Développement de l'inspection par ultrasons de pièces métalliques complexes encapsulées dans la glace

 

Jimmy Simard

Cégep de Trois-Rivières

 

Domaine : matériaux

Programme de recherche pour les chercheurs de collège

Concours 2019-2020

À l'heure actuelle, en essais non destructifs, l'inspection de pièces complexes est généralement effectuée par rayons X. Toutefois, cette méthode pose problème en termes de sensibilité, ce qui constitue une limitation à la détection de défauts critiques tels que les fissures et ce, particulièrement pour les pièces épaisses ou denses. Afin de remédier à ce problème, les pièces peuvent être inspectées par ultrasons, mais il y a rapidement des défis géométriques qui s'interposent étant donnée la taille des palpeurs et l'inégalité des surfaces. L'inspection par immersion (dans l'eau) pour contrer les difficultés d'accès, mais cette façon de faire est limitée par le manque de pénétration de l'onde dans la pièce. Le présent projet propose donc une méthode innovante alliant haute sensibilité et capacité d'accès. En effet, l'inspection par encapsulation de pièces dans la glace offre théoriquement une pénétration ultrasonore 2 fois plus importante que par immersion, en plus d'offrir des angles critiques d'inspection presque 3 fois plus grands. Le projet se divise en 4 objectifs principaux : 1- L'optimisation de la qualité de la glace produite. 2- Le développement de la méthode de refroidissement dirigée. 3- La détermination des limitations en termes de sensibilité et de résolution des ultrasons sur médium de glace. 4- Le développement d'une méthode d'inspection servant au positionnement et à l'identification du type de défauts. Brièvement, la glace sera produite à partir d'eau distillée pour minimiser les impuretés servant de sites de nucléations. Elle sera ensuite dégazée par l'utilisation d'une pompe à vide puisque l'air emprisonné dans l'eau atténue la propagation des ondes. Le refroidissement sera dirigé dans une direction précise afin de favoriser l'adhérence glace-métal. Finalement, la glace sera poncée pour générer une surface plane pour l'inspection.

Par ailleurs, le Centre de métallurgie du Québec (CMQ) entrevoit cette façon de faire comme étant une percée technologique puisqu'elle ouvre la voie à une méthode d'inspection moins coûteuse, plus accessible et moins dangereuse étant donné qu'elle n'utilise pas de source radioactive. En termes de retombés, la méthode développée sera très utile pour le CMQ via l'axe de recherche en fabrication additive. En effet, les chercheurs en métallurgie font régulièrement appel au département en Essais Non Destructifs pour certifier la qualité métallurgique produite. Par exemple, les ultrasons sont souvent utilisés pour vérifier l'apparition de fissures à la suite de traitements thermiques étant donné le relâchement de contraintes résiduelles. Cette méthode va donc permettre d'inspecter des pièces complexes, ce qui ne serait pas possible sans cette technique. Elle sera également utile à l'industrie métallurgique dans son ensemble puisque le CMQ pourra utiliser cette technologie au développement des entreprises. De plus, le CMQ possède un centre de formation et de certification de premier plan au Canada dans lequel cette approche pourra être intégrée à l'enseignement autant du point de vue théorique que pratique. Les étudiants auront donc la chance d'inspecter des pièces complexes par immersion, mais aussi par encapsulation dans la glace. Ils pourront constater les différences théoriques et les différentes limitations pratiques de ces techniques.