettes de réacteurs équipant les

avions de Tassili Airlines, il s’agit :

Ailettes de l’étage Fan compresseur basse pression issue du réacteur CFM56-7B.

Ailettes compresseur HP issues du réacteur CFM56-7B.

Afin de pouvoir les caractérisé nous allons les découper et donc en faire des échantillons selon

les analyse a effectué.

5.1.1Ailettes FAN :

I. Présentation de l’ailette :

II s'agit d'une ailette, présentant une zone de rupture (arrachement de matière), (Figure 5.1),

qui semblerai être du a un choc vu la déformation assez importante de l’ailette au niveau du

bord d’attaque.

Fig. 5.I. (a) Vue globale de l’ailette


Page 63

Fig. 5.I. (b) Vue de la zone de rupture sur

l’ailette.

5.1.2. Préparation des échantillons :

Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation de la forme de rupture

(figure 5.1 (b)), que nous avons découpée pour les caractérisations microstructurales comme

indiqué sur la figure 5.2. Ces échantillons n’ont subi aucune préparation au préalable (ni

polissage ni attaque chimique).

Fig. 5.2 Découpage des échantillons du facies

Echantillon Fr1 Echantillon Fr3

Echantillon Fr2


Page 64

Nous avons également découpé et préparé des échantillons de la partie saine de

l’ailette destiné aux caractérisations du matériau de base : composition chimique,

microstructure, diffraction des RX ainsi que essais de micro-dureté).

5.2. Ailettes compresseur HP :

5.2.1 Présentation de l’ailette compresseur HP :

Ces ailettes ont une petite dimension comparant à celle de l’ailette Fan, elles sont revêtues

avec un carbure de tungstène au niveau de la moitié supérieur

C’est des ailettes du 7ème

, 8ème

, et 9eme

étage ayant subi le phénomène d’usure par érosion.

Leurs surfaces d’usure présentées (figure 5.3), ne présentent pas un aspect similaire en tout

point.

(a) (b) (c)

Fig. 4.3 Ailettes compresseur HP érodés, (a) Ailette du 7eme

étage, (b) Ailette du 8eme

étage

(c) Ailette du 9eme étage

5.3. Préparation des échantillons :

Comme précédemment (ailettes Fan), nous avons découpé et préparé des échantillons de la

partie saine de l’ailette, destiné aux caractérisations du matériau de base : composition

chimique, microstructure, diffraction des RX ainsi que les essais de micro-dureté).

Pour ce type d’ailette, on s’est intéressé à la caractérisation du faciès d’usure. Les échantillons

ont étés découpé en fonction de l’étendu de l’usure qui est fonction de l’emplacement de

l’ailette comme indiqué (figures 5.4 (a), (b), (c)). A noter que ce type d’échantillon destiné


Page 65

aux caractérisations morphologiques n’a subi aucune préparation au préalable (ni polissage ni

attaque chimique).

Fig. 5.4 (a) Echantillon découpé de l’ailette du 7eme

étage Fe1

Fig. 5.4 (b) Echantillon découpé de l’ailette du 8eme

étage Fe2

Fig. 5.4 (C) Echantillon découpé de l’ailette du 9eme

étage Fe2

Echantillon

Fe2

Echantillon

Fe3

Echantillon

Fe1


Page 66

CARACTERISATIONS :

La caractérisation des pièces endommagées a pour but de faire connaître les mécanismes

d’endommagement, afin de répondre à deux questions importantes :

Comment l’endommagement va-t-il eu lieu (mécanisme) ?

Et pourquoi avons-nous eu un endommagement (cause) ?

Pour ces raisons, la caractérisation de nos échantillons a été menée à différentes échelles

macroscopique et microscopique.

5.5. Contrôle non destructifs(CND) :

Ces techniques ont pour but de détecter la présence de défauts au sein des structures sans

avoir à pratiquer des tests qui entraînent l’endommagement des pièces. Elles sont

généralement essentielles pour le suivi en service. Ces contrôles sont particulièrement utilisés

dans les secteurs sensibles à la sécurité comme l'industrie aéronautique, l'industrie navale,

l'énergie,...

Au court de ce travail, trois approches expérimentales ont été exploitées afin de

contrôler nos deux types d’ailettes : Fan et compresseur HP. Il s’agit de l’examen par courants

de Foucault, et ressuage.

5.5.1. Préparation et nettoyage préalable :

Les contaminants tels que la rouille, la graisse ou la peinture doivent être enlevés, en

utilisant des méthodes mécaniques ou chimiques, ou par la combinaison des deux méthodes.

Un nettoyage préalable doit garantir une surface exempte de résidu, ce qui permet aux

pénétrants d’entrer sans aucune discontinuité.

Nos ailettes ont été nettoyées chimiquement suivant le protocole :

- Emersion dans un bain de solvant de dégraissage non chloré « Ardrox185 »

- Rinçage à l’eau chaude

- Séchage a l’air

5.5.1.1 Inspection sur table

Cette inspection consiste à examiner visuellement la pièce à l'aide d'une loupe sous une

lumière blanche. L’inspection visuelle directe des pièces peut se révéler un contrôle suffisant

pour la détection des défauts débouchant en surface, et surtout la révélation des hétérogénéités


Page 67

locales et superficielles de type taches, rayures... . Ces révélations sont considérées comme

défauts d’aspect rédhibitoires pour des produits pour lesquels le paramètre qualité de surface

est important.

Fig. 5.5 Inspection avec loupe sous lumière blanche.

5.5.1.2. Contrôle par Ressuage :

Le ressuage est un moyen de recherche des défauts de surface qui consiste à améliorer les

possibilités de détection visuelle en tirant profit des propriétés de tensions superficielles des

fissures. Les phases successives du contrôle par ressuage que nous avons appliqué sont les

suivantes (figure 5.6).

- Emersion des ailettes dans un bain constitué d’un produit fluorescent appelé pénétrant

(ZYGLO ZL-27A), pendant 15 à 20mn,

- Elimination de l’excès de pénétrant par rinçage,

- Séchage dans une étuve maintenue à 55˚c.

- Application d’un révélateur uniformément sur la surface examinée. La détection est

améliorée à la fois par le contraste de couleurs entre pénétrant et révélateur et par le

fait que la diffusion du pénétrant dans le révélateur élargit considérablement l’aspect

du défaut. (ZYGLO ZP 4B DRY).

- Inspection sous une lumière UV.

(a) (b)


Page 68

(c) (d)

Fig. 5.6 : Etapes du ressuage (a), Immersion dans le produit fluorescent, (b) Rinçage des

échantillons, (c) Application du révélateur, (d) Visualisation sous lumière UV

5. 5.1.3.Courant de Foucault :

Le courant Foucault est une méthode qui s'applique à tous les matériaux conducteurs.Le

principe consiste à créer dans ces matériaux, des courants induits par un champ magnétique

qui est variable dans le temps, grâce à un capteur. Ces courants induits, sont donc appelés

courants de Foucault. Leur distribution et leur répartition dépendent de plusieurs paramètres

(champ magnétique d'excitation, géométrie de la structure, ses caractéristiques de conductivité

électrique...). Ces courants induits circulent localement dans le matériau, et la présence d'une

anomalie dans la pièce contrôlée perturbe la circulation des courants de Foucault. On recueille

des signaux de variation qui donnent la nature de l'anomalie et sa dimension volumique

(figure 5.7).

Etalonnage de

l’appareille

Aille de

dimguiensionnement

Ailette a

inspecté


Page 69

Fig. 5-7 : Inspection par courant de Foucault

5.6. Contrôle dimensionnelle :

5.6.1 Projecteur de profil :

Pour le contrôle des ailettes compresseur HPC (7èmes

, 8èmes

, et 9èmes

étage), nous avons

utilisé un projecteur de profil type Springfield Vermont. Ce projecteur est utilisé pour des

opérations de mesure et de contrôle qualité. Son principe consiste à projeter une image de

profil agrandie d’une zone caractéristique de la pièce sur un écran (figure 5.8).

Fig. 5.8 Projecteur de profil

5.6.2. Contrôle par le Scriber :

Le Scriber est un outil manuel utilisé généralement sur les roulements pour détecter et

mesurer les défauts de surfaces tel que les rayures et les éraflures (figure 4.9).

Son principe consiste à faire passer sur la surface à inspecter un outil qui contient à son

extrémité une bille (figure 4.9). La présence de rayures de dimension inférieure ou égale à

celui de la bille est détectée par le coincement du passage de l’outil. Le choix du diamètre de

la bille se fait généralement par une première approche visuelle.

(a) (b)

Fig. 5.9 (a) Scriber, (b) l’utilisation du Scriber sur nos ailettes


Page 70

5.7. RESULTATS ET INTERPRETATION :

La caractérisation des faciès de rupture et d’usure, permettent de détecter deux

caractéristiques fondamentales : d’une part l’amorce des endommagements, et d’autre part

leur mode de propagation. Elle permet de remonter à la (ou les) cause(s) des

endommagements : intensité et distribution réelles des contraintes et son uniformité

métallurgique. Cette caractérisation fondamentale permet donc d’améliorer la conception, la

réalisation et les conditions d’emploi des ensembles mécaniques.

L’objectif de notre travail est de formuler un diagnostic sur les types et mécanismes

mis en jeu dans l’endommagement de deux types d’ailettes équipant les turboréacteurs de

moteurs d’avions d’air Algérie.

On s’est intéressé à la caractérisation de deux types de faciès : le facies d’usure des

ailettes compresseur, et le faciès de rupture des ailettes Fan. Par conséquent, ce chapitre sera

divisé en deux volets qui s’articuleront autour de la caractérisation de ces faciès.

5.7.1. CARACTERISATION DES AILETTES COMPRESSEUR :

I. Caractérisation macroscopique du facies d’usure

Dans cette partie nous nous intéressons aux contrôles macroscopiques des ailettes

étudiées par contrôle visuel, ressuage et courant de Foucault.

I.1. Inspection sur table :

Nous avons abordé nos investigations dans un premier temps par un contrôle visuel

des surfaces des ailettes étudiées.

Un examen visuel de la surface des ailettes des trois derniers étages 7ème

, 8ème

, et 9ème

du compresseur HP (figures I.10, I.11, et I.12) révèle une usure par érosion située

préférentiellement dans la partie supérieure (côté tête) des ailettes. Une perte de matière

conséquente qui se traduit par la disparition du film protecteur dans les parties les plus

atteintes est constaté à l’ œil nue.

Les observations macroscopiques plus approfondies au moyen d’une loupe et sous,

observations macroscopiques permettent d’affirmer que:


Page 71

L’ailette du 7ème

étage présente une perte de matière, une légère rupture ainsi que le

dénudement des parties censées êtres revêtues (figure I.10).

L’ailette du 8ème

étage présente un faciès similaire à celui de l’ailette du 7ème

étage,

avec une usure plus prononcée (figure I.11).

L’ailette du 9eme

étage révèle en plus de la perte de matière, la présence de rayures

qui ont pris naissance sur le bord d’attaque (figure I.12).

Fig. I.10 : Faciès d’usure de l’ailette du7ème

étage

Fig. I.12 : Faciès d’usure de l’ailette du 8eme

étage

Revêtement

Zone érodé

Rupture

Zone érodé

Revêtement

Matériau

sain


Page 72

Rappelons que ce type d’usure a été constaté sur les ailettes des moteurs d’avions qui assurer

régulièrement les vols vers le sud algérien. Par conséquent, Nous déduisons que l’érosion

mise en évidence est causée par la nature et la métrologie des grains de sable. Le sable

algérien de Hassi Messaoud (figure III.13) est constitué de plus de 90% de particules SiO2

présentant une granulométrie moyenne de 158 microns (figure III.14)

Fig. III.13 : Micrographie par MEB des Fig. III.14 : Granulométrie des grains

grains de sables de Hassi Messaoud [3] de sables de Hassi Messaoud

I.2 Contrôle dimensionnel :

Ce contrôle par l’utilisation d’un projecteur de profil, permet l’évaluation qualitative

de la perte de matière. Dans notre cas, la comparaison des profils des ailettes érodées à celui

des ailettes saines confirme les premières constations faite par l’inspection sur table

(paragraphe I.10), à savoir :

Une légère perte de matière dans le cas de l’ailette du 7ème

étage (figure I.15) ;

Une perte de matière plus ou moins importante dans le cas de l’ailette du 8ème

étage

(figure I.16) ;

Fig. I.12 : Faciès d’usure de l’ailette du 9eme

étage

Matériau

sain

Zone érodé

Revêtement

Matériau

sain

Rayures

%Passing %Channel


Page 73

Une perte de matière très accentuée sur le bord d’attaque, pour le cas de l’ailette du

9ème

étage (figure I.17).

Fig. I.15 Projection de profil de l’ailette du 7éme

étage

Fig. I.16 Projection de profil de l’ailette du 8éme

étage

Bord d’attaque

érodé

Bord d’attaque

érodé


Page 74

Fig. I.17 : Projection de profil de l’ailette du 9éme

étage

I.3. Dimensionnement des rayures par le Scriber :

Afin de mesurer la largeur des rayures visibles sur l’ailette du 9ème

étage du compresseur

HP, nous avons caractérisé manuellement la surface de l’ailette moyennant l’outil scriber

(figure I.18). Plusieurs tests avec différentes dimensions de bille (située à l’extrémité de

l’outil) ont été utilisés sur les rayures. Le coincement de l’outil sur la surface de l’ailette a été

détecté pour une valeur du diamètre de la bille de 0.015 inch. Par conséquent, nous pouvons

conclure que les rayures présentes sur la surface de l’ailette du 9ème

étage du compresseur HP

ont une largeur de 0,015 inch.

Fig. III.18 : Mesure des rayures de l’ailette du 9éme

étage avec un Scriber

Bord d’attaque

érodé


Page 75

I.4. Ressuage et Courant de Foucault :

Après l’application du pénétrateur suivi de celle du révélateur, l’inspection par ressuage

des ailettes étudiées n’a pas dévoilé de défauts.

De même, dans l’examen des ailettes par courant Foucault, aucun signal de défaut n’a

été détecté sur l’appareil de mesure.

Sur la base de ces résultats, nous déduisons que hormis l’érosion, les ailettes ne

présentent pas d’endommagement.

I.19. Dureté

Afin d’évaluer le profil de dureté que présentent les ailettes érodées, cinq mesures de

dureté Rockwell ont été réalisées, en démarrant de la base (partie saine) vers la tète des

ailettes (partie érodées), comme indiqué sur la figures I.20

Fig. I.19 Points d’applications de la mesure de dureté Rockwell sur les ailettes

Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau I.20, et l’évolution de la dureté en

fonction la position du point de mesure qu’on peut lier directement à la composition chimique

est présentée figure I.20.


Page 76

1er

point 2eme

point 3eme

point 4eme

point 5eme

point

(R)

7ème

45 45,2 43 64,8 61,8

8éme

46,7 45,5 45,4 66,8 46,4

9éme

43,3 48,5 51,1 63,3 45

Tab. I.20. : Profil de dureté Rockwell des trois ailettes étudiées

1 2 3 4 5

30

35

40

45

50

55

60

65

70

du

reté

7eme

8eme

9eme

Fig. I.21 Profils de dureté Rockwell des ailettes des trois étages.

De cette évolution, ressort les constatations suivantes :

1. L’évolution de la dureté du pied vers la tête est globalement le même pour les

ailettes des trois étages.

2. L’évolution de la dureté présente d’abord un palier (points 1, 2 et 3). Ce résultat

est logique puisque ces points correspondent aux analyses réalisées sur l’ailette

non revêtue.

3. L’évolution de la dureté présente un maximum qui correspond à l’analyse

réalisée approximativement au centre de l’ailette (point 4). L’ailette dans ce cas

est revêtue par le film carbure de tungstène, conçu et appliqué justement pour

protéger l’ailette des endommagements due à l’érosion.


Page 77

4. Enfin le dernier point (5), présente une dureté qui se rapproche de celle des trois

premiers points. Ce résultat est conforme aux observations macroscopique qui

en ce point révèlent l’érosion de l’ailette (matériau non revêtu). Dans le cas de

l’ailette du 7ème

étage, l’étendu de partie érodée est faible, ce qui explique la

valeur élevée du point 5 qui est probablement situé à l’interface matériau

érodé/matériau revêtu.

II. Caractérisation microscopique du facies d’usure :

Les micrographies réalisées par microscopie électronique à balayage sur les surfaces des

ailettes compresseur HP du 7ème

et 8ème

étage présentent des morphologies similaires avec une

usure plus prononcée dans le cas des ailettes du 8ème

et 9ème

étage. En fonction de

l’emplacement de la caractérisation micrographiques sur la surface de l’ailette (figure II.22),

trois type de morphologies ont été mise en évidence : partie rompue (de petite taille dans les

ailettes du 7ème

et 8ème

étage), partie érodée et enfin présence de porosité dans le film

protecteur situé du côté de la partie érodée. En fonction de ces morphologies, trois types de

mécanismes d’érosion ont été mis en identifiés :

Fig. II.22 : Emplacement des caractérisations micrographiques sur la surface

des ailettes étudiées.


Page 78

II.1. Mécanisme d’érosion abrasive :

Sur le bord d’attaque, on remarque sur nos ailettes la disparition d’une partie de la

matière (figure II.22) Ce phénomène est encore plus prononcé dans le cas de l’ailette de 9ème

étage (figure II.23).

Fig. II.23 Aspect macrographique de la surface d’usure de l’ailette du 9eme

étage.

D’après la bibliographie , ce type d’usure est régi par le mécanisme d’érosion abrasive. En

effet, quand le sable abrasif frappe la surface, il roule ou glisse provoquant l'érosion par

frottement ou par découpage. La matière est enlevée par démolition des bords aigus (cas de la

partie rompue, figure 5.17). Ce résulta est en accord parfait avec les observations réalisées par

projection du profil.

Conclusion générale

Ce mémoire m’a permis de se familiariser avec le diagnostique des

endommagements par CND. Le cas des ailettes d’un turboréacteur (CFM56-

7B) est riche en données car il est soumis à un contrôle strict et normalisé

obéissant à des règles de sécurité sévères.

La fonction maintenance dans le domaine de l’aéronautique repose

essentiellement sur le suivi des dégradations dans le temps et fonction du

nombre de cycle (nombre de vols et durée en heures) d’exploitation.

L’endoscopie comme moyen d’investigation rapide, fiable et

économique est bien maitrisé. L’application expérimentale sur les ailettes du

compresseur a révélé des fissures, usures et rupture de tailles et d’orientation

différentes. On a montré que la prise de décision pour déposer l’organe ou

l’acceptation du défaut dépend des intervalles de tolérances fixées par le

constructeur sous forme de tableaux.

L’admissibilité des défauts dépend aussi du numéro d’étage et du

nombre d’ailettes concernées. Nous avons montré que le milieux Saharien

(présence de sable) est prédominant pour les avions de Tassili Airlines qui

assurent les lignes vers le sud Algérien. Ceci est confirmé par le type d’usure

constaté sur les ailettes. Les endommagements notamment par impact

(oiseaux) sont imprévisibles, le contrôle visuel est systématique après chaque

cycle.

Référence bibliographique

[1] - Technical data documentations CFM56-7B turbofan engine,

[2] Technique de l’ingénieur.

[3] Expertise érosion CFM/ tassili Airlines, 2008

[4] Technique de l’ingénieur : Fractographie, Morphologie de la cassure.

[5] C.O. Monga, Influence combinée des contraintes résiduelles et de l'état de surface sur le

comportement monotone et cyclique des matériaux composites à matrice métallique, thèse

CNAM, 1994.

[6] Technique de l’ingénieur traitements des superalliages

[7] MANUEL DES SPECIFICATIONS DE MAINTENANCE DE L'EXPLOITANT

MME (Ed : 03 Rév : OO) 29/04/2015 tassili airlines.

[8] MANUEL DES SPECIFICATIONS DE L’ORGANISME D’ENTRETIEN MOE (Ed : 1

Rév : 01)

[9] AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL Boeing 737-800 NG

[10] Thèse : Transport et stockage des derives problématique d’endommagement des pipes

par érosion de sable et par hydrogène, présenté par Akram El hussein, 2010

[11] Technique de l’ingénieur traitements des superalliages.

[12] Olympus, Avances in phased array ultrasonic technology application, Chapitre 1, 2013.

Référence internet :

http://www.olympus-ims.com/fr/applications/rvi-passenger-jet-engine/

http://www.olympus-ims.com/rvi-products/iplex-rx/

file:///C:/Users/mouloud.kebieche/Desktop/endoscope-inspection-aeronautique.pdf

https://fr.wikipedia.org/wiki/Contr%C3%B4le_de_la_circulation_a%C3%A9rienne

faculte des sciences de l ingeniorat...

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