Les équipements de tomographie acoustique à balayage immergés dans l'eau et les équipements de tomographie acoustique à balayage en cascade utilisent la méthode CND (inspection sans contact). Ils utilisent l'eau comme moyen de couplage pour transmettre des ondes ultrasonores dans la pièce inspectée. Cependant, ils diffèrent considérablement en termes de principe de base de l'équipement, de conception structurelle, d'applications, ainsi que d'avantages et d'inconvénients.
Vous trouverez ci-dessous une comparaison systématique des deux équipements de tomographie acoustique à balayage :
Principe de base
Méthode de couplage |
Balayage par ultrasons immergé dans l'eau |
Balayage par ultrasons des chutes d'eau |
Accouplement à immersion globale. La pièce à usiner et la sonde (ou l'une d'elles) sont complètement immergées dans le réservoir d'eau. |
Couplage local. Une colonne d'eau stable est formée à travers la buse, servant de pont de couplage entre la sonde et la pièce. |
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Trajet du faisceau sonore |
L'onde sonore se propage sur une longue distance dans l'eau avant de pénétrer dans la pièce. Le faisceau sonore se diffuse dans l'eau. |
L’onde sonore pénètre dans la pièce à travers une longueur de colonne d’eau très courte ou fixe. La diffusion du faisceau sonore est bien contrôlée. |
Mouvement de balayage |
Habituellement, la pièce est fixe et le palpeur se déplace précisément le long des axes X, Y et Z. |
Généralement, un portique ou un bras robotisé est utilisé pour entraîner la tête de pulvérisation (avec une sonde intégrée) à balayer au-dessus de la pièce, qui peut être fixe ou mobile. |
Structure et composition
Pièces principales |
Balayage par ultrasons immergé dans l'eau |
Balayage par ultrasons des chutes d'eau |
Grand évier (nécessitant un système de traitement d'eau déminéralisée) Cadre de numérisation 3D de haute précision Sonde à immersion et fixation Fixation de la pièce Circulation d'eau, filtration et système thermostatique |
Tête de pulvérisation (intégrée avec sonde à ultrasons et buse) Mécanisme de balayage à portique ou à bras robotisé Système d'alimentation en circulation d'eau indépendant (réservoir d'eau, pompe à eau, filtre) Dispositif de recyclage de l'eau (en option) Plateforme de support de pièces |
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Complexité du système |
Relativement élevé. Cela nécessite l’entretien de grands réservoirs d’eau et la qualité de l’eau, et le système est encombrant. |
Relativement faible. La structure est plus compacte, éliminant le besoin d’un grand réservoir d’immersion. |
Flexibilité |
Relativement faible. La taille de la pièce est limitée par la taille du réservoir d'eau, ce qui rend difficile le remplacement de la taille de la pièce. |
Relativement élevé. En théorie, toute pièce de grande taille peut être numérisée, à condition que le mécanisme de numérisation couvre la zone. |
Performances et applications
Précision de détection et résolution |
Balayage par ultrasons immergé dans l'eau |
Balayage par ultrasons des chutes d'eau |
Extrêmement élevé. Avec un environnement aquatique stable, un contrôle précis du trajet sonore et une mise au point facile à réaliser (lentille acoustique ou mise au point numérique), une résolution et un rapport signal/bruit très élevés peuvent être obtenus. |
Haut. Bien que la colonne d’eau puisse introduire de légères fluctuations, une grande précision peut toujours être obtenue grâce à une bonne conception, ce qui la rend couramment utilisée dans la détection haute performance. |
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Vitesse de numérisation |
Relativement lent. Elle est limitée par la vitesse et l'accélération du balayage mécanique, et la résistance de l'eau doit être prise en compte. |
Généralement plus rapide. La structure mécanique est plus légère, permettant une accélération plus élevée, ce qui la rend adaptée à un balayage rapide sur une grande surface. |
Pièce applicable |
Pièces de petite et moyenne taille, de forme complexe et de grande valeur. |
Pièces de moyennes et grandes dimensions, en forme de plaque ou simplement courbées. |
Adaptabilité des surfaces |
L'exigence de planéité de la surface de la pièce à usiner est élevée et les surfaces complexes nécessitent une planification de trajectoire en 3D et un contrôle constant de la distance d'eau. |
Il a une bonne adaptabilité aux surfaces légèrement incurvées et peut maintenir la stabilité de la colonne d'eau couplée grâce à un système d'asservissement. Cependant, il est confronté à des défis plus importants lorsqu'il s'agit de surfaces complexes présentant des variations de hauteur significatives. |
Eau température impact |
Sensible. Les changements de température de l'eau affectent la vitesse du son et les performances de la sonde. Un système à température constante est nécessaire. |
Moins sensible. Avec une petite colonne d’eau et un échange thermique rapide, l’impact est relativement mineur. |
Résumé des avantages et des inconvénients
Type immergé dans l'eau |
Avantage |
Inconvénient |
Le couplage est le plus stable, avec une excellente cohérence et répétabilité du signal. |
L'équipement occupe une grande surface et entraîne des coûts d'infrastructure élevés. |
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Avec la plus haute résolution, il est particulièrement adapté à la détection de micro-défauts |
La taille de la pièce est limitée par l'évier. |
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Focalisation du faisceau facile à réaliser et détection d'angle complexe (comme le S-scan multiéléments) |
L'entretien est complexe (traitement de la qualité de l'eau, prévention de la rouille, nettoyage) |
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La sonde a une longue durée de vie et fonctionne dans un environnement de travail doux |
Le chargement et le déchargement des matériaux ne sont pas pratiques et le temps de préparation des tests est long. |
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Convient à l'imagerie C-scan automatique, avec une qualité d'image élevée |
Il ne convient pas aux pièces sensibles à l'eau ou nécessitant un traitement ultérieur fastidieux. |
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Type de cascade |
Il offre une grande flexibilité et est capable de détecter des pièces surdimensionnées |
La stabilité du couplage est légèrement mauvaise et la colonne d'eau peut être affectée par les vibrations, le débit d'eau et les conditions de surface. Difficulté à détecter les surfaces verticales ou inclinées. Des projections d'eau peuvent survenir, nécessitant de protection et de récupération. des mesures |
La sonde est intégrée à la buse, ce qui rend la maintenance et le remplacement difficiles. Sous des exigences de précision extrêmement élevées, la résolution sera inférieure à celle du type immergé dans l’eau. |
Propositions de sélection
Les considérations essentielles suivantes doivent être prises en compte :
• Choisissez le type immergé dans l'eau dans les cas où :
La tâche principale est de répondre aux exigences en matière de précision de détection, de résolution et de qualité d'image (telles que la recherche et le développement et l'inspection complète des composants de grande valeur).
La pièce à usiner est de taille modérée et mobile.
Les tâches d'inspection sont principalement caractérisées par de multiples variétés, de petits lots et une grande complexité.
L'espace de laboratoire et le budget sont suffisants pour l'entretien des équipements.
• Choisissez le type de cascade dans les cas où :
La pièce à travailler est trop grande ou trop lourde pour être immergée ou difficile à déplacer.
Un débit de détection et une vitesse d’analyse élevés sont requis.
Les principaux objets d'inspection sont les plaques planes, les panneaux à grande courbure ou les profilés longs.
L'espace disponible est limité.
Les deux types d’équipements de tomographie acoustique à balayage ci-dessus ne sont pas complètement substituables. Les systèmes haut de gamme modernes présentent également des conceptions hybrides, telles que des « réservoirs à immersion partielle dans l'eau » ou des « raccords à chute d'eau », visant à combiner les avantages des deux. Parallèlement, qu'il s'agisse d'immersion dans l'eau ou de chute d'eau, l'équipement se concentre sur des technologies d'imagerie avancées de plus en plus combinées telles que les ultrasons multiéléments (PAUT) et la méthode de mise au point totale (TFM) pour améliorer la capacité et l'efficacité de détection.
