Guide des types de bobines pour les essais de dureté par courants de Foucault

Types de bobines à courant de Foucault pour les essais de dureté

Pour mesurer la dureté de surface ou tracer des courbes de dureté à l'aide de contrôles par courants de Foucault, il est essentiel de disposer d'une configuration optimisée, spécialement adaptée à l'application envisagée. Cela passe par le choix de la sonde la plus appropriée et l'utilisation d'un appareil de contrôle spécifique.

Il est indispensable de déterminer la plage de fréquences la plus adaptée. Ce choix repose sur des essais réalisés avec des échantillons, permettant de différencier les pièces conformes des pièces défectueuses. Ces tests comprennent l'examen de pièces parfaites ainsi que de pièces présentant des défauts, afin de valider les paramètres sélectionnés et définir les seuils pertinents. La validation du système est indispensable pour limiter les rejets injustifiés dus aux variations du processus et s'assurer que les pièces défectueuses ne soient pas incorrectement classées comme conformes.

Quelle est la configuration d'un essai de dureté par courants de Foucault ?

Un essai de dureté utilisant les courants de Foucault ou un système de mesure inductif requiert :

• une bobine,
• un câble reliant la bobine à l'appareil d'essai,
• et le dispositif de mesure correspondant.

L'appareil contient généralement un logiciel intégrant des algorithmes qui analysent les courbes des signaux et les transforment en données exploitables pour l'utilisateur.

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Quelle est l'influence de la fréquence de mesure sur le choix de la bobine  ?

Les bobines, adaptées à chaque application et généralement constituées de fils de cuivre enroulés autour d'un noyau ferritique ou disposées en bobines à air, forment les inductances primaires et secondaires. Le principe de l'essai de dureté par induction magnétique repose sur l'interaction entre un champ magnétique alternatif généré et l'échantillon à tester.

Un courant sinusoïdal circulant dans la bobine primaire crée un champ magnétique alternatif, qui induit des courants de Foucault dans l'échantillon. Ces courants génèrent à leur tour un champ magnétique opposé, influençant la bobine secondaire de la sonde et produisant une tension d'induction. L'appareil enregistre et analyse cette interaction entre les bobines primaire et secondaire. Les inductances créées par l'enroulement du cuivre sont choisies en fonction des plages de fréquence de l'essai.

À des fréquences très élevées, les bobines doivent avoir une inductance faible, tandis que des fréquences basses nécessitent des inductances plus élevées. Par ailleurs, le courant utilisé pour la bobine influe considérablement sur sa conception, car il est directement lié au flux magnétique généré dans la pièce à tester.

Quelles sont les bobines et sondes utilisées pour les essais de dureté ?

On distingue deux types principaux de conception des bobines :

• les bobines en forme d'anneau ou de carré
• les sondes à stylo.

Les bobines en forme d'anneau ou de coin sont constituées de bobines primaires et secondaires enroulées sur un seul niveau, puis encapsulées dans un boîtier hermétique. Ce boîtier comprend une ouverture permettant le passage des échantillons à tester. Ces bobines sont conçues pour s'intégrer facilement dans des systèmes de convoyage et des lignes automatisées. Lorsqu'un objet traverse la bobine du système de test, une mesure est déclenchée. Le système analyse alors les résultats pour déterminer si la pièce doit être rejetée ou acceptée pour une utilisation ultérieure.

Cette configuration présente des avantages notables, notamment en termes de manipulation des échantillons et de reproductibilité des résultats. Toutefois, la précision des mesures dépend largement du positionnement exact de la pièce dans la bobine et de la constance de la vitesse de déplacement de l'échantillon. Toute variation de ces paramètres peut élargir la plage des valeurs mesurées, nécessitant un ajustement des tolérances définies pour l'essai.

L'autre type de sonde est la sonde à stylo, qui intègre les enroulements primaires et secondaires directement dans la sonde elle-même. Pour concentrer le champ magnétique à l'extrémité de la sonde, ces enroulements sont enfermés dans un boîtier, souvent constitué d'un noyau ferritique ou d'un matériau de type « pot-core ». Contrairement aux bobines, les sondes à stylo requièrent un arrêt temporaire du composant pendant le contrôle.

Dans ce cas, le système de convoyage interrompt le mouvement de la pièce à tester, un mécanisme de positionnement place la sonde face à l'objet, et la mesure est alors effectuée. Une fois l'évaluation terminée, le système d'essai active l'unité automatisée pour acheminer le composant suivant vers la station de test. Bien que les sondes à stylo puissent avoir des temps de cycle plus longs que les bobines en forme d'anneau ou de coin, elles se caractérisent par une meilleure répétabilité des mesures.

Pour garantir une qualité d'essai optimale en production, il est essentiel d'adopter une stratégie de test bien définie. En plus de concevoir des bobines adaptées spécifiquement à l'application, le choix des paramètres, des fréquences, des harmoniques appropriées et du système de test adéquat joue un rôle déterminant.

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