Les différents types de sondes et leurs applications

Sondes de surface de type « crayon »

Également connues sous le nom de sondes à courant de Foucault à haute fréquence, les sondes de surface de type « crayon » sont normalement utilisées pour la détection des fissures de surface. Elles sont dotées d’une petite bobine qui peut être blindée ou non. La plupart sont de type absolu, bien qu’on puisse intégrer une bobine d’équilibrage dans le boîtier pour assurer un bon équilibre et une étendue de fréquences accrue. De nombreux types sont disponibles, en version droite ou angulaire, pour répondre à toutes les exigences. Elles peuvent aussi être munies de tiges flexibles ajustables à différentes formes.

Les sondes crayon peuvent être conçues pour fonctionner à différentes fréquences, en fonction principalement du matériau à inspecter.. Pour l’aluminium, on utilise généralement une fréquence de 100 kHz, mais celle-ci peut être augmentée jusqu’à 200 kHz ou plus, selon la bobine d’équilibrage et l’appareil utilisé. Les fréquences plus élevées assureront un meilleur angle d’entrefer ; toutefois, lorsque la fréquence approche de 500 kHz, la sonde devient plus sensible à l’entrefer et la pénétration dans le matériau sera moins bonne. Pour cette raison, il est généralement préférable de conserver des fréquences plus basses.

Ainsi, l’utilisation d’une fréquence sous 100 kHz est devenue habituelle avec les sondes crayon pour détecter les fissures de la première couche provenant du côté opposé et en développement, mais qui n’ont pas encore percé la surface (encore plus dans le cas de surfaces revêtues). Une fréquence comprise entre 20 kHz et 50 kHz pénétrera dans le revêtement et détectera un défaut qui se trouve à 50 % de l’épaisseur. Certaines sondes standard de 100 kHz peuvent être utilisées à 50 kHz à condition de compenser en utilisant des gains plus élevés ; cependant, il est préférable d’utiliser des sondes conçues pour les basses fréquences, même s’il faut alors accepter un diamètre légèrement plus important.

Pour les matériaux à faible conductivité, comme le titane ou l’acier inoxydable, il faut choisir une fréquence de 1 à 2 MHz pour améliorer la sensibilité et l’angle de phase par rapport aux fissures débouchantes. Les aciers magnétiques ne sont pas très influencés par la fréquence, bien que de bons résultats soient souvent obtenus à 1 MHz ou 2 MHz pour minimiser les variations de perméabilité. Lorsque le matériau est doté d’un placage en cadmium, des fréquences plus basses sont requises pour minimiser l’effet du placage, et parfois une fréquence de 25 kHz à 50 kHz est la meilleure, bien qu’un diamètre de sonde plus important soit nécessaire.

Sondes de surface de type « ponctuelle »

Également connues sous le nom de sondes à courant de Foucault à basse fréquence (LFEC), les sondes ponctuelles sont utilisées à basse fréquence pour la détection de fissures ou de corrosion sous la surface. Elles sont disponibles dans des fréquences à partir de 100 Hz (pour la pénétration dans les structures les plus épaisses), en version blindée ou non blindée. Les sondes blindées sont plus populaires, car elles concentrent le champ magnétique sous la sonde et évitent les interférences provenant des bords et des autres structures ; cependant, elles sont plus sensibles aux petits défauts. Les types « à réflexion » sont également largement utilisés en raison de leur faible dérive et de leur gain souvent plus élevé dans les applications les plus exigeantes. Les boîtiers à ressort sont utiles pour assurer une pression constante avec la surface lorsque cela est nécessaire, par exemple lors d’inspections ponctuelles visant à évaluer les différences de conductivité.

Sondes annulaires

Elles sont semblables aux sondes de surface, à l’exception que le centre a été agrandi (et transformé en trou) pour s’adapter au diamètre de la tête de fixation ou d’un trou de boulon à inspecter. Elles offrent une grande sensibilité aux fissures, car l’interface fixation/trou facilite la pénétration. Cela est particulièrement évident avec les fixations ferreuses, mais les variations de perméabilité peuvent également poser des problèmes. Le diamètre interne de la sonde (DI) est la dimension la plus importante ; le diamètre doit être légèrement plus grand que la tête de la fixation. Le diamètre extérieur (DE) n’est généralement pas critique, mais il doit être suffisant pour ne pas permettre de chevauchement avec les autres têtes de fixation. La hauteur de la sonde n’est pas un élément critique ; cependant, dans les cas d’accès limité, des sondes spéciales à profil bas sont disponibles. Les bobines de contrôle et d’équilibrage sont séparées de la sonde pour en réduire encore davantage la hauteur.

Sondes pour l’inspection des trous de boulons

Ces sondes sont conçues pour inspecter l’alésage des trous après que la fixation ait été enlevée. Elles se divisent en deux groupes :

Sonde manuelle à collet réglable. La sonde est indexée à la bonne profondeur et actionnée manuellement. La configuration typique des bobines de ces sondes est absolue, en pont et en pont différentiel.

Sondes pour scanner rotatif. Elles sont fabriquées pour être utilisées avec les différents scanners, et elles offrent la meilleure couverture et permettent des vitesses d’inspection élevées. Les sondes pour scanners rotatifs contiennent généralement des configurations de bobines différentielles à réflexion, car les bobines différentielles sont moins sensibles à l’interface et permettent une meilleure détection des défauts. Le mode réflexion est utilisé pour maximiser le gain, fournir une plus large étendue de fréquences et minimiser la dérive qui pourrait être causée par l’accumulation de chaleur dans la sonde lorsqu’elle tourne à haut régime.

Autres types de sondes pour l’inspection des trous de boulons

Sondes à basse fréquence. Elles sont utilisées pour l’inspection des trous à travers des douilles. Elles sont équipées de bobines à basse fréquence. Les bobines de ces sondes sont semblables à celles des sondes de surface de type « ponctuelle » et elles sont généralement limitées aux trous de plus grand diamètre en raison de la taille plus importante des bobines.

Sondes pour l’inspection de fraisures. Elles sont conçues pour s’adapter à des formes de têtes de fixation spécifiques afin d’inspecter l’entrée du trou ouvert. Elles peuvent être fabriquées pour un fonctionnement manuel ou par scanner rotatif et être dotées des mêmes configurations de bobines que celles utilisées pour les inspections standard de trous de boulons. Si un grand nombre de trous doivent être inspectés, le scanner rotatif permet une couverture beaucoup plus rapide.

Sondes de large diamètre pour scanner rotatif

Depuis de nombreuses années, les trous de boulons de grand diamètre sont inspectés à l’aide de sondes opérées manuellement, parce que les sondes existantes étaient trop lourdes et mal équilibrées pour tourner librement et être utilisées avec des scanners rotatifs manuels standard. Non seulement le balayage et l’indexation manuels sont lents à réaliser, mais il est également difficile d’assurer une couverture complète. En outre, les grands trous se trouvent souvent dans des parties épaisses, ce qui signifie qu’un grand nombre de scanners est nécessaire pour couvrir toute l’épaisseur.

Les nouvelles sondes de grand diamètre ont été conçues pour être plus légères et optimiser l’équilibre mécanique. Ainsi, les dispositifs de rotation de puissance relativement faible peuvent les entraîner sans perte de vitesse ni secousses excessives. On a testé avec succès des inspections sur des trous de diamètres supérieurs à 2 po (50 mm). Les sondes à diamètre réglable permettent de régler la sonde au bon diamètre afin d’éviter une friction trop importante avec la surface et de perdre la sensibilité aux petits défauts.

Remarques

1. Tous les scanners manuels n’ont pas la même puissance et les sondes de plus grand diamètre ont besoin de plus de puissance pour l’obtention de résultats d’inspections fiables. En cas de doute concernant la puissance de votre scanner rotatif, appelez-nous et nous vous conseillerons.

Lors de l’inspection de trous de grand diamètre, la bobine se déplace plus rapidement sur le défaut. Cela modifie la durée du signal et signifie que les réglages du filtre dans l’appareil peuvent devoir être réinitialisés à des valeurs plus élevées. Le filtre passe-haut qui réduit normalement l’effet des variables à changement lent, comme l’ovalisation (changements d’entrefer), ne sera pas aussi efficace et le réglage devra être augmenté, par exemple de 100 Hz à 200 Hz ou plus. Le filtre passe-bas peut couper une partie du signal de défaut. Pour éviter cela, essayez de nouveau d’augmenter le réglage, par exemple de 200 Hz à 500 Hz ou plus. Les filtres passe-bande sont une combinaison des deux et sont intégrés dans certains appareils. Ils doivent également être réinitialisés à une valeur plus élevée. Réglez toujours les filtres pour obtenir le meilleur rapport signal sur bruit. Certains appareils peuvent ne pas avoir suffisamment de réglages de filtres pour permettre de tirer pleinement parti des sondes de grand diamètre.

Sondes pour applications spéciales

Il existe de nombreux types de sondes fabriquées pour répondre aux besoins spécifiques des clients. Veuillez nous envoyer un dessin ou un croquis de votre application, et nous vous proposerons une sonde à courant de Foucault adaptée à votre pièce ou à votre application.

Résolution de problèmes

En cas de difficulté à faire fonctionner une sonde, il est conseillé de faire quelques tests simples.

1. Vérifiez que la fréquence de fonctionnement se situe dans la plage de fréquence de la sonde. Si la sonde ne s’équilibre pas correctement, il est possible que l’appareil se soit placé en « saturation ». Cela se vérifie facilement. Si les signaux produits par l’entrefer et le défaut (ou un front) se superposent les uns aux autres, il n’y a pas d’angle de phase et la saturation se produit. La fréquence peut être trop élevée, ou alors la bobine de la sonde et la bobine d’équilibrage n’ont pas la même valeur. Essayez de réduire le courant d’excitation de la sonde. Veuillez noter que certains appareils ont la capacité de produire des valeurs de sortie très élevées qui peuvent être excessives pour certaines sondes.

Essayez de déplacer le câble, en particulier à l’endroit où il rejoint le connecteur ou le boîtier de la sonde, car ce sont les points les plus faibles. S’il montre un fonctionnement intermittent, le câble doit être remplacé. Il peut également être nécessaire de nettoyer les contacts du connecteur. Du silicone en vaporisateur ou un nettoyant pour contacts électriques sont souvent utiles.

Si le point semble mort ou si les signaux sont faibles ou déformés, vérifiez les réglages du filtre. De nombreux appareils offrent maintenant toute une gamme de filtres passe-haut et passe-bas. Ces filtres sont très utiles, mais s’ils sont mal réglés, ils peuvent avoir divers effets.

Les filtres passe-haut amèneront toujours le point au niveau d’équilibre et, à des réglages élevés (comme ceux utilisés pour les scanners rotatifs), ils feront apparaître le point comme statique par rapport au niveau d’équilibre. Pour une utilisation manuelle, réglez le filtre passe-haut sur « OFF » (ou 0 Hz).

Les filtres passe-bas rendront l’affichage dépendant de la vitesse. Le meilleur réglage pour une utilisation manuelle est généralement de 100 Hz, mais si le signal est trop bruyant, il peut être nécessaire de réduire ce réglage. Si c’est le cas, la vitesse de balayage devra être maintenue suffisamment basse pour ne pas réduire la taille des signaux.

1. Examinez la face d’inspection de la sonde. Elle peut être endommagée ou usée. Vérifiez les fils exposés ou d’autres dommages possibles. Utilisez du ruban téflon sur la face de la sonde chaque fois que cela est possible. Cela réduit l’usure de la sonde et empêche également un éventuel contact avec la ferrite qui génère souvent du bruit.

Lorsque l’on obtient des rapports signal sur bruit élevés – généralement observés lors de l’utilisation de sondes pour scanner rotatif, il peut être approprié d’insérer un petit morceau d’éponge ou de caoutchouc mousse pour améliorer le contact de la bobine avec la surface intérieure du trou. Cette technique permet de réduire considérablement le bruit et d’augmenter la sensibilité.