Application de la. thermographie infrarouge au contrôle des pièces en composites

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Hippolyte Beauchemin
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Application de la Page 1 thermographie infrarouge au contrôle des

applications Université de Reims Champagne Ardennes S.

Walaszek - CETIM, Pôle Ingénie Contrôle et Mesures - J. L.

1 Application de la Page 1 thermographie infrarouge au contrôle des pièces en composites Principe de la méthode Exemples d applications Université de Reims Champagne Ardennes S. Maillard, C. Chevallier, J. Cadith, H. Walaszek - CETIM, Pôle Ingénie Contrôle et Mesures - J. L. Bodnar, J. C. Candoré - Université de Reims, Laboratoire d Energétique et d Optique - A. Billardello - Flir Systems -

flux thermique Diagnostic de l application (installations électriques, contrôle d isolation

2 De la thermographie infrarouge Page 2 Mesure de température sans contact dans la scène analysée Image thermique obtenue sur une caméra Eléments naturellement émetteurs de chaleurs Variation de flux thermique Diagnostic de l application (installations électriques, contrôle d isolation thermique des bâtiments, ) 150,0 C ,0 C 40 Image dans le visible Image infrarouge / Thermogramme

à la thermographie infrarouge stimulée Bien souvent pour les

spontanément de la chaleur Image infrarouge classique Plaque en

mécanique, thermique, instantanée ou cyclique Image infrarouge

3 à la thermographie infrarouge stimulée Bien souvent pour les applications CND Page 3 les éléments à contrôler ne génèrent pas spontanément de la chaleur Image infrarouge classique Plaque en carbone époxy Soumettre la pièce à une excitation extérieure mécanique, thermique, instantanée ou cyclique Image infrarouge après traitement Pièce défectueuse Modification de la propagation du flux thermique Fissure

4 à la thermographie infrarouge stimulée Exemples de sources d excitations thermiques Page 4 Lampes halogènes Lampes flashs Ultrasons Courants de Foucault

5 à la thermographie infrarouge stimulée Modes de dépôt d énergie Page 5 Impulsionnelle Dépôt d énergie instantané mais important Sinusoïdal Dépôt d énergie assez important et dans la durée Aléatoire Dépôt d énergie faible mais long

6 Exemples d applications Page 6 Détection d un défaut d isolation Contrôle sur du carbone/époxy Tomographie d une télécarte Délaminage dans du carbone/époxy Inclusion d air dans un tableau de bord automobile Contrôle d assemblage soudés Contrôle de rivetage dans l aéronautique

7 Détection d un défaut d isolation Plâtre incrusté (épaisseur 2cm) Page 7 Excitation Panneaux rayonnants 500W/m² pendant 180s IR - I Béton Polystyrène (6cm) Plâtre (1cm) Thermogramme obtenu 60s après la fin de l excitation Détection du plâtre incrusté

8 Contrôle sur du carbone/epoxy t = 5,0 s Page 8 Evolution des thermogrammes au cours du refroidissement t = 2,5 s t = 25,0 s t = 10,0 s

9 Tomographie d une télécarte Durée d excitation Profondeur d inspection Balayage en fréquence Analyse dans l épaisseur Page 9 Excitation Balayage laser Résine époxy Film à base de fibre de verre Plastique Puce électronique

10 Tomographie d une télécarte Page 10 Thermogrammes équifréquentiels de phase entre 0,2Hz et 17,0Hz

11 Délaminage dans du carbone époxy Plaque en carbone époxy Epaisseur 2,0mm Inclusion circulaire en téflon f = 2,5mm (profondeur 450µm) Page 11 Excitation Laser (amplitude 100mW) Thermogramme équifréquentiel de phase à 1,6Hz

repérage des inclusions d air Thermogramme résultant

12 Inclusion d air dans un tableau de bord automobile Page 12 Excitation Lampe flash Image dans le visible avec repérage des inclusions d air Thermogramme résultant les différentes couleurs traduisent la profondeur du défaut

13 Contrôle d assemblage soudés Page 13 Excitation Flux d air chaud pendant 20s ou lampe flash Analyse de l évolution de la température le long de la ligne Taille de la soudure + Qualité de la soudure

14 Contrôle de rivetage dans l aéronautique Page 14

Conclusions Page 15 La thermographie infrarouge stimulée est une méthode CND : globale sans contact rapide La thermographie infrarouge stimulée est particulièrement bien adaptée pour les matériaux

15 Conclusions Page 15 La thermographie infrarouge stimulée est une méthode CND : globale sans contact rapide La thermographie infrarouge stimulée est particulièrement bien adaptée pour les matériaux composites et permet de détecter : des délaminages des fissures non débouchantes des infiltrations d eau la présence ou non d un élément d assemblage la qualité d un assemblage Cette méthode est intégrable pour du contrôle en ligne compatible avec des cadences de production nécessite des essais de faisabilité pour déterminer les paramètres les mieux appropriés

16 Conclusions - Paramètres influents Sources d excitation Laser Lampes halogènes Lampes infrarouges Flux d air chaud Echauffement par conduction Flux d air chaud Ultrasons Courants de Foucault Sollicitations mécaniques Mode de dépôt d énergie Impulsionnelle Sinusoïdale Aléatoire Caractéristiques du défaut Inclusion d air, fissure, humidité Taille du défaut / Taille à analyser Page 16 Moyen de détection Monoélément, linéaire ou matriciel Longueur d ondes Refroidi ou non Propriétés optiques du matériau à inspecter Mat / Brillant Blanc / Noir / Couleur Configuration matérielle En réflexion ou en transmission Caméra et source d excitation face avant/face arrière Echauffement ou refroidissement

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