FR3101948A1 - Appareil de contrôle non destructif de soudure - Google Patents
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Abstract
APPAREIL DE CONTRÔLE NON DESTRUCTIF DE SOUDURE
Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure, comprenant : un boîtier (3) avec une portion d’extrémité (11) ; un capteur de mesure (29) des courants de Foucault, disposé à la portion d’extrémité (11) ; et un dispositif de traitement de signal (27) connecté de manière opérationnelle avec le capteur (29), disposé dans le boîtier (3) ; la portion d’extrémité (11) comprenant une face de contact (19A) avec la soudure et l’appareil de contrôle (1) comprend, en outre, des moyens magnétiques (31), disposés à la portion d’extrémité (11), aptes à magnétiser la face de contact (19A) et à générer une force d’attraction de ladite face de contact (19A) avec ladite soudure.
(Figure à publier avec l'abrégé : Figure 2)
Description
L’invention a trait au domaine de la soudure, plus particulièrement au domaine du contrôle de soudure, et, plus particulièrement encore, au contrôle de l’assemblage par ferrage de véhicules automobiles.
Lors de la fabrication de pièces de véhicules automobiles, ou dans d’autres domaines techniques tels que la construction, il est souvent nécessaire d’utiliser des soudures afin de rattacher les pièces métalliques ensemble. Ces soudures doivent être contrôlées afin de tester leur qualité et de déterminer si elles doivent être refaites ou non. Un grand nombre de techniques sont connues pour contrôler les soudures, qui dépendent du métal utilisé pour la fabrication des pièces, et/ou du métal utilisé pour la réalisation des soudures, ou encore de la facilité d’accès aux différents points de soudure. La méthode la plus couramment utilisée est une méthode d’analyse visuelle des points de soudure.
Le document de brevet publié US 2004/0079156 A1 divulgue un dispositif de contrôle des points de soudure produisant des ultrasons, le dispositif étant monté sur une électrode de pince de soudage par points. Ainsi, le dispositif envoie puis réceptionne des ultrasons de la soudure à analyser. Selon la réponse reçue, la soudure est définie comme étant de bonne ou de mauvaise qualité. Mais un tel dispositif de mesure peut s’avérer difficile à utiliser, notamment en ce qui concerne le couplage à assurer avec la soudure et l’interprétation du signal obtenu.
Le document de brevet publié FR 2 923 606 A1 divulgue un procédé de contrôle non destructif de points de soudure. Ce procédé utilise une ou plusieurs caméras pour quantifier la densité chromatique du point de soudure, le diamètre du halo autour du point de soudure, la surface de projection des rugosités, et/ou la surface développée des rugosités. Les valeurs obtenues sont alors comparées à un intervalle de valeurs de référence, réalisé avec des points de soudure de bonne qualité. Ce procédé a l’avantage de pouvoir contrôler un grand nombre de points de soudure simultanément, mais le matériel nécessaire à sa réalisation est coûteux et encombrant.
Le document de brevet publié CN 10958770 A divulgue un dispositif utilisant les courants de Foucault pour déterminer la qualité d’une soudure, ce dispositif étant plus particulièrement utilisé dans les tubes métalliques. Ce dispositif comprend un boîtier avec une sonde pouvant être déplacée de manière contrôlée depuis une position reculée dans le boîtier à une position de mesure, au cours de laquelle la sonde est située en dehors du dispositif. Ce dispositif est spécifiquement conçu pour le contrôle de soudures situées dans les tubes, en particulier à leurs extrémités.
L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif de faciliter l’analyse de soudures par un dispositif de contrôle non destructif de soudure.
L’invention a pour objet un appareil de contrôle non destructif de soudure, comprenant : un boîtier avec une portion d’extrémité ; un capteur de mesure des courants de Foucault, disposé à la portion d’extrémité ; et un dispositif de traitement de signal connecté de manière opérationnelle avec le capteur, disposé dans le boîtier ; remarquable en ce que la portion d’extrémité comprend une face de contact avec la soudure, et l’appareil de contrôle comprend, en outre, des moyens magnétiques, disposés à la portion d’extrémité, aptes à magnétiser la face de contact et à générer une force d’attraction de ladite face de contact avec ladite soudure.
Avantageusement, le dispositif de traitement de signal comprend un microprocesseur, qui est configuré pour recevoir et analyser le signal, puis réaliser une comparaison avec des données connues et préenregistrées réalisées avec des points de soudure conformes. Le microprocesseur va ensuite transmettre les résultats à un écran de contrôle. Avantageusement, les informations sont présentées sous la forme de trois lampes-témoin, comme des diodes électroluminescentes (en anglais, « light-emitting diode », dont l’acronyme est LED) : une première lampe-témoin indique que le contrôle du point de soudure a bien été effectué, une deuxième lampe-témoin indique que le contrôle du point de soudure a été mal réalisé, et une troisième lampe-témoin indique que le point de soudure est défaillant.
Selon un mode avantageux de l’invention, la face de contact avec la soudure est formée par une paroi de contact du boîtier, apte à être magnétisée par les moyens magnétiques.
Selon un mode avantageux de l’invention, la paroi de contact comprend une paroi avant en matériau non ferromagnétique et un revêtement ferromagnétique sur une face arrière de ladite paroi avant.
Selon un mode avantageux de l’invention, le revêtement ferromagnétique est une mousse chargée en particules métalliques ferromagnétiques.
Selon un mode avantageux de l’invention, la paroi de contact forme un dôme.
Selon un mode avantageux de l’invention, le capteur est disposé à l’intérieur du dôme formé par la paroi de contact.
Selon un mode avantageux de l’invention, le capteur est disposé entre la paroi de contact et les moyens magnétiques.
Selon un mode avantageux de l’invention, les moyens magnétiques comprennent un aimant permanent mobile par rapport au boîtier entre une position active où il magnétise la face de contact du boîtier et une position inactive où la face de contact n’est pas magnétisée.
Avantageusement, l’aimant permanent est monté coulissant dans un guide cylindrique. Alternativement, les moyens magnétiques peuvent être un électroaimant.
Selon un mode avantageux de l’invention, l’appareil de contrôle comprend une gâchette montée pivotante sur le boîtier et configurée pour, à un premier niveau d’enfoncement, déplacer l’aimant permanent de la position inactive vers la position active.
Selon un mode avantageux de l’invention, la gâchette est configurée pour, à un deuxième niveau d’enfoncement, activer le dispositif de traitement de signal et afficher un résultat de contrôle de la soudure.
Avantageusement, l’appareil comprend, en outre, une batterie positionnée dans une partie verticale d’une portion principale dudit appareil, la portion principale étant positionnée à l’arrière de la portion d’extrémité, la batterie étant apte à permettre la portabilité de l’appareil.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent de faciliter le maintien de l’appareil contre la soudure pendant son analyse, donc de faciliter la réalisation de la mesure. En effet, la paroi de contact de l’appareil peut être magnétisée à l’aide des moyens magnétiques. Cette magnétisation entraîne un maintien stable de la portion d’extrémité contre la soudure à analyser. L’analyse des points de soudure est réalisée grâce aux courants de Foucault, permettant ainsi un contrôle non destructif des soudures. L’analyse des résultats, faite par un microprocesseur qui compare les résultats obtenus avec des valeurs de référence obtenues sur des points de soudure de bonne qualité, permettent un résultat directement affiché sur l’écran de contrôle, de manière rapide, efficace et facile à comprendre. Cet appareil présente, en outre, une bonne ergonomie avec une prise en main facilitée, le contrôle des points de soudure pouvant ainsi être réalisé par une seule personne. La forme du dispositif permet en outre de faciliter son nettoyage, et permet un entretien aisé. De plus, le capteur présente une bonne robustesse, du fait qu’il n’est pas en contact direct avec la pièce, et/ou avec la soudure que l’on analyse. Sa durée de vie en est augmentée, et il est également protégé des éléments extérieurs, tels que la poussière, l’humidité, l’huile, etc. grâce à la paroi de contact. La forme de dôme de la paroi permet au capteur de réaliser la mesure dans différentes positions, avec une distance constante par rapport au capteur. La mesure réalisée par l’appareil est également fiable. Enfin, la présence de la batterie facilite la portabilité de l’appareil, et permet d’éviter la présence de fils qui peuvent gêner le positionnement de l’appareil, ou être arrachés lors de son utilisation.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins.
Description détaillée
La figure 1 est une vue en perspective d’un appareil de contrôle non destructif de soudure selon l’invention.
Un appareil de contrôle non destructif de soudure 1 selon l’invention comprend un boîtier 3. Ce boîtier 3 est composé d’au moins une portion principale 5, formée d’une partie longitudinale 7 et d’une partie verticale 9, et par une portion d’extrémité 11.
La partie longitudinale 7 de la portion principale 5 présente un écran de contrôle 13, positionné à une extrémité arrière 7A de la partie longitudinale 7. Cet écran de contrôle 13 permet de signifier à l’opérateur si la mesure a été effectuée ou pas, et si la soudure est de bonne qualité. Ce signalement est avantageusement réalisé à l’aide de trois lampes-témoin différentes, du type diodes électroluminescentes 13A (en anglais « light-emitting diode », dont l’acronyme est LED). Ainsi, une première diode 13A.1 signale, en vert, si le contrôle de la soudure a bien été effectué. Une seconde diode 13A.2 signale, en orange, si le contrôle sur la soudure n’a pas été effectué. Une troisième diode 13A.3 signale, en rouge, si le contrôle sur la soudure a bien été effectué, mais si la soudure est de mauvaise qualité.
La partie verticale 9 de la portion principale 5 présente une gâchette 15 montée pivotante sur le boîtier 3, la gâchette 15 étant positionnée à la jonction avec la partie longitudinale 7 de l’appareil 1 et à l’avant de la partie verticale 9.
La portion d’extrémité 11 de l’appareil 1 comprend, en outre, un guide cylindrique 17 avec au moins une cloison avant 17A, ladite cloison 17A supportant une paroi de contact 19 du boîtier 3. La paroi de contact 19 forme avantageusement un dôme à l’extrémité avant de ladite portion d’extrémité 11. Avantageusement, les soudures analysées sont des points de soudure.
L’appareil de contrôle 1 fonctionne avec des courants de Foucault. L’appareil 1 comprend une bobine dans sa portion d’extrémité 11, qui créé un champ magnétique. Lorsque cette bobine est à proximité d’un objet conducteur, tel qu’une tôle ou une soudure, des courants induits, appelés courants de Foucault, sont émis par cet objet. Ces courants produisent un champ magnétique secondaire qui s’oppose au champ magnétique initial, et qui varie en fonction des caractéristiques de l’objet conducteur étudié. Le champ magnétique global de la zone, composé du champ magnétique initial et du champ magnétique secondaire, est alors mesuré. C’est ce champ magnétique qui sera étudié afin de déterminer la qualité des soudures. Des capteurs de courants de Foucault sont déjà connus et utilisés dans le commerce.
La figure 2 montre une vue en coupe de l’appareil montré à la figure 1.
Sur cette figure, on peut voir les deux portions principale 5 et d’extrémité 11 du boîtier 3 de l’appareil de contrôle 1. La partie verticale 9 de la portion principale 5 comprend une batterie 9A en plus de la gâchette 15. La batterie 9A s’étend sur 40% à 60% de la hauteur de la partie verticale 9, et préférentiellement dans les deux-tiers inférieurs de ladite partie 9. La gâchette 15 est positionnée sur le tiers supérieur de la partie verticale 9, et à l’avant de celle-ci. La gâchette 15 est reliée à une tige verticale 21A qui s’étend jusque dans la partie longitudinale 7 de la portion principale 5. La tige verticale 21A est fixée par un axe 21B au boîtier 3, de manière à permettre le basculement de la tige 21A de l’avant vers l’arrière, et vice-versa, suite au déplacement de la gâchette 15 dans une cavité 23 de réception de la gâchette 15 située dans le boîtier 3. Ce basculement permet à la gâchette 15 de se déplacer suivant un premier ou un deuxième niveau d’enfoncement, dont la fonction sera expliquée ci-après. La tige verticale 21A est ensuite rattachée, à son extrémité supérieure, à une tige longitudinale 21C au moyen d’un deuxième axe 21D, la tige longitudinale 21C s’étendant jusque dans la portion d’extrémité 11 du boîtier 3. À l’arrière de la cavité 23 et en face de la gâchette 15 se trouve une cellule de mesure 25, dont la fonction sera expliquée ci-après.
La partie longitudinale 7 de la portion principale 5 comprend, en outre, un dispositif de traitement du signal 27. Ce dispositif 27 est disposé dans le boîtier 3, et comprend au moins un microprocesseur 27A qui va réceptionner les mesures effectuées sur la soudure, les analyser et transmettre les résultats obtenus à l’écran de contrôle 13 situé à l’arrière de l’appareil 1. Cet écran de contrôle 13 comprend avantageusement les trois diodes électroluminescentes (13A.1, 13A.2, 13A.3) décrites précédemment à la figure 1. Ce dispositif de traitement du signal 27 comprend, en outre, un circuit électrique 27B qui va relier les différents composants de l’appareil 1 entre eux et permettre une transmission adéquate des informations. Ce dispositif de traitement du signal 27 est notamment rattaché à la batterie 9A, à la cellule de mesure 25 et à un capteur de mesure 29 des courants de Foucault disposé dans la portion d’extrémité 11.
La portion d’extrémité 11 du boîtier 3 comprend le ou les capteurs de mesure 29, qui sont avantageusement positionnés sur la cloison avant 17A du guide cylindrique 17, et à l’intérieur du dôme formé par la paroi de contact 19. La paroi de contact 19 présente, en outre, une face de contact 19A avec la soudure analysée. La paroi de contact 19 est avantageusement constituée par une paroi avant 19B réalisée en matériau non ferromagnétique, tel que du caoutchouc, la paroi avant 19B formant la face de contact 19A. La paroi de contact 19 comprend, en outre, un revêtement ferromagnétique 19C positionné sur une face arrière 19D de la paroi avant 19B, le revêtement 19C étant avantageusement une mousse chargée en particules ferromagnétiques. Ainsi, le capteur de mesure 29 est disposé entre la paroi de contact 19 et des moyens magnétiques 31.
Les moyens magnétiques 31 sont donc disposés dans la portion d’extrémité 11. Ces moyens magnétiques 31 comprennent un aimant permanent mobile par rapport au boîtier 3, entre une position active où il magnétise la face de contact 19A du boîtier 3 et une position inactive où la face de contact 19A n’est pas magnétisée. L’aimant permanent 31 est avantageusement rattaché à une extrémité avant 21C.1 de la tige longitudinale 21C. À l’arrière de l’aimant permanent 31 et autour de la tige longitudinale 21C se trouvent des moyens de rappel 33, qui sont avantageusement un ou des ressorts. De manière alternative, les moyens magnétiques 31 peuvent être un électroaimant.
Fonctionnement de l’appareil
de contrôle
1.
Dans un premier temps, l’appareil 1 est approché de la soudure à analyser. La portion d’extrémité 11, et, plus particulièrement, la face de contact 19A entre en contact avec la soudure.
Dans un second temps, l’opérateur enclenche la gâchette 15 qui se déplace alors à un premier niveau d’enfoncement. Cela entraîne, grâce à l’axe 21B, un basculement de l’extrémité inférieure de ladite tige 21A vers l’arrière, conduisant à un déplacement de l’extrémité supérieure de la tige verticale 21A et de la tige longitudinale 21C associée vers l’avant de l’appareil 1. Ainsi, l’aimant permanent 31, positionné à l’avant de la tige longitudinale 21C, est déplacé d’une position inactive à une position active, soit contre la cloison 17A du guide cylindrique 17. Le déplacement de l’aimant permanent 31 de la position inactive à la position active conduit à la magnétisation de la paroi de contact 19, générant une force d’attraction entre la face de contact 19A et la soudure. Cette magnétisation de la paroi de contact 19 est possible grâce à la présence des particules métalliques ferromagnétiques dans le revêtement 19C. Cela conduit à un maintien de l’appareil 1 contre la soudure, le temps d’analyser la soudure.
Dans un troisième temps, l’opérateur enclenche la gâchette 15 et la déplace vers un deuxième niveau d’enfoncement. Ainsi, la gâchette 15 entre en contact avec la cellule de mesure 25 située à l’arrière de la cavité 23, ce qui entraîne, par le biais du circuit électrique 27B, une activation du ou des capteurs de mesure 29, par activation du dispositif de traitement du signal 27. Ces capteurs de mesure 29 réceptionnent des signaux renvoyés par la soudure, et, une fois la mesure effectuée, ces signaux sont comparés avec des valeurs de référence préenregistrées, correspondant à des valeurs pour lesquelles une ou des soudures ont été reconnues comme étant de bonne qualité. L’information est alors transmise à l’écran de contrôle 13 et plus particulièrement, aux diodes électroluminescentes 13A concernées.
La figure 3 représente différentes mesures de points de soudure réalisées avec un capteur de courants de Foucault, tel que retrouvé dans un appareil de contrôle selon l’invention décrit aux figures 1 et 2.
L’appareil de contrôle 1 selon l’invention utilise les courants de Foucault afin de déterminer si les points de soudure sont de bonne qualité ou pas. Ceci est possible par l’injection d’un courant dans une bobine (le capteur 29). Selon les champs magnétiques réceptionnés par le capteur de mesure 29, il est possible de déterminer si un point de soudure est de bonne qualité ou pas. Ainsi, le signal réceptionné par le capteur 29, lorsque les deux pièces métalliques ne sont pas soudées, est représenté en A. Les signaux obtenus sont faibles, mais réguliers sur la zone de balayage. Lorsque deux tôles sont mal soudées, tel que représenté par le signal B, les signaux captés par le capteur 29 sont de faible amplitude mais irréguliers. Enfin, lorsque les tôles sont parfaitement soudées (signal C), les signaux obtenus ont une amplitude plus grande et irrégulière.
Claims (10)
- Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure, comprenant :
- un boîtier (3) avec une portion d’extrémité (11) ;
- un capteur de mesure (29) des courants de Foucault, disposé à la portion d’extrémité (11) ; et
- un dispositif de traitement de signal (27) connecté de manière opérationnelle avec le capteur (29), disposé dans le boîtier (3) ;
caractérisé en ce que
la portion d’extrémité (11) comprend une face de contact (19A) avec la soudure, et l’appareil de contrôle (1) comprend, en outre, des moyens magnétiques (31), disposés à la portion d’extrémité (11), aptes à magnétiser la face de contact (19A) et à générer une force d’attraction de ladite face de contact (19A) avec ladite soudure. - Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face de contact (19A) avec la soudure est formée par une paroi de contact (19) du boîtier (3), apte à être magnétisée par les moyens magnétiques (31).
- Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi de contact (19) comprend une paroi avant (19B) en matériau non ferromagnétique et un revêtement ferromagnétique (19C) sur une face arrière (19D) de ladite paroi avant (19B).
- Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure selon la revendication 3, caractérisé en ce que le revêtement ferromagnétique (19C) est une mousse chargée en particules métalliques ferromagnétiques.
- Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la paroi de contact (19) forme un dôme.
- Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur (29) est disposé à l’intérieur du dôme formé par la paroi de contact (19).
- Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure selon l’une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le capteur (29) est disposé entre la paroi de contact (19) et les moyens magnétiques (31).
- Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens magnétiques (31) comprennent un aimant permanent (31) mobile par rapport au boîtier (3) entre une position active où il magnétise la face de contact (19A) du boîtier (3) et une position inactive où la face de contact (19A) n’est pas magnétisée.
- Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit appareil de contrôle (1) comprend une gâchette (15) montée pivotante sur le boîtier (3) et configurée pour, à un premier niveau d’enfoncement, déplacer l’aimant permanent (31) de la position inactive vers la position active.
- Appareil de contrôle (1) non destructif de soudure selon la revendication 9, caractérisé en ce que la gâchette (15) est configurée pour, à un deuxième niveau d’enfoncement, activer le dispositif de traitement de signal (27) et afficher un résultat de contrôle de la soudure.
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