FR3046844B1 - METHOD FOR CONTROLLING THE SURFACE POROSITY OF PARTS - Google Patents
METHOD FOR CONTROLLING THE SURFACE POROSITY OF PARTS Download PDFInfo
- Publication number
- FR3046844B1 FR3046844B1 FR1650365A FR1650365A FR3046844B1 FR 3046844 B1 FR3046844 B1 FR 3046844B1 FR 1650365 A FR1650365 A FR 1650365A FR 1650365 A FR1650365 A FR 1650365A FR 3046844 B1 FR3046844 B1 FR 3046844B1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- powder
- particles
- inspected
- color
- piece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000007790 scraping Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 17
- 238000003325 tomography Methods 0.000 claims description 13
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 9
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 8
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 4
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000003570 air Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- 241000233805 Phoenix Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/088—Investigating volume, surface area, size or distribution of pores; Porosimetry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Un procédé de contrôle de la porosité de surface d'une pièce comprend les étapes suivantes : - dépôt d'une poudre sur une surface d'une pièce à inspecter (S1), ladite poudre étant constituée de particules présentant une taille inférieure à 60 µm, au moins une partie des particules présentant une couleur différente de la ou les couleurs présentées par le matériau de la pièce en surface, - retrait par raclage de la poudre en excès à la surface de la pièce à inspecteur (S2) de manière à éliminer la poudre présente en surface de la pièce à inspecter en dehors des porosités et à compacter ladite poudre dans les porosités débouchantes sur la surface de la pièce à inspecter, - détection visuelle d'une ou plusieurs zones comportant des porosités sur la surface de la pièce à inspecter (S3), - élimination de la poudre présente dans les porosités (S4).A method for controlling the surface porosity of a part comprises the following steps: depositing a powder on a surface of a part to be inspected (S1), said powder consisting of particles having a size of less than 60 μm at least a portion of the particles having a color different from the color or colors presented by the material of the surface piece; - scraping removal of the excess powder from the surface of the inspector part (S2) so as to eliminate the powder is present on the surface of the part to be inspected outside the porosities and to compact the said powder in the open pores on the surface of the part to be inspected, - visual detection of one or more zones comprising porosities on the surface of the part to inspect (S3), - removal of the powder present in the pores (S4).
Description
Arrière-plan de l'inventionBackground of the invention
La présente invention concerne la détection et la quantification de la porosité présente à la surface d'une pièce.The present invention relates to the detection and quantification of the porosity present on the surface of a workpiece.
Lors de la fabrication industrielle de pièces, par exemple en matériau métallique (par fonderie) ou composite (renfort fibreux densifié par une matrice), il est fréquent qu'une ou plusieurs porosité(s) en surface de la pièce apparaissent. Ces défauts de surface doivent être contrôlés fréquemment car ils font partie de la spécification des pièces et constituent, par conséquent, des critères d'acceptation des pièces. C'est le cas notamment pour des pièces aéronautiques devant présenter de bonnes propriétés de tenue mécanique et aérodynamiques. Ces contrôles fréquents de la porosité en surface permettent également de détecter une dérive potentielle dans la chaîne de production.During the industrial manufacture of parts, for example metal material (by foundry) or composite (fiber reinforcement densified by a matrix), it is common that one or more pores (s) on the surface of the part appear. These surface defects must be checked frequently as they are part of the part specification and therefore constitute part acceptance criteria. This is particularly the case for aeronautical parts having good mechanical strength and aerodynamic properties. These frequent checks of the surface porosity also make it possible to detect a potential drift in the production line.
Il existe actuellement plusieurs techniques non-destructives permettant de contrôler la porosité de surface d'une pièce, telles que le ressuage ou la tomographie. Le ressuage est une technique qui exploite la phosphorescence de certaines solutions pour révéler la présence de fissures. Néanmoins, cette technique présente des inconvénients. En effet, elle nécessite un grand nombre d'étapes et de préparations pour être mise en œuvre. En règle générale, six étapes sont nécessaires, à savoir : - nettoyage préalable de la surface, - application d'un pénétrant et son imprégnation, - élimination du pénétrant en excès, - application du révélateur, - examen sous lampe UV, - nettoyage final.There are currently several non-destructive techniques for controlling the surface porosity of a part, such as bleeding or tomography. Penetrant is a technique that exploits the phosphorescence of some solutions to reveal the presence of cracks. Nevertheless, this technique has disadvantages. Indeed, it requires a large number of steps and preparations to be implemented. As a rule, six steps are necessary, namely: - preliminary cleaning of the surface, - application of a penetrant and its impregnation, - elimination of the excess penetrant, - application of the developer, - examination under UV lamp, - final cleaning .
Cette technique de contrôle est donc relativement longue et fastidieuse à mettre en œuvre. Elle utilise en outre des produits qui peuvent être nocifs d'un point de vue santé et environnemental, et qui ne sont pas compatibles avec certains matériaux comme les matériaux composites à matrice organique (CMO) car les solvants utilisés dans le ressuage peuvent affecter la matrice (résine). Enfin, cette technique permet de détecter des défauts, mais pas de les quantifier.This control technique is therefore relatively long and tedious to implement. It also uses products that may be harmful from a health and environmental point of view, and that are not compatible with certain materials such as organic matrix composite materials (CMO) because the solvents used in bleeding can affect the matrix. (resin). Finally, this technique makes it possible to detect defects, but not to quantify them.
Parmi les techniques de contrôle non-destructif, il existe également la tomographie qui permet de détecter et de quantifier la porosité dans une pièce. Cependant, si la tomographie permet de détecter et quantifier efficacement la porosité interne, c'est-à-dire la porosité emprisonnée dans le matériau de la pièce qui ne débouche pas à la surface de celle-ci, elle ne permet pas de détecter et quantifier de manière satisfaisante la porosité présente à la surface de la pièce, c'est-à-dire débouchant à la surface de cette dernière. En effet, le traitement d'image réalisé sur les images tomographiques tient compte de la différence de densité entre le vide (absence de matériau) présent dans les porosité et le matériau environnant de la pièce afin de créer un contraste entre les pores et le matériau de la pièce. Dans le cas d'un pore interne, les contours de ce pore sont bien définis par le matériau environnant de la pièce. En revanche, pour un pore qui débouche à la surface de la pièce, la distinction entre le pore et le matériau de la pièce est plus difficile et ne se limite pas à une interface matériau/vide. En effet, le pore étant débouchant, il est nécessaire de prendre en compte la géométrie macroscopique de la pièce pour reconstituer artificiellement la délimitation matériau/vide et ainsi détecter le pore en surface. Cette étape de reconstruction de la géométrie de surface de la pièce peut être réalisée informatiquement en utilisant des programmes de traitement d'image mais qui nécessitent l'utilisation de paramètres devant être ajustés par un opérateur, ce qui peut modifier le résultat final.Among the non-destructive testing techniques, there is also tomography that can detect and quantify porosity in a room. However, if the tomography can effectively detect and quantify the internal porosity, that is to say the porosity trapped in the material of the part that does not open on the surface thereof, it does not detect and to quantify in a satisfactory way the porosity present on the surface of the part, that is to say opening on the surface of the latter. In fact, the image processing performed on the tomographic images takes into account the difference in density between the void (absence of material) present in the pores and the surrounding material of the piece in order to create a contrast between the pores and the material. of the room. In the case of an internal pore, the contours of this pore are well defined by the surrounding material of the part. On the other hand, for a pore that opens at the surface of the part, the distinction between the pore and the material of the part is more difficult and is not limited to a material / empty interface. Indeed, the pore being open, it is necessary to take into account the macroscopic geometry of the piece to artificially reconstitute the material / vacuum delimitation and thus detect the pore surface. This step of reconstructing the surface geometry of the part can be performed by computer using image processing programs but which require the use of parameters to be adjusted by an operator, which can modify the final result.
Une inspection visuelle de la surface de la pièce peut être également effectuée mais elle ne permet pas de distinguer les porosités de petite taille.A visual inspection of the surface of the part can also be carried out but it does not make it possible to distinguish the porosities of small size.
Par conséquent, il existe un besoin d'une solution permettant au moins de détecter de manière non-destructive la porosité présente à la surface d'une pièce, et ce de manière fiable et rapide. Il existe également un besoin pour, en outre d'une détection, quantifier ou caractériser finement la porosité présente à la surface d'une pièce.Therefore, there is a need for a solution that can at least non-destructively detect porosity on the surface of a workpiece in a reliable and fast manner. There is also a need for, in addition to detection, quantify or finely characterize the porosity present on the surface of a workpiece.
Objet et résumé de l'invention A cet effet, la présente invention propose un procédé de contrôle de la porosité de surface d'une pièce comprenant les étapes suivantes : - dépôt d'une poudre sur une surface d'une pièce à inspecter, ladite poudre étant constituée de particules présentant une taille inférieure à 60 pm, au moins une partie des particules présentant une couleur différente de la ou les couleurs présentées par le matériau de la pièce en surface, - retrait par raclage de la poudre en excès à la surface de la pièce à inspecter de manière à éliminer la poudre présente en surface de la pièce à inspecter en dehors des porosités et à compacter ladite poudre dans les porosités débouchantes sur la surface de la pièce à inspecter, - détection visuelle d'une ou plusieurs zones comportant des porosités sur la surface de la pièce à inspecter, - si besoin, tomographie de la pièce, - élimination de la poudre présente dans les porosités.OBJECT AND SUMMARY OF THE INVENTION To this end, the present invention proposes a method for controlling the surface porosity of a part comprising the following steps: depositing a powder on a surface of a part to be inspected, said powder consisting of particles having a size of less than 60 μm, at least a portion of the particles having a color different from the color or colors presented by the material of the surface piece, - removing by scraping the excess powder from the surface the part to be inspected so as to eliminate the powder present on the surface of the part to be inspected outside the porosities and to compact the said powder in the pores emerging on the surface of the part to be inspected, - visual detection of one or more zones with porosities on the surface of the part to be inspected, - if necessary, tomography of the part, - removal of the powder present in the pores.
Le procédé selon l'invention permet ainsi de faciliter la détection visuelle des porosités présentes à la surface d'une pièce à inspecter, et ce avec un minimum d'opérations en comparaison avec les techniques de l'art antérieur et en particulier le ressuage. Il est ainsi possible d'estimer de manière fiable et rapide l'étendue de la porosité sur la surface des pièces ainsi que la fraction de surface occupée par la porosité.The method according to the invention thus makes it possible to facilitate the visual detection of the porosities present on the surface of a part to be inspected, and this with a minimum of operations in comparison with the techniques of the prior art and in particular bleeding. It is thus possible to reliably and quickly estimate the extent of the porosity on the surface of the parts as well as the fraction of area occupied by the porosity.
Selon une caractéristique particulière du procédé de l'invention, celui-ci comprend, après l'étape de retrait par raclage, une étape d'inspection tomographique consistant à obtenir par tomographie aux rayons X des images du volume de la pièce ou de la zone à inspecter, au moins une partie des particules de la poudre présentant une densité différente de celle du ou des éléments constitutifs du matériau de la pièce.According to a particular characteristic of the process of the invention, the latter comprises, after the step of scraping removal, a tomographic inspection step of obtaining by X-ray tomography images of the volume of the part or the zone. to inspect, at least a portion of the particles of the powder having a density different from that of the component (s) of the material of the part.
Grâce à l'utilisation de particules ayant une densité différente de celle du ou des éléments constitutifs du matériau de la pièce, les porosités apparaissent sur les images tomographiques avec un contraste important par rapport au matériau de la pièce. On obtient ainsi des images qui peuvent être exploitées efficacement pour des traitements permettant de quantifier finement (taille, volume, distribution, etc. des pores) la porosité présente à la surface de la pièce.By using particles having a density different from that of the component (s) of the material of the part, the porosities appear on the tomographic images with a significant contrast with respect to the material of the part. Images are thus obtained which can be exploited efficiently for treatments that allow the porosity present on the surface of the part to be quantified finely (size, volume, distribution, etc. of the pores).
Selon un premier aspect du procédé de l'invention, les particules de la poudre présentent une taille supérieure à 10 pm.According to a first aspect of the process of the invention, the particles of the powder have a size greater than 10 μm.
Selon un deuxième aspect du procédé de l'invention, la poudre est déposée sur la surface de la pièce à l'aide d'au moins une des techniques suivantes : projection de ladite poudre par aérosol, immersion dans bain contenant une suspension de ladite poudre et dépôt de ladite poudre sèche sur la surface de la pièce.According to a second aspect of the process of the invention, the powder is deposited on the surface of the part using at least one of the following techniques: projection of said powder by aerosol, immersion in a bath containing a suspension of said powder and depositing said dry powder on the surface of the workpiece.
Selon un troisième aspect du procédé de l'invention, la poudre comprend des particules de pigment présentant une couleur différente de la ou les couleurs présentées par le matériau de la pièce en surface.According to a third aspect of the process of the invention, the powder comprises pigment particles having a color different from the color or colors presented by the material of the surface piece.
Selon un quatrième aspect de l'invention, les particules de la poudre sont préalablement colorées ou revêtues avec une couleur différente de la ou les couleurs présentées par le matériau de la pièce en surface.According to a fourth aspect of the invention, the particles of the powder are previously colored or coated with a color different from the color or colors presented by the material of the surface piece.
Selon un cinquième aspect de l'invention, la pièce est en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice.According to a fifth aspect of the invention, the part is made of composite material comprising a fiber reinforcement densified by a matrix.
Brève description des dessins D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un ordinogramme montrant les étapes d'un procédé de contrôle conforme à l'invention ; - la figure 2 représente la surface d'une pièce en matériau composite de type CMO sans comblement de la porosité de surface selon le procédé de l'invention ; - la figure 3 représente la surface d'une pièce en matériau composite de type CMO après comblement de la porosité de surface selon le procédé de l'invention ; - la figure 4 est une image obtenue par tomographie d'un échantillon poreux sans comblement de la porosité de surface selon le procédé de l'invention ; - la figure 5 est une image obtenue par tomographie de l'échantillon poreux de la figure 4 après comblement de la porosité de surface selon le procédé de l'invention ; - la figure 6 est une image tridimensionnelle obtenue par reconstitution spatiale de la porosité de surface de l'échantillon de la figure 5.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description of particular embodiments of the invention, given by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a flow chart showing the steps of a control method according to the invention; FIG. 2 represents the surface of a piece of composite material of the CMO type without filling the surface porosity according to the method of the invention; - Figure 3 shows the surface of a piece of CMO composite material after filling the surface porosity according to the method of the invention; FIG. 4 is an image obtained by tomography of a porous sample without filling the surface porosity according to the method of the invention; FIG. 5 is an image obtained by tomography of the porous sample of FIG. 4 after filling of the surface porosity according to the method of the invention; FIG. 6 is a three-dimensional image obtained by spatial reconstruction of the surface porosity of the sample of FIG. 5.
Description détaillée d'un mode de réalisationDetailed description of an embodiment
Le procédé de l'invention concerne la détection et la quantification de la porosité présente en surface d'une pièce, c'est-à-dire la porosité débouchant à la surface de la pièce. La pièce à inspecter peut être notamment en matériau métallique ou en matériau composite. Par « matériau composite », on entend ici tout matériau formé à partir d'un renfort fibreux comblé par une matrice comme par exemple les matériaux à matrice céramique (CMC) (renfort en fibres de carbone ou céramique comblé par une matrice au moins partiellement céramique), les matériaux carbone/carbone (C/C) (renfort en fibres de carbone et matrice en carbone), les matériaux oxyde/oxyde (renfort en fibres oxyde et matrice oxyde), les matériaux à matrice organique (CMO) (renfort en fibres de verre, carbone ou autre et matrice organique), etc.The method of the invention relates to the detection and quantification of the porosity present on the surface of a workpiece, that is to say the porosity opening on the surface of the workpiece. The part to be inspected may be in particular metal material or composite material. By "composite material" is meant here any material formed from a fibrous reinforcement filled with a matrix such as, for example, ceramic matrix materials (CMC) (reinforcement of carbon fibers or ceramic filled with a matrix at least partially ceramic ), carbon / carbon (C / C) materials (carbon fiber reinforcement and carbon matrix), oxide / oxide materials (oxide fiber and oxide matrix reinforcement), organic matrix materials (CMO) fiberglass, carbon or other and organic matrix), etc.
Le procédé de l'invention s'applique particulièrement, mais non exclusivement, à l'inspection de pièces aéronautiques, tels que des aubes, qui doivent présenter un état de surface compatible avec les performances aérodynamiques et les tenues mécaniques requises pour de telles pièces.The method of the invention is particularly, but not exclusively, applicable to the inspection of aeronautical parts, such as blades, which must have a surface state compatible with the aerodynamic performance and mechanical strength required for such parts.
Comme représenté sur la figure 1, le procédé de l'invention débute par le dépôt d'une poudre sur une surface d'une pièce à inspecter (étape SI). Conformément à la présente invention, la poudre est constituée de particules présentant une taille inférieure à la taille de la plus petite porosité que l'on souhaite détecter. Les particules présentent ainsi de préférence une taille moyenne inférieure à 60 pm. Par « taille moyenne », on entend la taille donnée par la distribution granulométrique statistique à la moitié de la population, dite D50. Toutefois, pour des aspects de santé, sécurité et environnement, la taille moyenne des particules est de préférence supérieure à 10 pm, ce qui permet d'éviter un surcoût lié à l'utilisation d'installations requises pour le maniement de poudres fines.As shown in FIG. 1, the process of the invention begins with the deposition of a powder on a surface of a part to be inspected (step S1). According to the present invention, the powder consists of particles having a size smaller than the size of the smallest porosity that it is desired to detect. The particles thus preferably have an average size of less than 60 μm. "Medium size" means the size given by the statistical size distribution to half of the population, called D50. However, for aspects of health, safety and the environment, the average particle size is preferably greater than 10 μm, which makes it possible to avoid an additional cost related to the use of installations required for the handling of fine powders.
Toujours conformément à la présente invention, au moins la majorité des particules constituant la poudre présente une couleur différente de la ou les couleurs présentées par le matériau de la pièce en surface. A cet effet, la poudre peut comprendre des particules de pigment présentant une couleur différente de la ou les couleurs présentées par le matériau de la pièce en surface. Ces particules colorées peuvent être mélangées avec des particules présentant une densité différente de celle du ou des éléments constitutifs de la pièce à inspecter afin de permettre une inspection tomographique comme décrite ci-après.Still in accordance with the present invention, at least the majority of the particles constituting the powder have a color different from the color or colors presented by the material of the surface piece. For this purpose, the powder may comprise pigment particles having a color different from the color or colors presented by the material of the surface piece. These colored particles may be mixed with particles having a density different from that of the component (s) of the part to be inspected in order to allow a tomographic inspection as described below.
Selon une variante, les particules de la poudre sont préalablement colorées ou revêtues avec une couleur différente de la ou les couleurs présentées par le matériau de la pièce en surface. Dans le cas de la coloration de particules, celle-ci peut être obtenue en appliquant un traitement à des particules métalliques permettant de modifier leur couleur. Par exemple, en soumettant des particules de titane à un traitement d'oxydation sous air à 900°C environ, il est possible d'obtenir des particules de titanes présentant une couleur bleutée. Concernant la formation d'un revêtement coloré sur les particules, celle-ci peut être obtenue en mélangeant des particules métalliques avec un polymère coloré. D'autres méthodes, telles que le dépôt en phase gazeuse, l'électrodéposition, etc., peuvent être utilisées pour la formation d'un revêtement coloré à la surface des particules. La poudre peut être déposée sur la surface de la pièce à inspecter suivants plusieurs techniques bien connues. La poudre peut être notamment déposée par projection de la poudre par aérosol, par immersion dans un bain contenant une suspension de ladite poudre, ou par dépôt de ladite poudre sèche sur la surface de la pièce.According to one variant, the particles of the powder are previously colored or coated with a color different from the color or colors presented by the material of the piece on the surface. In the case of particle coloring, it can be obtained by applying a treatment to metal particles to change their color. For example, by subjecting titanium particles to an oxidation treatment under air at about 900 ° C, it is possible to obtain titanium particles having a bluish color. Concerning the formation of a colored coating on the particles, this can be obtained by mixing metal particles with a colored polymer. Other methods, such as gas phase deposition, electrodeposition, etc., can be used to form a colored coating on the surface of the particles. The powder may be deposited on the surface of the part to be inspected following several well known techniques. The powder may in particular be deposited by spraying the powder by aerosol, by immersion in a bath containing a suspension of said powder, or by deposition of said dry powder on the surface of the part.
Une fois la poudre déposée sur la surface de la pièce, on procède au retrait de l'excédent de poudre par raclage afin de ne laisser subsister de la poudre que dans les porosités présentes à la surface de la pièce, c'est-à-dire les porosités débouchant en surface de la pièce (étape S2). L'utilisation d'un racloir permet en outre de compacter une partie de la poudre dans les porosités, cette partie de la poudre étant alors piégée et maintenue dans l'anfractuosité. A ce stade du procédé de l'invention, il est déjà possible de réaliser une inspection visuelle de la porosité présente à la surface de la pièce. En effet, les porosités présentes à la surface de la pièce à inspecter sont facilement détectables par seuillage colorimétrique car elles présentent une couleur distincte de celle(s) du matériau en surface de la pièce. Il est ainsi déjà possible de délimiter les zones poreuses et de quantifier leur fraction surfacique. La figure 2 représente la surface 11 d'une pièce 10 en matériau composite de type CMO sur laquelle on peut distinguer des fibres 12 ainsi qu'une matrice 13. Sur la figure 2, la surface 11 de la pièce 10 n'a pas encore été traitée conformément aux étapes SI et S2 du procédé de l'invention décrites ci-avant. Les porosités 14 présentes sur la surface 10 sont difficiles à détecter car elles ont sensiblement la même couleur que le matériau des fibres 12 et/ou de la matrice 13. La figure 3 montre la surface 11 de la pièce 10 à inspecter après mise en œuvre des étapes SI et S2 du procédé de l'invention, à savoir dépôt d'une poudre 15 de particules de titane ayant une densité d'environ 5 et une taille moyenne de 58 pm, mélangées avec une poudre polymère de granulométrie équivalente de couleur rouge et raclage de l'excédent de poudre . Comme on peut le voir sur la figure 3, les porosités présentes sur la surface 11 se distinguent clairement car elles sont comblées avec une poudre 15 qui présente une couleur (couleur blanche dans l'exemple décrit ici) différente de celles de la matrice et des fibres du matériau de la pièce.Once the powder has been deposited on the surface of the part, the excess powder is removed by scraping in order to leave powder only in the pores on the surface of the piece, that is to say say the porosities leading to the surface of the part (step S2). The use of a scraper also makes it possible to compact a part of the powder in the pores, this part of the powder being then trapped and held in the crevice. At this stage of the process of the invention, it is already possible to perform a visual inspection of the porosity present on the surface of the part. In fact, the porosities present on the surface of the part to be inspected are easily detectable by colorimetric thresholding because they have a color distinct from that (s) of the material on the surface of the part. It is thus already possible to delimit the porous zones and to quantify their surface fraction. FIG. 2 shows the surface 11 of a piece 10 made of composite material of the CMO type on which fibers 12 and a matrix 13 can be distinguished. In FIG. 2, the surface 11 of the part 10 has not yet was treated according to steps S1 and S2 of the process of the invention described above. The porosities 14 present on the surface 10 are difficult to detect because they have substantially the same color as the material of the fibers 12 and / or the matrix 13. FIG. 3 shows the surface 11 of the part 10 to be inspected after implementation steps S1 and S2 of the process of the invention, namely depositing a powder of titanium particles having a density of about 5 and a mean size of 58 pm, mixed with a polymer powder of equivalent red grain size distribution and scraping the excess powder. As can be seen in FIG. 3, the porosities present on the surface 11 are clearly distinguishable because they are filled with a powder 15 which has a color (white color in the example described here) different from those of the matrix and fibers of the material of the piece.
Si l'on souhaite caractériser plus finement la porosité présente à la surface de la pièce, c'est-à-dire déterminer la taille, le volume, la répartition, etc. des pores présents en surface, une inspection tomographique peut être en outre réalisée. Cette inspection consiste à obtenir par tomographie aux rayons X des images de la pièce ou de la zone à inspecter (étape S4). A cet effet et conformément à la présente invention, la poudre ou au moins une partie majoritaire des particules constitutives de la poudre présente une densité différente de celle du ou des éléments constitutifs du matériau de la pièce afin d'obtenir suffisamment de contraste entre les pores remplis de poudre et les autres phases formées par le matériau de la pièce. La poudre ou au moins une partie majoritaire des particules constitutives de la poudre présente de préférence une densité qui diffère d'au moins 20% par rapport à la densité du ou des éléments constitutifs du matériau de la pièce.If one wants to characterize more finely the porosity present on the surface of the part, that is to say to determine the size, the volume, the distribution, etc. pores present on the surface, a tomographic inspection can be carried out. This inspection consists of obtaining by X-ray tomography images of the part or zone to be inspected (step S4). For this purpose and in accordance with the present invention, the powder or at least a majority of the particles constituting the powder has a density different from that of the component (s) of the material of the part in order to obtain sufficient contrast between the pores filled with powder and the other phases formed by the material of the piece. The powder or at least a majority of the particles constituting the powder preferably has a density which differs by at least 20% from the density of the component (s) of the material of the part.
La figure 4 montre une image 2D obtenue par tomographie d'un échantillon poreux 20 en matériau composite à matrice organique qui n'a pas été traité conformément au procédé de l'invention (pores en surface vides), le matériau composite comprenant ici un renfort en fibres de carbone densifié par une matrice de résine polmère. La figure 5 montre une image 2D obtenue par tomographie d'un échantillon poreux 30 de même nature que celui de la figure 4 et après traitement selon l'invention, à savoir après comblement des pores 33 en surface avec une poudre 32 présentant une densité différente de celle du matériau, ici une poudre de particules de titane ayant une densité d'environ 5 et une taille moyenne de 58 pm, mélangée à une poudre polymère de granulométrie équivalente de couleur rouge. Les échantillons poreux 20 et 30 ont une densité comprise entre 1,25 et 1,78. L'image 2D de la figure 5 a été obtenue par la technique bien connue de tomographie haute résolution qui consiste à utiliser un tomographe haute résolution, ici un tomographe phoenix v|tome|x-L300/180 (tube XS300D (300kV) et détecteur 2D DXR250).FIG. 4 shows a 2D image obtained by tomography of a porous sample 20 of organic matrix composite material which has not been treated in accordance with the method of the invention (empty surface pores), the composite material comprising here a reinforcement carbon fiber densified by a matrix of polymer resin. FIG. 5 shows a 2D image obtained by tomography of a porous sample 30 of the same nature as that of FIG. 4 and after treatment according to the invention, namely after filling the pores 33 at the surface with a powder 32 having a different density of that of the material, here a powder of titanium particles having a density of about 5 and an average size of 58 pm, mixed with a polymer powder of equivalent red particle size. The porous samples 20 and 30 have a density of between 1.25 and 1.78. The 2D image of FIG. 5 was obtained by the well-known high-resolution tomography technique which consists in using a high-resolution tomograph, here a phoenix tomograph | x-L300 / 180 (XS300D tube (300kV) and detector 2D DXR250).
Sur l'image de la figure 4, certains pores 23 sont visibles mais ils se distinguent difficilement du reste du matériau de l'échantillon 20 et de l'air ambiant l'entourant. Ce faible contraste entre les pores et le reste de l'échantillon ne permet pas la réalisation de traitements d'images efficaces aptes à caractériser finement la porosité en surface de l'échantillon. Au contraire, sur la figure 5, les pores 33 remplis par une poudre 32 de densité différente de celle du matériau de l'échantillon se distinguent très clairement, ce qui permet de disposer d'une image avec un bon contraste entre les pores et le reste de l'échantillon qui peut être utilisée efficacement pour des traitements de caractérisation de la porosité en surface de l'échantillon. L'analyse de la porosité présente à la surface de l'échantillon 30 est réalisée à partir d'images obtenues avec un tomographe haute résolution du type décrit ci-avant et dans lequel est placé l'échantillon poreux 30 qui est mis en rotation à 360°. Les images de l'échantillon poreux 30 issues de la tomographie correspondent chacune à un fichier de points en niveau de gris (nommés voxel) qui est transformé par seuillage en un fichier binaire qui permet d'avoir la position X, Y, Z dans l'espace de chaque voxel de chacun des pores. Il est alors possible par analyse d'images de ce fichier binaire de caractériser chacun des pores notamment de manière quantitative : calcul du taux de porosité, répartition de la porosité à la surface de l'échantillon, taille/volume des pores, etc. La figure 6 est une image 3D de l'échantillon poreux 30 obtenue par reconstitution spatiale de la porosité de surface de l'échantillon 30 après avoir préalablement remplis les pores 33 de celui-ci avec une poudre 32 de densité différente de celle du matériau de l'échantillon. A titre d'exemple, pour l'inspection de la surface d'une pièce en matériau composite à matrice organique (CMO), une poudre de particules métallique colorée en rouge et présentant une taille moyenne inférieure à 60 pm et une densité supérieure à 4 est tout à fait adaptée à la mise en œuvre du procédé de contrôle de l'invention, les fibres du renfort fibreux de la pièce présentant une densité d'environ 1,78 et la matrice de la pièce présentant une densité d'environ 1,25. Pour l'inspection de la surface d'une pièce en matériau métallique, on utilise une poudre dont les particules présentent une densité inférieure ou supérieure à celle du matériau métallique de la pièce.In the image of Figure 4, some pores 23 are visible but they are difficult to distinguish from the rest of the sample material 20 and surrounding ambient air. This low contrast between the pores and the remainder of the sample does not allow the realization of effective image treatments capable of finely characterizing the surface porosity of the sample. On the contrary, in FIG. 5, the pores 33 filled with a powder 32 of different density from that of the sample material are very clearly distinguished, which makes it possible to have an image with a good contrast between the pores and the remainder of the sample that can be used effectively for characterization treatments of the surface porosity of the sample. The analysis of the porosity present at the surface of the sample 30 is made from images obtained with a high-resolution tomograph of the type described above and in which is placed the porous sample 30 which is rotated at 360 °. The images of the porous sample 30 from the tomography each correspond to a grayscale point file (called voxel) which is transformed by thresholding into a binary file which makes it possible to have the position X, Y, Z in the space of each voxel of each of the pores. It is then possible by image analysis of this binary file to characterize each of the pores in particular quantitatively: calculation of the porosity rate, distribution of the porosity on the surface of the sample, size / volume of the pores, etc. FIG. 6 is a 3D image of the porous sample obtained by spatially reconstituting the surface porosity of the sample after having previously filled the pores 33 with a powder 32 of a density different from that of the the sample. By way of example, for the inspection of the surface of a piece of organic matrix composite material (CMO), a powder of metallic particles colored in red and having a mean size of less than 60 μm and a density greater than 4 is perfectly suited to the implementation of the control method of the invention, the fibers of the fibrous reinforcement of the piece having a density of about 1.78 and the matrix of the piece having a density of about 1, 25. For the inspection of the surface of a piece of metallic material, a powder is used whose particles have a density which is lower or greater than that of the metallic material of the part.
Une fois l'inspection de la surface de la pièce terminée, la poudre présente dans les porosités est éliminée (étape S5). L'élimination de la poudre peut être facilement réalisée par exemple par immersion dans l'eau en appliquant une action mécanique ou par application d'air comprimé.Once the inspection of the surface of the part is completed, the powder present in the porosities is removed (step S5). The removal of the powder can easily be carried out for example by immersion in water by applying a mechanical action or by application of compressed air.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1650365A FR3046844B1 (en) | 2016-01-18 | 2016-01-18 | METHOD FOR CONTROLLING THE SURFACE POROSITY OF PARTS |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1650365A FR3046844B1 (en) | 2016-01-18 | 2016-01-18 | METHOD FOR CONTROLLING THE SURFACE POROSITY OF PARTS |
| FR1650365 | 2016-01-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3046844A1 FR3046844A1 (en) | 2017-07-21 |
| FR3046844B1 true FR3046844B1 (en) | 2019-07-26 |
Family
ID=55862953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1650365A Active FR3046844B1 (en) | 2016-01-18 | 2016-01-18 | METHOD FOR CONTROLLING THE SURFACE POROSITY OF PARTS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3046844B1 (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA426811A (en) * | 1945-04-17 | A. Lehman Edgar | Wood pore filling method | |
| US4628468A (en) * | 1984-04-13 | 1986-12-09 | Exxon Production Research Co. | Method and means for determining physical properties from measurements of microstructure in porous media |
| WO2007073879A1 (en) * | 2005-12-16 | 2007-07-05 | Automation W + R Gmbh | Method and arrangement for detecting material defects in workpieces |
| EP2844985B1 (en) * | 2012-05-04 | 2016-03-23 | Nanoco Technologies, Ltd. | Method for the detection of defects in gas-barrier films using quantum dots |
-
2016
- 2016-01-18 FR FR1650365A patent/FR3046844B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3046844A1 (en) | 2017-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kim et al. | Investigation of pore structure in cobalt chrome additively manufactured parts using X-ray computed tomography and three-dimensional image analysis | |
| CH713729B1 (en) | Process for smoothing and polishing metals by ionic transport through free solid bodies, and solid bodies for carrying out said process. | |
| US10197491B2 (en) | Method for porosity measurement using SEM images of rock samples reacted with a gadolinium compound | |
| Bernier et al. | Additive manufacturing powder feedstock characterization using X-ray tomography | |
| FR3046844B1 (en) | METHOD FOR CONTROLLING THE SURFACE POROSITY OF PARTS | |
| FR2892815A1 (en) | DIAGNOSIS OR PARAMETERING OF A DETECTION FACILITY BY DETECTING DEBUGGING DEFECTS ON THE SURFACE OF WORKPIECES | |
| Klement et al. | 3D analysis of porosity in a ceramic coating using X-ray microscopy | |
| Kido et al. | Morphological transitions for pore water and pore air during drying and wetting processes in partially saturated sand | |
| Świłło et al. | Automatic inspection of surface defects in die castings after machining | |
| López et al. | Compositional analysis of Hispanic Terra Sigillata by laser-induced breakdown spectroscopy | |
| FR2982364A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR ESTIMATING A POROSITY RATE OF A SAMPLE OF MATERIAL FROM AT LEAST ONE CODED IMAGE IN GRAY LEVELS | |
| WO2017089371A1 (en) | Method for characterising the porosity of a porous material by analysing an image obtained by scanning electron microscopy | |
| Senck et al. | Quantification of surface-near porosity in additively manufactured aluminum brackets using X-ray microcomputed tomography | |
| EP3536419A1 (en) | Surface or interface defect detection | |
| Chuang et al. | High-Energy X-ray Tomographic Analysis of Precursor Metal Powders (Ti-6Al-4V) Used for Additive Manufacturing | |
| Youngblood et al. | Thin oxides as a copper diffusion barrier for NIF beryllium ablator capsules | |
| FR3097314A1 (en) | Determination of a thickness by colorimetry. | |
| EP3191617B1 (en) | Method for monitoring a part via colorimetry | |
| Ospennikova et al. | An Assessment of the Controllability of the Main Parts of Aircraft Engines During Capillary Non-destructive Testing | |
| Tatsuno et al. | Metal nanostructures fabricated by the difference of interfacial energy at a dielectric/metal interface | |
| Hay et al. | Measurement of fiber coating thickness variation | |
| CA3216605A1 (en) | Method for manufacturing a part comprising a metal substrate covered with a protective layer and a part manufactured according to this method | |
| Buchenau et al. | Surface and Bulk Quality of Metal Additive AlSi7Mg0. 6 With Contour Scan Variation | |
| Wang et al. | Calibrated X-ray computed tomography for testing micro-scale pore defect in metallic powder particles for additive manufacturing | |
| FR2973111A1 (en) | Method for characterization of e.g. inclusions of Maraging steel of aircraft engine drive shaft, involves confirming formation of cluster by inclusions when criterion, which is function of minimum distance between inclusions, is satisfied |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20170721 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| CD | Change of name or company name |
Owner name: SAFRAN AIRCRAFT ENGINES, FR Effective date: 20180717 Owner name: SAFRAN, FR Effective date: 20180717 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |