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Essai non-destructif
Contrôle qualité

Essai non-destructif

Détection précoce des composants défectueux grâce à la tomographie métrologique industrielle
Essai non-destructif

Qu'est-ce qu'un essai non-destructif ?

Un essai non-destructif (NDT) est une technique permettant de vérifier que des composants, des pièces ou des assemblages ne présentent pas de défauts. Diverses méthodes telles que les rayons X, les ultrasons, la tomographie assistée par ordinateur ou la poudre magnétique peuvent être utilisées pour effectuer les essais non-destructifs.

L'objectif des essais non-destructifs est de détecter les défauts des matériaux à un stade précoce et de retirer les pièces défectueuses de la production. Afin de détecter ces défauts, les éprouvettes sont soumises à des contraintes thermiques, mécaniques et chimiques au cours d'essais non-destructifs. Les défauts sont notamment des pores, des poches d'air, des fissures ou une corrosion superficielle. L'essai doit être effectué sans détruire ou endommager l'éprouvette. Après l'essai, la pièce ou le matériau doit être aussi apte à l'emploi qu'il l'était avant d'être soumis à l'essai. Les essais non-destructifs constituent donc une méthode majeure pour le contrôle qualité et de la sécurité des composants et des systèmes, les matériaux défectueux et les défauts structurels pouvant, dans des cas extrêmes, compromettre la sécurité du composant ou du bâtiment.

Quelle est la différence avec les méthodes d'essais destructifs ?

Quelle est la différence avec les méthodes d'essais destructifs ?

Contrairement aux essais non-destructifs, les essais destructifs endommagent le matériau au point de le rendre inutilisable. Des éprouvettes normalisées, spécialement fabriquées à cet effet, sont utilisées. En outre, il n'est pas possible d'affirmer avec certitude que le prochain composant produit sera exempt de défauts. Dans l'industrie, il est donc extrêmement important de réaliser des essais non-destructifs afin de garantir la qualité, la sécurité et la rentabilité de la production.

L'objectif des essais destructifs consiste à obtenir des informations importantes de l'éprouvette détruite sur le matériau approprié et sur la géométrie et les dimensions de la pièce à fabriquer.

Des essais destructifs sont effectués pour déterminer les caractéristiques des matériaux. Ce n'est pas le cas des essais non-destructifs, lesquels indiquent simplement si l'appareil examiné doit être remplacé ou s'il est techniquement sûr.

Les différentes méthodes d'essais non-destructifs

Les différentes méthodes d'essais non-destructifs

Il existe de nombreuses méthodes d'essais non-destructifs. Outre les méthodes d'essai déjà mentionnées, telles que l'inspection par ultrasons ou par rayons X, il existe d'autres techniques telles que l'essai acoustique, la thermographie ou le radar à pénétration de sol. L'inspection laser est également utilisée dans le cadre des essais non-destructifs. Le choix de la méthode dépend de différents facteurs, tels que le type de matériau, la taille de la pièce test ou le type de défaut à détecter.

Les méthodes d'essais non-destructifs « classiques » sont les méthodes les plus importantes en matière d'essais non-destructifs. Elles diffèrent entre l'inspection de la surface et l'inspection des structures internes.

Méthodes d'inspection des surfaces

  • L'inspection visuelle est une inspection sans contact qui permet de vérifier des pièces et des dispositifs. Elle est particulièrement adaptée au contrôle qualité des surfaces et à l'assemblage des composants. Diverses aides peuvent être utilisées pendant la procédure, telles que des loupes, des miroirs, des microscopes, des endoscopes, des caméras, des scanners ou, bien sûr, l'œil nu. Toutefois, l'un des inconvénients de l'inspection visuelle non-destructive est qu'elle ne permet de détecter que les défauts de surface, tandis que les défauts situés à l'intérieur de l'éprouvette restent initialement indétectés. Cette méthode nécessite donc des méthodes d'essais non-destructifs supplémentaires.

  • Le ressuage consiste à vaporiser ou à plonger un agent de contraste coloré ou fluorescent dans un composant. L'agent s'installe dans les fissures, les pores ou les trous de la surface et les rend visibles. Le ressuage est souvent utilisé pour les soudures. L'inconvénient de cette méthode est qu'il faut tenir compte des aspects environnementaux des agents de contraste et que la coloration ne donne pas une indication précise de la profondeur des fissures ou des trous. En outre, les surfaces rugueuses peuvent présenter des pseudo-défauts qui ne sont pas des défauts réels. Malgré ces limites, le ressuage reste une méthode de premier plan pour le contrôle qualité des composants et des systèmes.

  • La magnétoscopie, également connue sous le nom d'essai de fuite de flux magnétique, est une méthode d'essai non-destructif utilisée pour les matériaux et les pièces magnétisables. Dans le cadre de cette méthode, l'éprouvette est d'abord magnétisée. Des particules magnétiques fluorescentes sont ensuite appliquées sur la pièce à tester à l'aide d'un liquide ou d'une poudre. Générant un champ magnétique différent, les défauts deviennent visibles. L'essai de fuite de flux magnétique est une méthode d'essai très rapide qui permet de détecter même les plus petites fissures, qui peuvent être jusqu'à quatre fois plus fines qu'un cheveu humain.

    La magnétoscopie offre donc une grande sensibilité dans la détection des défauts de surface et est fréquemment utilisée dans le traitement des métaux et l'industrie automobile. Autre avantage de la méthode, elle est facile à mettre en œuvre. Malgré ses avantages, le test de fuite de flux magnétique présente des limites. En effet, il ne peut être utilisé qu'avec des matériaux magnétisables et les résultats peuvent être influencés par les propriétés magnétiques du matériau.

  • L'essai par courants de Foucault est un essai non-destructif qui ne peut être utilisé que pour les matériaux conducteurs d'électricité. La surface de l'éprouvette est examinée pour détecter les défauts. Un champ magnétique est généré autour de la pièce, créant des courants de Foucault dans la pièce elle-même, qui à leur tour créent leur propre champ magnétique. Ayant une conductivité électrique différente, les modifications du matériau, telles que les fissures, les poches d'air ou les défauts similaires, mais aussi les impuretés, génèrent un champ magnétique différent de celui du matériau réel.

    L'avantage de cet essai non-destructif des composants est qu'il ne nécessite qu'une faible consommation de ressources et de faibles coûts de maintenance par rapport à d'autres méthodes. L'essai par courants de Foucault est donc l'une des méthodes d'essai non-destructif les plus économiques et les plus respectueuses de l'environnement. Il est fréquemment utilisé dans l'automobile et l'aéronautique. Cependant, le contrôle par courants de Foucault ne peut être utilisé que pour les matériaux conducteurs d'électricité et est limité à l'inspection de surface, car les courants de Foucault ne sont induits que dans les couches supérieures du matériau.

Méthodes d'inspection des composants internes

Inspection par rayons X

Inspection par rayons X

L'inspection par rayons X, également connue sous le nom d'essai radiographique, est une méthode d'essai non-destructif de premier plan qui permet d'examiner l'intérieur d'un composant. Contrairement à l'essai par ultrasons, l'essai radiographique permet également de déterminer le type et l'emplacement exact des défauts, ce qui constitue un avantage dans de nombreuses applications. L'inspection numérique par rayons X, comme la tomographie assistée par ordinateur, offre de nombreux autres avantages, puisque les résultats des tests peuvent être stockés et évalués numériquement.

L'inspection par rayons X est primordiale : NDT 4.0, c'est-à-dire la combinaison de la numérisation des essais radiographiques et de l'utilisation de l'IA, offre des avantages décisifs.

Essais par ultrasons

Essais par ultrasons

Lors d'un essai par ultrasons, une sonde envoie des ondes ultrasoniques à travers l'éprouvette. Les zones défectueuses du matériau réfléchissent les ondes et peuvent être suivies sur un écran. Mesurer le temps de transit de la transmission et de la réflexion des ondes ultrasoniques permet de déterminer avec précision le type et l'emplacement d'un défaut. Les tests ultrasoniques modernes permettent même de mesurer la taille d'un défaut.

L'essai par ultrasons convient à l'essai non-destructif de composants plats et volumineux, par exemple pour mesurer l'épaisseur des parois. L'essai par ultrasons donne de meilleurs résultats que l'inspection par rayons X pour les défauts plats. L'un des inconvénients de cette méthode est que le matériau est soumis non seulement à des contraintes acoustiques, mais aussi à des contraintes thermiques. L'essai par ultrasons est également plus difficile pour les surfaces grossières.

Scans à rayons X

Scans à rayons X

Dans le cadre des essais non-destructifs par tomographie assistée par ordinateur (CT), l'objet à tester est radiographié, comme dans le cas des essais radiographiques. De nombreuses images 2D sont capturées à partir de différentes perspectives avant d'être converties en un modèle tridimensionnel à l'aide d'un ordinateur. Ce modèle donne ensuite un aperçu de l'intérieur de l'objet, en montrant les éventuels défauts ou variations du matériau. L'une des caractéristiques uniques de l'essai non-destructif par rayons X est qu'il offre une résolution plus élevée que les autres méthodes d'essais non-destructifs, ce qui signifie que même les défauts très petits ou difficiles à détecter peuvent être décelés.

La tomographie métrologique industrielle permet d'inspecter avec une précision maximale des pièces complexes, même de petite taille. Le contrôle de l'appareil et l'évaluation des données de mesure sont effectués à l'aide d'un logiciel spécial, permettant de générer des mesures qui répondent aux exigences métrologiques élevées de l'industrie, en détectant les ruptures de noyau et même les plus petits défauts, pores et cavités de retrait de la pièce. Les scans CT capturent même des composants que les anciennes métrologies ne pouvaient pas tester en raison de l'inaccessibilité de la pièce.

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Pourquoi les essais non-destructifs sont-ils si importants dans l'industrie ?

La technologie moderne des essais non-destructifs apporte une grande valeur ajoutée à l'industrie. La détection précoce des composants défectueux permet de les retirer du processus de production. Si possible, une réparation peut être effectuée. En cas de défauts irréparables, le matériau est mis au rebut et réintroduit dans le cycle des matériaux.

Il en résulte les avantages suivants :

  • des économies de ressources, de temps et d'argent
  • moins de réclamations
  • une amélioration de la qualité et de la sécurité des composants
  • une réduction des risques pour les personnes et l'environnement dus à des défauts dans les composants

Qui peut effectuer un essai non-destructif ?

Les essais non-destructifs font l'objet d'une norme, à savoir DIN EN ISO 9712. Conformément à cette norme, seules des personnes certifiées sont habilitées à effectuer des essais non-destructifs. La certification suit des directives strictes pour garantir la qualité et la sécurité des tests.

En fonction de leur expérience et de leur formation, les personnes certifiées peuvent atteindre trois niveaux dans leur procédure d'essai respective. Une certification distincte est requise pour chaque méthode d'essai. Par exemple, une personne certifiée uniquement pour effectuer des essais par ultrasons ne peut pas effectuer de radiographie non-destructive.

Les trois niveaux de certification sont les suivants :

  • Niveau 1 : Autorisation d'effectuer des procédures d'essai et de documenter les résultats des essais
  • Niveau 2 : Autorisation d'évaluation supplémentaire des résultats des tests (conformément aux normes et réglementations)
  • Niveau 3 : La personne qui effectue l'audit peut décider de la procédure d'audit appropriée, spécifier la méthode d'essai et est également responsable de l'installation dans laquelle l'audit est effectué

La certification est délivrée par divers organismes de certification tels que la Société allemande en charge des essais non-destructifs (DGZfP), la Société américaine en charge des essais non-destructifs (ASNT) et d'autres organismes. Ceux-ci doivent à leur tour être confirmées par l'organisme d'accréditation allemand (DAkkS).

Les certificats doivent être renouvelés tous les 5 ans afin de garantir que les testeurs disposent des connaissances et de l'expertise les plus récentes dans leurs procédures d'essai.

L'IA : les avantages de NDT 4.0

L'IA : les avantages de NDT 4.0

La tomographie métrologique industrielle est devenue l'une des méthodes les plus importantes dans le domaine des essais non-destructifs. Les structures internes complexes sont contrôlées de manière non-destructive et en 3D. Ainsi, les paramètres du processus sont coordonnés et le processus de fabrication est continuellement amélioré.

La numérisation et l'automatisation des essais non-destructifs annoncent des progrès dans le secteur et sont désignés sous le nom de NDT 4.0. Étant donné que des facteurs tels que la fatigue affectent les tests humains, l'utilisation de l'IA est particulièrement bénéfique. Ces facteurs ne jouent aucun rôle dans un essai non-destructif automatisé. N'oublions pas que les résultats des tests ou les évaluations des erreurs peuvent varier d'une personne à l'autre. Les tests effectués par une même personne peuvent également varier en raison de son état de fatigue, par exemple. La détection automatisée des défauts basée sur l'IA élimine l'erreur humaine et maximise la reproductibilité des résultats des essais. Grâce à l'apprentissage automatique, l'IA peut également apprendre de nouveaux paramètres d'essai à tout moment et améliorer continuellement le processus d'essai. L'objectif de NDT 4.0 est de faire passer les essais non-destructifs au niveau supérieur, en combinant l'expertise et l'expérience humaines avec l'efficacité de l'intelligence artificielle pour créer une synergie.

La détection automatisée des défauts basée sur l'IA élimine l'erreur humaine et maximise la reproductibilité des résultats des essais. Grâce à l'apprentissage automatique, l'IA peut également apprendre de nouveaux paramètres d'essai à tout moment et améliorer continuellement le processus d'essai. L'objectif de NDT 4.0 est de faire passer les essais-non destructifs au niveau supérieur, en combinant l'expertise et l'expérience humaines avec l'efficacité de l'intelligence artificielle pour créer une synergie.

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