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1 Courant de Foucault 2 Introduction générale 3 Sommaires Introduction Définiti

1 Courant de Foucault 2 Introduction générale 3 Sommaires Introduction Définition Principe Moyens utilisés Applications de la technique de courants de foucault Les avantages du CND par CF Les inconvénients du CND par CF Description Utilisation des courants foucault Conclusion 4 Introduction générale Ce travail de projet est consacré l’étudie des Contrôle Par Courants De Foucault une des techniques de contrôle non destructif. Le principe du CND par courants de Foucault qui consiste à placer la zone à examinerdans un champ électromagnétique et à recueillir en surface une perturbation de celui-ci liée àla présence d'un objet ou d'un défaut. Le système est donc constitué d'une sourceélectromagnétique, d'un capteur et d'un organe de traitement de l'information recueillie dont lerôle est de caractériser l'intrus.[1]. Figure 1 : principe de CND par courants de foucault [1]. 5 1. Introduction : On appelle courants de Foucault les courants électriques créés dans une masse conductrice, soit par la variation au cours du temps d'un champ magnétique extérieur traversant ce milieu (le flux du champ à travers le milieu), soit par un déplacement de cette masse dans un champ magnétique constant. Ils sont une conséquence de l'induction magnétique. Ce phénomène a été découvert par le physicien français Léon Foucault en 1851.[1]. Figure 2 : un schéma montrant l’activité du courant de Foucault [1]. 2. Principe : 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,…) pour mettre en évidence les défauts surfaciques ou sous-cutanés ou une quelconque variation des paramètres physiques du matériau à contrôler (σ, μ). 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 : · Du signal d’excitation . De la conductivité électrique · De la perméabilité magnétique · De la géométrie de la cible · De la distance capteur-cible (lift-off) Une mesure directe de ce champ ou d’une de ces grandeurs dérivées (FEM, impédance) permettra de caractériser la cible. 6 Figure 3 : principe du CND par courant de Foucault 3. Moyens utilisés :  Instrument à courants de Foucault multifréquences.  Bobines de contrôle à fréquences variantes.  Étalons standards.  Instrument pour mesure des revêtements. [3]. 4. Applications de la technique de Courants de Foucault :  Des systèmes de freinage à courants de Foucault sont utilisés notamment sur les véhicules poids lourds et sur les autocars sous le nom de " ralentisseur ", ou sous le nom commercial Telma, marque d'un important fabricant de ce système de freinage, ainsi que sur certains freins ferroviaires, notamment les TGV.  Palettes et axes de turbines.  Détection de fissures en aciers inoxydables, colonnes d’Inconel, réacteurs et tuyauteries, par exemple, fissures de corrosion sous tensions induites par des chlorures.  Inspection de séparateurs centrifuges en moulins à sucre.  Inspection de soudures dans des structures de construction avec revêtement ou sans revêtement, par exemple, Détection de fissures dans des zones avec des piqûres par corrosion des logements de vannes en acier fondu ou forgé dans les centrales nucléaires.  Inspection de soudures dans des structures de construction avec revêtement ou sans revêtement, par exemple, Détection de fissures dans des zones avec des piqûres par corrosion des logements de vannes en acier fondu ou forgé dans les centrales nucléaires.  Évaluation de la profondeur de la fissure dans la carcasse des pompes principales d’eau  Détection et évaluation de la profondeur de fissures dans les hélices 7  Inspections d’éléments de visseries dans les composants pour détecter et évaluer les fissures et la corrosion dans la rainure et sur les latéraux des configurations vissées.[3]. 5. Les avantages du CND par CF :  La simplicité : Le principal avantage des sondes à CF est leur facilité de mise en œuvre. Le contrôle est réalisé sans contact, et par conséquent sans utilisation de couplant. Le signal CF est obtenu directement et instantanément.  L’intégration : La nature électrique du signal CF mesuré permet aussi de bénéficier fortement des avancées récentes au niveau de l’intégration des composants électroniques, en termes de réduction de volume comme d’augmentation des performances. Le signal CF est en effet directement utilisable pour d’éventuels traitements électroniques analogiques, suivis d’une numérisation et de traitements numériques ou informatiques. Cela permet d’envisager des appareils de contrôle à la fois plus petits, plus légers et plus rapides.  Le coût : Un dispositif CF très simple est une unique bobine avec un générateur, un voltmètre et un ampèremètre. Il s’agit d’un dispositif très bon marché, qui même en augmentant la complexité de la technologie ou de l’instrumentation (utilisation de multiplexeur, de détection synchrone, de capteurs de haute technologie), reste abordable et ne demande pas un investissement primordial trop important.  Ils permettent de détecter des caractéristiques superficielles dans les équipements à contrôler.  Détection des défauts internes et externes, et de leurs conditions respectives.  Exécution sur peintures et revêtements, sans besoin de préparation superficielle.  Rapidité et fiabilité.  Il s’agit d’une méthode qui s’adapte à plusieurs applications de l’industrie, grâce à sa flexibilité avec les variables physiques et métallurgiques.  Faible présence de l’équipe humaine.  Reconnue par la majorité des normes de qualité  Précision des résultats.  Évaluation instantanée. [5]. 6. Les inconvénients du CND par CF : La non-linéarité : 8 Les équations différentielles 1.1 à 1.4 ne sont pas linéaires par rapport aux paramètres constitutifs du matériau. Leurs solutions, comme la densité de courant définie par l’équation 1.5, ne le sont pas non plus. Cela entraîne une forte non-linéarité entre la géométrie des défauts situés dans la pièce à inspecter et la réponse obtenue avec une sonde CF. L’analyse des signaux produits est donc relativement complexe et l’opérateur doit être habitué à cette technique pour être efficace, c’est-à- dire réalisant un contrôle rapide et fiable. La résolution : Un défaut ponctuel de dimensions micrométriques dévie toutes les lignes de courants qui s’approchent de lui. Si l’émetteur fait une surface de l’ordre du millimètre carré, les courants induits parcourent une surface au moins égale voire plus grande que celle-ci. Par conséquent, le défaut micrométrique correspond à une réponse qui s’étend sur plusieurs millimètres carrés, ce qui a pour conséquence de détériorer nettement la résolution spatiale d’une sonde à courant de Foucault. L’effet de peau : L’équation 1.5 fait apparaître une décroissance exponentielle sur l’amplitude des courants : ceux-ci sont localisés à une faible profondeur. Ce phénomène, appelé effet de peau, a pour conséquence la difficulté voire l’impossibilité de détecter un défaut situé à une distance très supérieure à l’épaisseur de peau δ. En effet, les courants induits ont une amplitude inférieure à 95% de l’amplitude maximale au-delà d’une profondeur supérieure à 3δ. Le positionnement : L’induction des courants de Foucault est fonction du couplage entre la sonde et la pièce. Si celui ci- varie au cours de la mesure ou n’est pas celui attendu, la mesure sera faussée. Un décollement ou une inclinaison de la sonde par rapport à la surface de la pièce sont les deux principaux problèmes de positionnement rencontrés, qui conduisent à une variation parasite de l’impédance mesurée [NWFN94]. En particulier, le contrôle des surfaces non planes peut ainsi poser problème si la sonde ne se conforme pas à la surface.[5]. 7. Description : Les courants de Foucault sont des courants électriques qui naissent: •Soit de la variation d'un champ magnétique au sein d'une masse conductrice. La masse conductrice est alors échauffée par effet Joule. Les courants de Foucault, conformément la self-induction, créent un champ magnétique qui s'oppose à la variation du champ extérieur. C’est le cas des transformateurs, des dynamos et des alternateurs. • Soit lorsqu’un conducteur (métal) est en mouvement dans un champ magnétique et provoque un changement de flux. Ce mouvement relatif provoque une circulation d’électrons, ou courant induit, à l’intérieur du conducteur. Ces courants circulaires de Foucault créent des électroaimants avec des champs magnétiques qui s’opposent l’effet du champ magnétique appliqué. Les courants de Foucault et les champs contraires ainsi générés sont d’autant plus forts que : • le champ magnétiqueappliqué est élevé 9 • la conductivité du conducteur est élevée • la vitesse relative de mouvement est élevée [6]. 8. Réduction des courants de Foucault : Les courants de Foucault peuvent être nuisibles, provocant des échauffements des tôles des machines électriques à courant alternatif sinusoïdal et les transformateurs. Pour remédier à ces effets, les noyaux sont construits au moyen d'empilement de tôles minces séparées par un vernis isolant. Ces tôles Ces feuilles sont faites d’un acier au uploads/Management/ le-courant-de-foucault.pdf