FR2849197A1 - Non-destructive control of blank comprising two thin steel pieces glued together by interposed core of polymer by infrared thermography, for reinforcing elements of motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE PHOTOTHERMIQUE DE FLANS D'ACIERS COLLESMETHOD AND DEVICE FOR PHOTOTHERMAL CONTROL OF GLUE OF STEEL STICKS
La présente invention concerne le domaine du contrôle non-destructif des flans d'aciers collés, c'est-à-dire constitués de pièces minces d'acier superposées et collées entre elles au moyen d'une âme de polymère. The present invention relates to the field of non-destructive testing of glued steel blanks, that is to say made up of thin pieces of steel superimposed and glued together by means of a polymer core.
Ce type de flans collés se rencontre par exemple dans l'industrie automobile, 5 o l'on cherche à assurer un renforcement de la structure par l'intermédiaire d'une surépaisseur, avec une pièce collée localement sur un flan principal: ce mode de renfort vise notamment les ouvrants (parties destinées à l'emplacement des charnières, des poignées de porte ou des hayons arrière des véhicules, très sollicitées mécaniquement), les coupelles de suspension, 10 les longerons La gamme typique d'épaisseur individuelle des pièces minces d'acier mise en oeuvre dans cette technique de renforcement local va de 0,5 à 3 millimètres. This type of glued blanks is encountered, for example, in the automotive industry, where it is sought to provide reinforcement of the structure by means of an additional thickness, with a part glued locally on a main blank: this method of reinforcement is aimed in particular at the openings (parts intended for the location of hinges, door handles or rear hatches of vehicles, highly mechanically stressed), suspension cups, 10 side rails The typical range of individual thickness of thin parts d he steel used in this local reinforcement technique ranges from 0.5 to 3 millimeters.
Parmi les structures collées acier-polymère-acier, on trouve également les tôles " sandwich ", qui contribuent à une réduction notable des nuisances acoustiques. Dans le cas de flans collés très sollicités mécaniquement, il est indispensable de procéder systématiquement à un contrôle non destructif en ligne lors de la fabrication pour garantir la tenue mécanique ultérieure Les défauts que l'on cherche à détecter sur ces flans collés sont divers: manque local ou variation 20 d'épaisseur de polymère, manque d'adhésion entre l'âme de polymère et les pièces d'acier Il faut également tenir compte du fait qu'un procédé de contrôle efficace doit intégrer les caractéristiques d'une ligne de production industrielle: contrôle de plusieurs pièces par minute, pièces parfois en mouvement au moment du contrôle. Among the steel-polymer-steel bonded structures, there are also sandwich sheets, which contribute to a significant reduction in noise pollution. In the case of bonded blanks very mechanically stressed, it is essential to systematically carry out a non-destructive test online during manufacture to guarantee the subsequent mechanical strength. The defects that one seeks to detect on these bonded blanks are various: lack local or variation in polymer thickness, lack of adhesion between the polymer core and the steel parts It must also be taken into account that an effective control process must integrate the characteristics of a production line industrial: inspection of several parts per minute, parts sometimes in motion at the time of control.
Il est déjà connu un procédé de contrôle non-destructif par thermographie, dont le principe est le suivant: on excite la pièce à contrôler par un apport de chaleur localisé au voisinage de sa surface Cet apport impulsionnel donne ensuite lieu à un transfert de chaleur conductif au cours duquel la diffusion thermique est influencée par tout ce qui peut modifier les échanges au 2 2849197 voisinage de la région excitée: dans le cas particulier de pièces collées, les défauts tels que les excès de polymère, délaminations, sont équivalents à des résistances thermiques et se traduisent par un échauffement supérieur à celui d'une région saine Naturellement, la détection de la différence de 5 température (ou " contraste thermique ") entre une région comportant un défaut et une région exempte de défaut n'est possible que si cette différence est supérieure à un certain seuil, afin de distinguer sans ambiguté la présence d'un défaut de celle de fluctuations locales (" bruit ") inévitables. There is already known a non-destructive control method by thermography, the principle of which is as follows: the part to be controlled is excited by a heat supply located near its surface This pulse supply then gives rise to a conductive heat transfer during which the thermal diffusion is influenced by everything that can modify the exchanges in the vicinity of the excited region: in the particular case of glued parts, the defects such as excess polymer, delaminations, are equivalent to thermal resistances and result in a heating higher than that of a healthy region Naturally, the detection of the difference in temperature (or "thermal contrast") between a region having a defect and a region free of defect is only possible if this difference is greater than a certain threshold, in order to unambiguously distinguish the presence of a defect from that of fluctuations local ("noise") inevitable.
Ceci est d'autant plus difficile que le matériau possède une bonne diffusivité 10 thermique, puisque la température a tendance à s'uniformiser très rapidement. Jusqu'à présent, la détection de défauts sur flans collés d'aciers nus ou revêtus en faible épaisseur s'est heurtée à la difficulté de définir un procédé de chauffage et des paramètres adaptés, car la diffusivité et la 15 réflectivité élevées des pièces sont des obstacles importants à la création de contrastes thermiques suffisants Il est par ailleurs difficile d'effectuer la détection de défauts dans des conditions industriellement acceptables: ainsi, on ne peut envisager industriellement de diminuer la réflectivité des surfaces, même de façon temporaire (peinture, huile, eau) pour faciliter le chauffage 20 des flans d'aciers. This is all the more difficult as the material has good thermal diffusivity, since the temperature tends to uniformize very quickly. So far, the detection of defects on glued blanks of bare or thin-coated steels has encountered the difficulty of defining a heating method and suitable parameters, since the high diffusivity and reflectivity of the parts are significant obstacles to the creation of sufficient thermal contrasts It is moreover difficult to carry out the detection of faults under industrially acceptable conditions: thus, it is not possible industrially to reduce the reflectivity of the surfaces, even temporarily (paint, oil , water) to facilitate the heating of the steel blanks.
Le but de la présente invention est de mettre à disposition un procédé et un dispositif de contrôle photothermique de flans d'aciers collés pour la détection d'éventuels défauts. The object of the present invention is to provide a method and a device for photothermal control of bonded steel blanks for the detection of possible defects.
A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de contrôle de flans constitués de pièces d'acier d'épaisseur individuelle comprise entre 0,5 et 3 mm superposées et collées entre elles par une âme de polymère, caractérisé par le fait que l'on chauffe les flans grâce à une source de chaleur avec une 25 densité d'énergie surfacique uniforme rapportée à la surface chauffée directement, comprise entre 6 et 28 J/cm 2 et une densité de puissance supérieure à 10 W/cm 2, on laisse refroidir ceux-ci de manière à obtenir un écart thermique maximal entre les différentes zones des flans ayant été chauffées de manière simultanée On enregistre la répartition thermique de 30 des flans par thermographie infrarouge, et on compare celle-ci à une répartition thermique de référence correspondant à celle d'un flan sans défaut, ou à une répartition thermique correspondant à celles de flans comportant des défauts dont la taille ou la nature sont considérées comme acceptables, et on décide par seuillage de l'acceptation ou du rejet des flans. 5 L'invention peut présenter avantageusement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: Le chauffage des flans est effectué par rayonnement infrarouge. To this end, the subject of the invention is a process for controlling blanks made up of pieces of steel of individual thickness between 0.5 and 3 mm superimposed and glued together by a polymer core, characterized in that the blanks are heated using a heat source with a uniform surface energy density related to the directly heated surface, between 6 and 28 J / cm 2 and a power density greater than 10 W / cm 2, these are allowed to cool so as to obtain a maximum thermal difference between the different areas of the blanks having been heated simultaneously. The thermal distribution of 30 blanks is recorded by infrared thermography, and this is compared to a thermal distribution of reference corresponding to that of a blank without defects, or to a thermal distribution corresponding to those of blanks containing defects whose size or nature are considered to be acceptable, and we decide by thresholding the acceptance or rejection of the blanks. The invention may advantageously have one or more of the following characteristics: The heating of the blanks is carried out by infrared radiation.
Le chauffage des flans est réalisé par convection forcée La source de chaleur est située à une distance de 10 à 30 mm de la partie 10 supérieure des flans collés Sur des flans constitués de deux pièces d'acier d'épaisseur inégale, le chauffage est effectué préférentiellement du côté de la plus mince des pièces L'enregistrement thermographique est effectué du même côté que la source de chaleur par rapport aux flans La surface directement chauffée des flans comporte un revêtement à base de zinc ou d'aluminium Les flans sont plans ou comportent des parties non- planes Les flans sont en mouvement relatif par rapport au système de chauffage Une variation locale d'épaisseur de polymère est évaluée par une variation 20 proportionnelle de la température locale. The blanks are heated by forced convection The heat source is located at a distance of 10 to 30 mm from the upper part of the glued blanks On blanks made of two pieces of steel of unequal thickness, the heating is carried out preferably on the thinnest side of the parts The thermographic recording is carried out on the same side as the heat source with respect to the blanks The directly heated surface of the blanks has a coating based on zinc or aluminum The blanks are flat or have non-planar parts The blanks are in relative motion relative to the heating system. A local variation in polymer thickness is evaluated by a proportional variation in the local temperature.
L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle de flans constitués de pièces d'acier d'épaisseur individuelle comprise entre 0,5 et 3 mm superposées et collées entre elles par une âme de polymère, comprenant un moyen de chauffage dont la densité surfacique d'énergie 25 rapportée à la surface des flans chauffée directement est comprise entre 6 et 28 J/cm 2 et la densité de puissance supérieure à 10 W/cm 2, une caméra de thermographie infrarouge, des moyens de mesure et de visualisation des températures des flans, des moyens de seuillage permettant de décider de l'acceptation ou du rejet des flans contrôlés. The subject of the invention is also a device for controlling blanks made of pieces of steel of individual thickness between 0.5 and 3 mm superimposed and bonded together by a polymer core, comprising a heating means the density of which surface area of energy 25 related to the surface of the blanks heated directly is between 6 and 28 J / cm 2 and the power density greater than 10 W / cm 2, an infrared thermography camera, means for measuring and displaying the blank temperatures, thresholding means making it possible to decide on the acceptance or rejection of the monitored blanks.
Préférentiellement, le moyen de chauffage est une lampe radiante infrarouge La longueur d'onde de la lampe radiante infrarouge est avantageusement 4 2849197 comprise entre 0,3 et 1 micromètre. Preferably, the heating means is an infrared radiant lamp The wavelength of the infrared radiant lamp is advantageously 4 2849197 between 0.3 and 1 micrometer.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de chauffage est constitué d'un générateur et d'un moyen de soufflage d'air chaud. According to another characteristic of the invention, the heating means consists of a generator and a means for blowing hot air.
La bande spectrale de détection de la caméra de thermographie infrarouge est avantageusement comprise entre 2,5 et 14,5 micromètres Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de contrôle comprend un dispositif de déplacement relatif à vitesse constante des flans par rapport au moyen de chauffage. The spectral detection band of the infrared thermography camera is advantageously between 2.5 and 14.5 micrometers. According to another characteristic of the invention, the control device comprises a device for relative displacement at constant speed of the blanks relative to the heating means.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, 10 donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux figures 1 à 6, annexées selon lesquelles: la figure 1 présente schématiquement le cycle thermique observé après un chauffage bref à la surface d'un flan collé, avec ou sans défaut. The invention will be better understood on reading the description which follows, given by way of nonlimiting example and with reference to FIGS. 1 to 6, annexed according to which: FIG. 1 schematically shows the thermal cycle observed after heating brief on the surface of a glued blank, with or without defect.
La figure 2 illustre l'évolution de la température maximale et du contraste 15 maximal de flans collés comportant un défaut, avec la densité d'énergie de chauffage. FIG. 2 illustrates the evolution of the maximum temperature and of the maximum contrast of bonded blanks comprising a defect, with the density of heating energy.
La figure 3 présente l'évolution du contraste thermique en fonction de la densité d'énergie, suivant que la mesure de température est effectuée du même côté que la source de chaleur ou du côté opposé. FIG. 3 shows the evolution of the thermal contrast as a function of the energy density, depending on whether the temperature measurement is carried out on the same side as the heat source or on the opposite side.
La figure 4 illustre l'influence de l'épaisseur de la couche de polymère sur le contraste thermique maximal. FIG. 4 illustrates the influence of the thickness of the polymer layer on the maximum thermal contrast.
La figure 5 illustre un exemple de répartition des isothermes sur la surface d'un flan comportant un défaut de collage. FIG. 5 illustrates an example of distribution of the isotherms on the surface of a blank having a bonding defect.
La figure 6 présente un second exemple de la répartition des isothermes à 25 la surface d'un flan collé comportant également un défaut. FIG. 6 shows a second example of the distribution of the isotherms on the surface of a bonded blank also having a defect.
Pour illustrer l'évolution de la température superficielle provoquée par un chauffage bref appliqué grâce à une source d'énergie de densité surfacique uniforme sur une face d'un flan, la figure 1 présente schématiquement le cas d'un flan (acier-polymère-acier) collé de façon 30 parfaite (courbe A) ou comportant un défaut de liaison (courbe B) tel qu'une surépaisseur locale ou un manque de polymère se traduisant par un vide local entre les deux tôles d'acier Les deux flans sont soumis à un chauffage simultané La figure 1 illustre l'évolution, en fonction du temps, de la :±I * température de la surface située du même côté que la source de chaleur. To illustrate the evolution of the surface temperature caused by a brief heating applied using an energy source of uniform surface density on one face of a blank, FIG. 1 schematically presents the case of a blank (steel-polymer- steel) perfectly bonded (curve A) or having a bonding defect (curve B) such as a local excess thickness or a lack of polymer resulting in a local vacuum between the two steel sheets The two blanks are subjected to simultaneous heating Figure 1 illustrates the evolution, as a function of time, of: ± I * temperature of the surface located on the same side as the heat source.
Après le début du chauffage, dans les deux cas considérés, la température s'élève initialement de manière simultanée pour passer par un maximum Om. After the start of heating, in the two cases considered, the temperature initially rises simultaneously to pass through a maximum Om.
La valeur absolue de la température dans le flan comportant un défaut (Om B) 5 est cependant plus élevée, en raison de la conductibilité thermique locale moindre Lors du refroidissement ultérieur, l'écart de température entre les courbes A et B passe par un maximum à un instant tm Le contraste thermique C, qui représente l'écart de température à un instant donné entre les deux cas considérés, est maximal à l'instant tm Au voisinage de cet 10 instant, un défaut éventuel sera donc détecté avec une précision optimale Le contraste maximal est désigné par Cm. The absolute value of the temperature in the blank with a fault (Om B) 5 is however higher, due to the lower local thermal conductivity During subsequent cooling, the temperature difference between curves A and B goes through a maximum at an instant tm The thermal contrast C, which represents the temperature difference at a given instant between the two cases considered, is maximum at the instant tm In the vicinity of this 10 instant, a possible fault will therefore be detected with optimal precision The maximum contrast is designated by Cm.
A partir d'essais réalisés dans différentes conditions sur des flans constitués de pièces d'acier nu ou revêtu collées, l'épaisseur individuelle de ces pièces étant comprise entre 0,5 et 3 mm, les inventeurs ont pu mettre en évidence (figure 2) que la température maximale O m et le contraste Cm dépendaient de la densité surfacique d'énergie thermique Es. From tests carried out under different conditions on blanks made of pieces of bare or coated steel bonded, the individual thickness of these pieces being between 0.5 and 3 mm, the inventors were able to demonstrate (FIG. 2 ) that the maximum temperature O m and the contrast Cm depended on the surface density of thermal energy Es.
Le chauffage doit être suffisamment important pour générer un contraste thermique significatif entre une zone avec et une zone sans défaut La figure 2 indique qu'un contraste d'au moins 5 C est créé si la densité d'énergie est 20 supérieure à 6 J/cm 2 Par ailleurs, le chauffage doit être maintenu dans une certaine limite pour éviter d'endommager le polymère assurant la liaison des parties métalliques. The heating must be large enough to generate a significant thermal contrast between an area with and a faultless area. Figure 2 indicates that a contrast of at least 5 C is created if the energy density is greater than 6 J / cm 2 Furthermore, the heating must be kept within a certain limit to avoid damaging the polymer ensuring the bonding of the metal parts.
Pour des pièces collées à chaud à la presse, il convient de ne pas dépasser une température de 90 C en surface du produit sous peine d 'altérer la liaison 25 entre l'acier et le polymère Cette condition revient à limiter la densité d'énergie à 28 J/cm 2 et définit le domaine de l'invention illustré par la figure 2. For parts hot-glued to the press, it is advisable not to exceed a temperature of 90 C at the surface of the product, otherwise the connection 25 between the steel and the polymer will be impaired. This condition amounts to limiting the energy density. at 28 J / cm 2 and defines the field of the invention illustrated in FIG. 2.
La densité surfacique d'énergie Es est le produit de la densité surfacique de puissance Ps de la source de chaleur (puissance/surface chauffée directement par la source) par le temps d'exposition te, ce terme désignant 30 la durée de chauffage dans le cas d'une source fixe par rapport au flan, ou bien le temps de passage d'un point donné du flan sous la source dans le cas d'un déplacement relatif Les inventeurs ont constaté qu'il n'était pas 6 2849197 possible d'obtenir des résultats satisfaisants lorsque la densité de puissance est trop faible, même si le temps d'exposition est long A partir d'essais effectués dans différentes conditions, les inventeurs ont mis en évidence qu'une densité surfacique de puissance minimale de 10 W/cm 2 est nécessaire pour obtenir un chauffage efficace. The energy surface density Es is the product of the power surface density Ps of the heat source (power / surface heated directly by the source) by the exposure time te, this term designating the heating time in the case of a source fixed with respect to the blank, or else the time taken for a given point of the blank to pass under the source in the case of a relative displacement The inventors have found that it was not possible 6 '' obtain satisfactory results when the power density is too low, even if the exposure time is long From tests carried out under different conditions, the inventors have demonstrated that a surface power density of minimum power of 10 W / cm 2 is necessary for efficient heating.
Les inventeurs ont également mis en évidence que ces conditions sont obtenues de façon satisfaisante, par chauffage par rayonnement infrarouge ou par convection forcée La distance entre la -source de chauffage et la partie supérieure du flan ne doit pas être supérieure à 30 10 mm sous peine de diminuer l'efficacité du chauffage et de provoquer un élargissement excessif de surface de la zone chauffée, dont la valeur est alors différente de celle chauffée directement en regard de la source Mais cette distance ne doit pas être inférieure à 10 mm sous peine d'un échauffement local excessif du polymère. The inventors have also demonstrated that these conditions are obtained satisfactorily, by heating by infrared radiation or by forced convection The distance between the heating source and the upper part of the blank must not be greater than 30 10 mm under penalty reduce the heating efficiency and cause an excessive enlargement of the surface of the heated zone, the value of which is then different from that heated directly opposite the source But this distance must not be less than 10 mm under penalty of excessive local heating of the polymer.
Dans son principe, la mesure de température par thermographie est effectuée soit du côté du flan chauffé par la source, soit du côté opposé A partir d'essais réalisés sur deux pièces électrozinguées de 0 8 mm collées par une couche de polymère de 0 4 mm d'épaisseur, la figure 3 indique la variation de la valeur absolue du contraste maximal Cm en fonction de la 20 densité d'énergie de la source La mesure de température effectuée du même côté que celui de la source (courbe C) permet d'obtenir un meilleur contraste thermique (supérieur de 2 C) que celui effectué du côté opposé (courbe D) à la source de chauffage Ainsi, même si la mesure est possible suivant ce dernier mode, il est préférable d'effectuer le contrôle 25 du même côté que celui de la source, particulièrement lorsque la densité d'énergie mise en jeu est faible, de façon à obtenir un contraste significativement supérieur à 5 C, et donc une sensibilité accrue à la présence de défauts De plus, lorsque les deux produits collés ont une épaisseur sensiblement différente, les inventeurs ont mis en évidence qu'il 30 est avantageux d'effectuer le contrôle du côté du produit le plus mince pour obtenir le contraste le plus élevé. In principle, the temperature measurement by thermography is carried out either on the side of the blank heated by the source, or on the opposite side From tests carried out on two electro-galvanized pieces of 0 8 mm bonded by a polymer layer of 0 4 mm of thickness, FIG. 3 indicates the variation of the absolute value of the maximum contrast Cm as a function of the energy density of the source The temperature measurement carried out on the same side as that of the source (curve C) makes it possible to obtain a better thermal contrast (greater by 2 C) than that carried out on the opposite side (curve D) of the heating source Thus, even if the measurement is possible according to this latter mode, it is preferable to carry out control 25 of the same side than that of the source, particularly when the energy density involved is low, so as to obtain a contrast significantly greater than 5 C, and therefore an increased sensitivity to the presence of In addition, when the two bonded products have a substantially different thickness, the inventors have shown that it is advantageous to carry out the control on the side of the thinnest product in order to obtain the highest contrast.
A partir d'essais effectués sur des flans collés constitués de pièces d'aciers d'épaisseur allant de 0,5 à 3 mm, les inventeurs ont mis en 7 2849197 évidence que les conditions du procédé de contrôle définies selon l'invention sont adaptées à la détection de défauts sur flans constitués à partir de pièces d'acier nu, ou d'acier revêtu (revêtement à base de zinc ou d'aluminium) Le procédé de contrôle selon l'invention est applicable aussi bien sur des flans collés plans que sur des flans comportant des formes complexes, notamment obtenus après emboutissage des flans collés. From tests carried out on glued blanks made of pieces of steel with a thickness ranging from 0.5 to 3 mm, the inventors have demonstrated that the conditions of the control process defined according to the invention are suitable the detection of defects on blanks made from pieces of bare steel, or coated steel (coating based on zinc or aluminum) The control method according to the invention is applicable both on flat glued blanks as on blanks comprising complex shapes, in particular obtained after stamping the glued blanks.
Dans ce cas, la source de chaleur est située à une distance de la partie supérieure des flans comprise entre 10 et 30 mm. In this case, the heat source is located at a distance from the upper part of the blanks between 10 and 30 mm.
Le procédé selon l'invention est adapté à un contrôle au défilé de flans collés: dans ce cas, les flans défilent par exemple sous un dispositif fixe de chauffage par radiation ou par convection, puis sous une caméra fixe de thermographie De la sorte, les flans sont en mouvement relatif par rapport à la source de chaleur La vitesse constante de passage V des pièces (déterminant le temps d'exposition t E) est choisie de façon à obtenir une densité de puissance au chauffage supérieure à 10 W/cm 2. The method according to the invention is suitable for checking the parade of glued blanks: in this case, the blanks parade for example under a fixed device for heating by radiation or by convection, then under a fixed thermography camera In this way, the blanks are in relative motion with respect to the heat source The constant speed of passage V of the parts (determining the exposure time t E) is chosen so as to obtain a power density on heating greater than 10 W / cm 2.
La distance L séparant le dispositif de chauffage de celui de mesure de température est choisie à partir du temps de contraste maximal tm, c'est à dire sensiblement égale à V x tm De la sorte, les cartographies 20 thermiques établies sont établies dans les conditions voisines de celles du contraste maximal. The distance L separating the heating device from that of temperature measurement is chosen from the maximum contrast time tm, that is to say substantially equal to V x tm. In this way, the thermal maps established are established under the conditions close to those of maximum contrast.
Les inventeurs ont également établi de manière nouvelle que le procédé selon l'invention permet d'évaluer le type de défaut (manque ou surépaisseur de polymère) et sa nocivité La figure 4, présentant par exemple 25 le contraste thermique maximal relevé sur un flan constitué d'une pièce d'acier d'épaisseur de 1,7 mm collée par polymère sur une autre pièce d'acier de 0,75 mm, indique qu'il existe une relation linéaire entre l'épaisseur de la couche de polymère et la température locales Ainsi, par rapport à une situation nominale (épaisseur de polymère conforme à celle 30 visée), toute diminution ou augmentation relative locale de température est susceptible de traduire la présence d'un défaut, sa nature (sousépaisseur ou sur-épaisseur par rapport à l'épaisseur nominale de polymère) Ceci crée les conditions d'un système de tri précis, basé sur un seuil d'acceptabilité des défauts. The inventors have also established in a new way that the method according to the invention makes it possible to evaluate the type of defect (lack or excess thickness of polymer) and its harmfulness. FIG. 4, showing for example 25 the maximum thermal contrast recorded on a blank made up of a piece of steel 1.7 mm thick bonded by polymer on another piece of steel 0.75 mm, indicates that there is a linear relationship between the thickness of the polymer layer and the local temperature Thus, compared with a nominal situation (thickness of polymer in accordance with that targeted), any local relative decrease or increase in temperature is likely to reflect the presence of a defect, its nature (under thickness or over thickness compared at nominal polymer thickness) This creates the conditions for a precise sorting system, based on an acceptability threshold for defects.
Lorsque le chauffage est effectué par lampe infrarouge, la longueur d'onde est de préférence comprise entre 0,3 et 1 micromètre En effet, 1 'émissivité du produit est la plus élevée dans les courtes longueurs 5 d'onde, et son absorptivité la plus grande De plus, l'échantillon étant chauffé à température relativement basse, émet le plus d'énergie dans une gamme de grandes longueurs d'ondes C'est pourquoi la bande spectrale de la caméra de détection est avantageusement comprise entre 2,5 et 14,5 micromètres. When the heating is carried out by infrared lamp, the wavelength is preferably between 0.3 and 1 micrometer Indeed, the emissivity of the product is the highest in the short wavelengths, and its absorbency larger In addition, the sample being heated to a relatively low temperature, emits the most energy in a range of long wavelengths. This is why the spectral band of the detection camera is advantageously between 2.5 and 14.5 micrometers.
Sans que cette description soit limitative, I'appareillage de thermographie infrarouge comprend avantageusement les éléments suivants: Un système optique adapté à un domaine spectral de l'infrarouge, Un ou plusieurs transducteurs opto-électroniques qui explorent l'image infrarouge par des moyens opto-mécaniques ou électriques, Un système d'édition d'images en lumière visible, traduisant visuellement l'image thermique, Des moyens de mesure en temps réel, Un système de seuillage, Des moyens d'archivage analogique et/ou numérique. Without this description being limiting, the infrared thermography apparatus advantageously comprises the following elements: An optical system adapted to an infrared spectral range, One or more opto-electronic transducers which explore the infrared image by optic means. mechanical or electrical, A visible light image editing system, visually translating the thermal image, Real-time measurement means, A thresholding system, Analog and / or digital archiving means.
La présente invention va être maintenant illustrée à partir des exemples suivants: The present invention will now be illustrated on the basis of the following examples:
Exemple 1:Example 1:
On a appliqué le procédé selon l'invention dans le but de détecter des défauts sur flans collés de 100 x 150 mm 2 constitués de deux pièces d'aciers 25 électrozinguées de 0,8 mm et d'une âme de polymère de 0,4 mm d'épaisseur Des flans ont été chauffés au défilé (vitesse de défilement constante V= 25 mm/s) au moyen d'une lampe radiante infrarouge avec une densité d'énergie spécifique de 26 J/cm 2, une densité spécifique de puissance de 10 W/cm 2 La lampe radiante est située à une hauteur de 20 30 mm par rapport aux flans La répartition de température à la surface des flans est évaluée grâce à une caméra de thermographie dotée d'une bande spectrale de 7,9 à 14,5 micromètres, située du même côté que la source de chauffage par rapport aux flans Cette caméra est située en aval dans le sens 9 2849197 de défilement des produits à une distance de 50 mm du système de chauffage Dans ces conditions, le contraste thermique est proche du contraste thermique maximal, ce qui permet une meilleure précision de détection des défauts éventuels La figure 5 illustre la répartition des 5 isothermes (les valeurs indiquées étant exprimées en degrés Celsius) sur la surface d'un flan comportant un défaut: Un échauffement d'environ 15 C par rapport à la température moyenne au centre du flan traduit nettement une absence locale de polymère. The method according to the invention was applied in order to detect defects on bonded blanks of 100 x 150 mm 2 consisting of two pieces of 0.8 mm electro-galvanized steel and a core of 0.4 polymer mm of thickness Blanks were heated on parade (constant scrolling speed V = 25 mm / s) using an infrared radiant lamp with a specific energy density of 26 J / cm 2, a specific power density of 10 W / cm 2 The radiant lamp is located at a height of 20 30 mm from the blanks The temperature distribution on the surface of the blanks is evaluated using a thermography camera with a spectral band of 7.9 to 14.5 micrometers, located on the same side as the heating source with respect to the blanks This camera is located downstream in the direction of travel of the products at a distance of 50 mm from the heating system Under these conditions, the thermal contrast is close to the thermal contrast maximum ic, which allows a better detection accuracy of possible faults Figure 5 illustrates the distribution of the 5 isotherms (the values indicated being expressed in degrees Celsius) on the surface of a blank having a defect: A temperature rise of about 15 C compared to the average temperature in the center of the blank clearly indicates a local absence of polymer.
Exemple 2: Le flan collé comportant un défaut présenté dans l'exemple 1 a fait l'objet de contrôle dans d'autres conditions: celui-ci a été chauffé au défilé par convection forcée au moyen d'un générateur d'air chaud soufflé Le moyen de soufflage d'air chaud est situé à une distance de 20 mm du flan La densité d'énergie et de puissance surfaciques mises en oeuvre dans ces 15 conditions sont respectivement de 23 J/cm 2 et 400 W /cm 2 La répartition de température, mesurée par une caméra thermographique située en aval dans le sens de défilement des produits à 50 mm de la zone de chauffage, met en évidence un contraste thermique de 5 C autorisant une visualisation aisée des défauts de collage. Example 2: The bonded blank having a defect presented in Example 1 was subject to control in other conditions: it was heated in the procession by forced convection by means of a blown hot air generator The hot air blowing means is located at a distance of 20 mm from the blank. The surface energy and power density used under these conditions are 23 J / cm 2 and 400 W / cm 2, respectively. temperature, measured by a thermographic camera located downstream in the direction of travel of the products 50 mm from the heating zone, highlights a thermal contrast of 5 C allowing easy viewing of bonding defects.
Exemple 3: Le procédé selon l'invention a été appliqué à la détection de défauts sur flans constitués d'une pièce d'acier de 1,2 mm sur laquelle est collée une pièce d'acier circulaire de 0,7 mm d'épaisseur Le chauffage et le contrôle thermographique ont été effectués dans les mêmes conditions que dans 25 I'exemple 1. Example 3: The method according to the invention was applied to the detection of defects on blanks consisting of a piece of steel of 1.2 mm on which is glued a piece of circular steel of 0.7 mm thick The heating and the thermographic control were carried out under the same conditions as in Example 1.
La figure 6 illustre la répartition des isothermes à la surface du flan, les valeurs indiquées étant exprimées en degrés Celsius La différence d'environ 10 C entre ces différentes zones traduit la répartition inégale du polymère entre la périphérie et le centre de la pièce circulaire. FIG. 6 illustrates the distribution of the isotherms on the surface of the blank, the values indicated being expressed in degrees Celsius The difference of approximately 10 C between these different zones reflects the uneven distribution of the polymer between the periphery and the center of the circular part.
L'intérêt du procédé et du dispositif selon l'invention réside notamment dans la possibilité d'un contrôle rapide, non destructif, et totalement automatisé des flans d'acier collés, éliminant la nécessité d'un contrôle statistique destructif plus long et d'une moindre fiabilité. The advantage of the method and of the device according to the invention resides in particular in the possibility of a rapid, non-destructive, and fully automated control of the bonded steel blanks, eliminating the need for a longer destructive statistical control and less reliability.
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