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La présente invention concerne un procédé et un dispositif de vérification de solides par ultra-sons et spécialement de détection des dé- fauts voisins d'une surface au solide. On a utilisé, de façon générale, deux procédés pour la vérification des solides par ultra-sons. Suiyant le premier procédé, on envoie des ondesllongitudinales en substance perpendiculairement à la surface de l'objet,et on mesure l'intervalle de temps entre l'émission et la réception des impulsions ultrasoniques.
Suivant le second procédé, les impulsions ultrasoniques sont injeetées dans l'objet dans une direction in- clinée sur la perpendiculaire, de façon que les impulsions se propagent, au point d'incidence, par réflexions répétées sur les parois supérieure et infé- rieure de l'objet, jusqu'à rencontrer une surface réfléchissante, comme un défaut, qui réfléchit alors les impulsions de retour vers le point d'inciden- ce. Le brevet américain n 2.527.986 du 31 Octobre 1950, relatif au second des procédés précités, décrit un procédé dans lequel les impulsions sont in- jectées dans l'objet suivant un angle d'incidence supérieur à L'angle criti- que sous lequel des ondes longitudinales s'échapperaient de l'objet, ce qui permet de faire la vérification uniquement au moyen des ondes secondaires qui se déplacent plus lentement.
Ce procédé rend l'opération plus aisée en ce que l'objet ne retient plus qu'un type d'onde et que les indications ob- tenues ne concernent que celui-ci.
Les deux procédés de vérification ci-dessus ont en commun que les impulsions entrent par une face de l'objet, le traversent soit perpendi- culairement soit obliquement, et sont réfléchiês par la face opposée. Ces genres de vérification onttl'inconvénient de ne pas détecter des défauts comme les discontinuités peu profondes voisines d'une surface de l'objet. Ces défauts peuvent être détectée, au contraire, au moyen d'ondes en surface qui ont une vitesse d'environ 90% de la vitesse des ondes secondaires. Un procédé de production d'ondes de surface est décela dans le brevet américain n 2.439.130 et utilise un cristal de coupe Y. Ces cristaux se sont avérés très fragiles, parce que leur largeur n'était que le septuple de l'épaisseur.
Ainsi, par exemple, un cristal de 2 1/4 mégacycle aurait une largeur de 0,24 pouce (6,4 mm) et une épaisseur de 0,035 pouce (0,9 mm). Le couplage d'un cristal de ce genre à l'objet est critique, et son amortissement difficile.
Il s'en est suivi que l'utilisation d'ondes de surface s'est avérée impraticable pour la vérification courante, quoique leur possibilité de détection de fissures superficielles minces fût connue.
L'invention a pour but principal de procurer un procédé et un dispositif pour la production d'ondes de surface pouvant être utilisées pour la vérification pratique à l'échelle industrielle.
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description détaillée donnée ci-après.
Dans les dessins annexés,
La fig. 1 est une vue de face, partiellement schématique, d'une forme d'exécution de l'invention appliquée à la vérification, de défauts superficiels de plaques planes.
Les figs. 2 à 5 inclusivement sont des diagrammes vectoriels expliquant la théorie qui est à la base de l'invention.
A la fige 1, l'invention est appliquée à une plaque 10 dont les défauts, par exemple une discontinuité peu profonde 11, qui peut avoir uner profondeur de l'ordre d'un centième de pouce (0,25 mm) et est voisine de la surface d'incidence 12, doivent être détectés. Comme précité, les procédés utilisés jusqu'ici et utilisant des ondes longitudinales et secondaires, ne permettent pas de déceler les défauts en surface. Le procédé et le dispositif de la présenter invention utilisent des ondes de surface produites le long de la surface d'incidence 12 et voyageant le long de celle-ci jusqu'à la rencontre de la discontinuité 11 qui réfléchit ces ondes, le long de la même surfaee, jusqu'au pdint d'émission.
A cet effet, on uuilise un él@-
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élément piézo-électrique sous la forme d'un cristal de quartz 15 excité pé- riodiquement par un synchroniseur 17 alimenté par une source d'énergie conve- nable, comme un réseau de courant alternatif à 60 périodes. Le cristal 15 est excité, 60 fois par seconde, par un générateur d'impulsions 16 de manière à Transmettre un train d'ondes ou impulsions par l'intermédiaire d'une sonde en coin 20 portant le cristal et déposée sur la surface 12. Les trains d'on- de traversant la sonde 20 sont envoyés sur la surface 12 de manière à y pro- duire une onde de surface de la manière décrite ci-après.
Le synchroniseur 17, pendant qu'il alimente le générateur d' impulsions 16, alimente aussi un circuit de balayage 21 d'un oscilloscope 44 pour le balayage entre les pla- ques horizontales 23. Les imoulisions produites par le générateur d'impul- sions 16 sont aussi appliquées à un récepteur-amplificateur 25 relié aux pla- ques verticales 26 de l' oscillos cope, pour la déflexion verticale du balayage horizontal. Les impulsions émises produisent les déflexions 27 et toute ré- flexion d'impulsions émises par un défaut 11 et la surface de fond 19 de l'ob- jet, apparaît sur le balayage comme des déflexions verticales 28 et 29.
La façon dont les ondes de surface sont produites avec le dispo- sitif de la fig. 1, est décrite avec référence aux graphiques des figs. 2 à 5 inclusivement. Les figs. 2 et 3 montrent le procédé décrit dans le brevet américain n 2.527.986. Suivant celui-ci, si l'on donne à l'angle d'incli- naison Ú de la sonde la valeur de la fig. 2, le faisceau se subdivise en deux faisceaux, l'un d'ondes longitudinales LO, l'autre d'ondes secondaires SH. La sonde 20 est en une matière dont la vitesse acoustique est inférieure à celle de l'objet 10, de façon que le faisceau soit réfracté dans le sens, indiqué par la flèche, de propagation du faisceau.
Comme les ondes longitu- dinales se déplacent plus rapidement que les ondes secondaires, leur angle de réfraction est plus grand et les deux faisceaux différents sont éventuel- lement réfléchis à des moments différents, ce qui donne lieu à des interfé- rences et au brouillage des informations. Pour éviter ceci, le brevet précité prévoit d'augmenter l'angle d'incidence jusqu'à au moins une valeur Ú' criti- que où les ondes longitudinales, en étant réfractées, quittent l'objet qui ne retient que les ondes secondaires plus lentes. L'angle d'incidence critique peut être calculé, pour toute matière de sonde et d'objet, par la formule suivante : sinus de l'angle d'incidence = vitesse dans la sonde sinus de l'angle de réfraction vitesse dans l'objet L'angle de réfraction étant 90 .
Avec ce procédé, il est donc possible de faire les mesures avec les ondes secondaires lentes seules, sans inter- férence sur les indications, des ondes longitudinales plus rapides.
Ce procédé ne permet cependant pas de détecter les défauts de surface et voisins de la surface. Il fallait, pour cela , des ondes de sur- face, mais le brevet précité était incapable de donner un procédé de produc- tion d'ondes de surface. Le seul procédé connu était l'utilisation de cris- taux de coupe Y suivant l'autre brevet américain précité n 2.439.130, pro- cédé impraticable industriellement pour les raisons données ci-dessus.
Le procédé et le dispositif de l'invention permettent d'obtenir des ondes de surface utilisables en pratique pour la vérification des défauts superficiels de solides. Ce procédé est décrit avec référence aux figs. 4 et 5. La fig. 4 montre que l'angle d'incidence Ú est accru au point que l'angle de réfraction des ondes secondaires, calculé suivant la formule ci-dessus, soit égal à 90 degrés. Si le support est en lucite et l'objet en acier, la formule donne 57 pour l'angle Ú2. Il a été découvert qu'à ce point, les ondes secondaires disparaissent. Si on augmente encore l'angle d'incidence de Ú2. à Ú3 par exemple, les ondes secondaires disparaissent entièrement et sont remplacées par des ondes de surface.
Le fait que ces ondes sont pure- ment des ondes de surface peut être démontré simplement en appuyant un doigt sur la surface de l'objet sur la trajectoire de ces ondes ; l'indication à l'oscilloscope montre que ces ondes ont été arrêtées. Quand ces ondes de surfa-
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ce se propageant le long de la surface 12 de l'objet, rencontrent un défaut superficiel comme en D, elles sont réfléchies vers le point d'émission et apparaissent sur le balayage horizontal de l'oscilloscope.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de production d'ondes de surface dans une face d'un objet, caractérisé en ce que des vibrations ultrasoniques sont injectées dans l'objet sous un angle d'incidence assez grand par rapport à la perpendiculaire à la dite face, pour que les ondes secondaires créées dans l'objet soient réfractées suivant un angle ae réfraction supérieur à un angle droit, grâce à quoi les ondes secondaires quittent l'objet.