Variables Essentielles Impactant l'Efficacité du Contrôle par Courants de Foucault

Ce que le CCF Peut Détecter vs. Ce qu'il Ne Peut Pas

Dans un article connexe, nous avons abordé quelques faits intéressants sur la procédure de contrôle par courants de Foucault (CCF). Cette fois, nous examinerons de plus près les variables qui influencent le CCF, ce qu'il peut détecter et ce qu'il ne peut pas.

Tous les Défauts Ne Sont Pas Détectés de Manière Égale

Le type de défaut dans un matériau détermine l'efficacité du contrôle par courants de Foucault. Par exemple, les discontinuités et défauts parallèles au flux du courant de Foucault — tels que les fissures radiales ou ponctuelles — ne seront pas détectés par la plupart des équipements CCF, qui fonctionnent mieux pour les défauts longitudinaux. Pour détecter une fissure ponctuelle unique avec une bobine radiale, une configuration spécialisée est nécessaire, avec plusieurs sondes tournant autour de la circonférence de la pièce. De plus, la morphologie d'une fissure étant à la fois un défaut de surface et interne, la procédure CCF doit filtrer plusieurs lectures.

Les défauts internes existant uniquement à l'intérieur des pièces métalliques sont plus difficiles, voire impossibles à détecter, surtout avec des matériaux épais, en raison de l'effet de peau — la tendance des défauts internes à produire un signal de courant de Foucault exponentiellement plus faible que les défauts externes. Le terme technique pour l'intensité du signal en fonction de la profondeur dans une pièce épaisse est la profondeur de pénétration. Chez Metal Cutting Corporation, notre système CCF a une profondeur de pénétration d'environ 0,050" (1,27 mm) pour le molybdène et le tungstène.

Procédure CCF pour les Défauts Non Radiaux

Chez Metal Cutting, notre focus porte sur les lignes de filage et les structures de grains allongées. Les lignes de filage sont plus courantes et peuvent survenir dans de nombreux types de métaux. Elles peuvent être soit des occlusions dans le métal tirées à travers la filière, soit des défauts de la filière qui rayent et endommagent le métal lors du filage. Dans notre domaine des métaux réfractaires, comme le molybdène et le tungstène, les matériaux sont formés par métallurgie des poudres, frittés puis étirés et filés ; ces métaux ne sont donc jamais à l'état fondu, et leurs structures de grains allongées sont entrelacées. Cependant, il existe un potentiel aux joints de grains pour des vides dans la direction longitudinale.

Heureusement, la procédure CCF, qui consiste à faire passer une longue pièce à travers une bobine creuse ronde, est idéale pour détecter ces types de défauts. Ce avec quoi le CCF a du mal, ce sont les fissures radiales, qui sont hautement transitoires — apparaissant et disparaissant rapidement. La section transversale où se trouve la fissure peut être si petite que le courant de Foucault ne peut la détecter. Par exemple, même si vous avez un fil avec une fissure radiale de 90 %, il serait difficile de la détecter sans un équipement CCF spécialisé à multi-bobines rotatives.

Perception de la Profondeur Mais Pas Mesure de la Profondeur

Même lorsqu'une fissure interne peut être détectée, la profondeur réelle de la fissure ne peut être mesurée avec précision par la procédure CCF. L'oscilloscope du testeur CCF affichera une représentation graphique d'une caractéristique de fissure, analogue à un diagramme polaire ; comme avec un diagramme polaire, vous pouvez zoomer avant ou arrière sur la représentation graphique. Cependant, la représentation graphique ou numérique ne correspond pas aux dimensions de la fissure.

Bien que la profondeur d'une fissure interne ne puisse être mesurée avec le CCF, chez Metal Cutting nous recevons souvent des plans spécifiant, par exemple, qu'une fissure ne peut pas dépasser 10 % du diamètre ou que le client n'acceptera pas un défaut supérieur à 0,001" (0,0254 mm). Le défi est : comment opérationnaliser ces exigences ? Les deux sont difficiles sans paramètres définis. Le pourcentage de diamètre fait généralement référence à la profondeur, mais « un défaut pas plus grand que » n'est souvent pas défini comme profondeur, largeur ou même longueur. Bien qu'après enquête supplémentaire nous découvrions presque toujours que cela ne fait pas référence à la longueur, la largeur et la profondeur sont des variables très importantes dans la procédure CCF, et trouver des défauts aussi petits que 0,001" dans n'importe quelle dimension est très difficile.

La bonne nouvelle est que la profondeur d'une fissure interne peut être estimée en utilisant la phase du signal CCF et d'autres astuces que nous, chez Metal Cutting, avons apprises au fil des années d'expérience avec la procédure CCF. Notre système utilise des sondes fixes — un point que nous gardons à l'esprit lors de l'utilisation d'échantillons de référence pour trouver les réglages optimaux pour la fréquence, l'amplitude, la phase, la sensibilité, le filtrage et autres variables qui composent la recette de la procédure CCF — et nous avons également une configuration à deux bobines pour utiliser des sondes absolues et différentielles simultanément.

Autres Facteurs Influant sur la Procédure CCF

Il existe un certain nombre d'autres variables qui impactent la procédure CCF et ses résultats.

Propriétés du Matériau Testé

Les propriétés du matériau testé peuvent affecter le flux des courants de Foucault. Par exemple, la procédure CCF peut avoir des difficultés avec les matériaux non purs qui sont des combinaisons de métaux aux propriétés électriques différentes. Les métaux dans un alliage ne sont généralement pas une distribution parfaitement homogène sur toute la longueur du matériau, il peut donc être difficile d'établir une ligne de base pour les courants de Foucault. De plus, même les métaux à l'état pur contiennent des éléments traces, tels que des résidus non volatils (NVRs) bien inférieurs à 1 %, qui apparaîtront comme des défauts. Ces variations matérielles créent du bruit qui nous oblige à réduire la sensibilité réelle que nous pouvons utiliser, indépendamment de la sensibilité théorique de la procédure CCF.

Finition de Surface du Matériau

Bien que l'on aime penser au CCF comme à une radiographie, la réalité est qu'il n'en est rien. Contrairement aux rayons X, la totalité du matériau testé a un effet sur les propriétés électriques de la procédure CCF, et la finition de surface peut fausser les résultats.

Comme une finition de surface plus rugueuse produit du bruit, elle crée le besoin d'ajuster les réglages de l'équipement CCF pour compenser, afin que le bruit de finition de surface ne soit pas confondu avec un défaut de matériau. Ainsi, par exemple, si on nous demande d'identifier des défauts supérieurs à 0,001" (0,0254 mm), cela devient un problème de seuil majeur. Un défaut 10 fois plus grand que la zone environnante ressortira littéralement. Mais qu'en est-il d'un défaut de 0,001" entouré d'une finition de surface rugueuse composée de rainures de 0,0009" (0,0229 mm) de profondeur ? Distinguer cette variation de 0,0001" (0,00254 mm) sera vraiment difficile pour le CCF.

Facteur de Remplissage de la Bobine

À l'œil nu, le facteur de remplissage de la bobine semble être un rapport entre le diamètre extérieur du matériau et le diamètre intérieur de la bobine. Cependant, plus précisément, le facteur de remplissage est le rapport entre la surface de la bobine et la surface du matériau. Déterminer le bon rapport entre la bobine et le matériau permet de s'assurer que l'échantillon de test pourra se déplacer librement pendant le balayage et que la bobine générera les courants de Foucault nécessaires.

Position du Matériau dans la Bobine

Idéalement, la pièce à tester se situera au centre exact de la bobine, mais réalistement, c'est rarement le cas. De simples variations du diamètre du matériau, même dans les tolérances, affectent la capacité à placer la pièce au centre réel. De plus, le montage — tant dans sa conception d'origine que suite à l'usure de l'exploitation — peut rendre le centre réel plus théorique qu'effectif.

Vibrations

La vibration de la machine de contrôle par courants de Foucault elle-même, ainsi que la vibration du dispositif d'alimentation qui place la pièce à l'intérieur de la bobine, provoquent du bruit qui peut interférer avec le flux des courants de Foucault ou créer de faux signaux qui seront confondus avec des défauts dans le matériau testé.

Conclusion sur le CCF

Aucune de ces variables ne rend la procédure CCF inutilisable, mais elles signifient qu'elle ne peut pas être utilisée pour la mesure dimensionnelle. Bien que la procédure puisse être utilisée pour estimer les dimensions, cela ne produit évidemment pas le genre de précision que l'on obtiendrait en réalisant un véritable échantillon métallurgique et en étudiant le spécimen. Néanmoins, le contrôle par courants de Foucault est un outil précieux utilisé efficacement par Metal Cutting Corporation pour inspecter les matériaux à la recherche de défauts et constitue une partie importante de nos normes QMS — nous permettant de livrer des pièces métalliques de précision de haute qualité répondant aux spécifications serrées de nos clients.