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Page 1/8 GUIDE POUR LA RADIOGRAPHIE NUMÉRIQUE DES PIÈCES MOULÉES GUIDE FOR CAST

Page 1/8 GUIDE POUR LA RADIOGRAPHIE NUMÉRIQUE DES PIÈCES MOULÉES GUIDE FOR CASTING DIGITAL RADIOGRAPHY D. Lavastre 1, P. Bouvet 2 1 SNECMA Etablissement de Villaroche 77550 Moissy-Cramayel cedex, 2 CTIF 92318 Sèvres cedex La radiographie est une des méthodes de contrôle non destructif utilisées sur les pièces de fonderie. Celle-ci, permet, sur les pièces critiques de mettre en évidence des discontinuités internes de petite taille, qui sont, la plupart du temps, difficilement détectables par ultrasons du fait des structures de solidification et des formes complexes usuellement rencontrées en fonderie. Avec les apports technologiques de l’électronique et de la chimie, les films argentiques, premier support utilisé jusqu’alors, pourront être désormais être remplacés, dans de nombreuses applications, par des systèmes numériques tels que des écrans photo- stimulables ou des systèmes de radiographie directe. La radiographie numérique constitue un saut technologique. Un guide demandé par la profession de la fonderie a été rédigé. Il a pour objectif de faciliter le développement des technologies numériques dans ce secteur industriel. Il est proposé sous la forme d’un livre ou sous un format électronique intégrant une défauthèque. Radiography is one of the non destructive methods used for castings inspection. It enables, on critical parts to highlight internal discontinuities of small size, which are most of the time less easier detectable with by ultrasonic inspection because of solidification structures and complex shapes usually met in castings. With the technological contributions of electronics and chemistry, the standard radiographic films, first support used hitherto, can nowadays be replaced, in most cases, by computed radiography systems such as phosphor screens or direct radiography systems. Digital radiography is a real technological gap. A guide required by foundrymen, has been written. The guide’s object is to help numerical technologies growing in this industrial sector. It is proposed under paper book or electronic format with a defect library. INTRODUCTION Suite à l’émergence des technologies numériques pour la radiographie de pièces, les industriels du secteur de la fonderie ont exprimé le besoin de connaitre les intérêts et limites de ces techniques ainsi que les équipements les plus adaptés à leur production. Pour répondre à cette demande, le Centre Technique des Industries de la Fonderie a initié en mai 2008 un groupe de travail regroupant des fondeurs et leurs donneurs d’ordres. Une veille technologique a été effectuée à partir de recherches bibliographiques, de réunions, de visites d’entreprises et de présentations de fournisseurs ainsi que d’un projet de fin d’étude réalisé par David LAVASTRE dans le cadre de l’Ecole Supérieure de Fonderie et de Forge. Ces travaux ont débouché sur le guide « Radiographie numérique des pièces de fonderie » que nous vous présentons ici ainsi que sur la constitution d’une défauthèque et d’un module de formation. Page 2/8 LA RADIOGRAPHIE DES PIECES DE FONDERIE La fonderie est la technique de mise en forme des matériaux métalliques qui permet de passer le plus rapidement du métal liquide à la pièce finie. C’est la technologie la plus adaptée pour obtenir des formes tourmentées ou des conduites internes. Presque tous les alliages métalliques peuvent être moulés. Suivant les alliages, le moule sera métallique, en sable ou constitué par une carapace de matériaux réfractaires. Exemples de pièces de fonderie La fonderie est une industrie qui nécessite beaucoup de savoir-faire pour maitriser la qualité des pièces produites. En effet de nombreux paramètres liés au système d’alimentation, à la coulée, au moulage et au noyautage doivent être maitrisés. Les imperfections que l’on peut détecter dans des pièces de fonderie proviennent de cette difficulté à gérer les nombreux paramètres de production. Exemple d’un défaut de fonderie : la retassure cavité La radiographie est la méthode de contrôle non destructif la plus adaptée pour contrôler les défauts volumiques internes des pièces moulées tels que les retassures, les soufflures et les inclusions. En effet, elle s’affranchie de l’état de surface brute des pièces et permet d’obtenir des images des indications, ce qui facilite leur détection et leur caractérisation. Ainsi, les industriels ont a leur disposition un moyen fiable (car imagé) de contrôle de la qualité de leur pièces et leur permet de pratiquer les ajustements nécessaires du process de fabrication. De fait, en fonderie, la radiographie est la méthode de contrôle interne la plus utilisée. Page 3/8 Radiographie numérique d’une bielle comportant une crique et une retassure HISTORIQUE ET CONTEXTE ACTUEL DE LA RADIOGRAPHIE EN FONDERIE Jusque dans un passé récent, seuls les films argentiques étaient utilisés pour le contrôle radiologique de la plupart des pièces moulées. Cependant, dans le domaine automobile depuis plus de 30 ans, les pièces moulées en alliage d’aluminium et notamment celles obtenues en coulée sous pression, sont contrôlées par radioscopie. Initialement, la chaine de radioscopie comprenait un amplificateur de brillance, une caméra analogique et un écran cathodique. Au cours des 10 dernières années, la caméra est devenue numérique et l’écran a été remplacé par un moniteur d’ordinateur et aujourd’hui, on assiste peu à peu au remplacement des amplificateurs de brillance par des écrans plats. Nous sommes donc passés d’un système analogique à un ensemble numérique de meilleure résolution et qui permet de nombreux traitement d’images. En dehors du secteur automobile, la faible résolution des systèmes de radioscopie et leur limitation en énergie n’a pas permis leur essor. De fait, la fonderie est encore un consommateur important de films argentiques en utilisant souvent plusieurs sensibilités et de multiples formats. L’essor des technologies numériques issues du secteur médical devrait changer la donne. En effet, deux alternatives sont proposées aux industriels pour remplacer les films : - Soit la technique dite CR pour « computed radiography » qui utilise des écrans radioluminescent à mémoire (ERLM) plus connu sous le nom d’écran photostimulable. Ce dernier s’emploie comme et à la place du film argentique. L’image latente obtenue est lue par un scanner qui la transforme en fichiers numériques caractérisés par une taille de pixels et des niveaux de gris. Après lecture et effacement de l’information, le support peut être réutilisé de multiples fois. - Soit la technique dite DR pour « Direct Radiography » qui correspond à la version moderne de la radioscopie ou l’amplificateur de brillance est remplacé par un écran plat. Page 4/8 Les deux techniques ont chacune leur avantages et inconvénients mais sont toutes les deux capables, par leur progrès actuel, de remplacer les films argentiques pour la radiographie de pièces moulées en alliage d’aluminium et même en alliages ferreux si l’épaisseur traversée est inférieur à 35mm. Principe du scanner (type demi-lune) de lecture d’écran radioluminescent à mémoire Exemple de contrôle par radiographie directe avec écran plat Robot poly articulés (mise en place de la pièce) Tube radiogène unipolaire Objet contrôlé (aubage obtenu par fonderie de précision dans ce cas) Détecteur plan Page 5/8 EVOLUTIONS NORMATIVES L’essor de la radiographie numérique est aujourd’hui possible en fonderie car le contexte normatif est favorable. En effet, il existe des normes européennes pour les principes de base et pour qualifier les installations : il s’agit de la série des normes EN14784-1 et 2. De plus l’ASTM diffuse certaines planches-types utilisées pour le classement des indications dans un format numérique. En 2005, la norme ASTM E2422 est parue sous la forme de 2 DVD. Elle reprend les images types de l’ASTM E155 pour les alliages d’aluminium (mêmes objets radiographiées). En 2010, c’est au tour des normes ASTM E192 (acier et alliages de nickel et de cobalt coulés en cire-perdue) et ASTM E1320 (alliages de titane) d’être reprises en version numérique sous les références respectives ASTM E2660 et ASTM E2669. Il est donc possible, pour ces matériaux de passer à l’ère numérique. Cependant, cela constitue un saut technologique et nécessite pour les agents de contrôle, un accompagnement pour les mettre en œuvre de façon optimum. C’est l’objectif du guide qui a été réalisé. Exemple de planche-images de référence de l’ASTM E2422 – retassure cavité ¼ Inch Page 6/8 CONTENU DU GUIDE « RADIOGRAPHIE NUMERIQUE DES PIECES DE FONDERIE » Le guide aborde aussi bien les aspects théoriques en s’appuyant notamment sur le fascicule de la COFREND rédigé par le groupe « radiographie numérique et capteurs », que les aspects pratiques liés aux spécificités des pièces moulées. Il est particulièrement bien illustré pour faciliter sa lecture et sa compréhension. Contenu de quelques pages du guide Ce guide concerne toutes les techniques numériques de radiologie industrielle appliquées aux pièces de fonderie à l’exclusion de la tomographie et des techniques de numérisation des films argentiques. Cela couvre donc les systèmes dits CR utilisant des écrans photostimulables (ou ERLM) ainsi que toutes les applications dites directes sans étape d’image latente. Ces dernières peuvent être en « temps réel » (traitement et interprétation des images réalisés en direct par un opérateur) ou en différé (acquisition des images et traitement différé). Le guide n’aborde pas les techniques de reconnaissance informatisée de défauts et de sanction automatique. Il contient toutes les références normatives utiles publiées avant le mois de décembre 2010. On pourra constater l’abondance des publications normatives de l’ASTM ayant pour objet la radiographie numérique. Ce document traite des installations uploads/Industriel/ radio-numerique.pdf