Eddyfi est une jeune entreprise québécoise qui a été fondée en 2009 par des cadres issus du milieu des Contrôles Non Destructifs. Elle développe et vend du matériel de contrôle non destructif multi-éléments par courant de Foucault entre autre, pour mesurer et détecter des défauts tels que la perte d’épaisseur, des fissures ou piqûres de corrosion sous contrainte ou de fatigue, des porosités, des inclusions. Une de leur sonde, la sonde I-Flex, conçue spécifiquement pour l’inspection de géométries complexes, est modélisée dans CIVA 2016. Cette étude a pour but d’évaluer les prédictions de CIVA dans le cadre de simulation d’inspections de défauts avec cette sonde Eddyfi.

Pièce

Les acquisitions s’effectuent sur la maquette LCME93 N°1, qui est une plaque en Inconel 600.

Maquette LCME 93 N°1
 

Dans CIVA elle est modélisée par une géométrie plane et homogène de longueur L = 300 mm, largeur l = 244 mm et hauteur h = 1.55 mm. Le matériau étant de l’Inconel 600, la conductivité est de 1.02 MS.m - 1 et la perméabilité relative de 1.

 

defauts

Dans la plaque inspectée, 15 défauts ont été usinés, dont 5 grandes entailles, 5 petites entailles et 5 trous de 2 mm de diamètres, disposés comme montré sur la figure ci-dessous :

Disposition des défauts dans la maquette LCME 93 N°1 et visualisation du sens de déplacement de la sonde.
 

L'étude publiée sur cette page ne concerne que la caractérisation de la réponse des trous. Toutes les caractéristiques géométriques de ces trous à fond plat sont rassemblées dans le tableau ci-dessous :

Dimension des trous de la plaque LCME 93 N°1.

Dans CIVA,  la pièce avec les trous à fond plat est donc modélisée comme ceci :

Simulation des trous à fond plat T1 à T5 de la maquette LCME 93 N°1.

 

sonde

Les acquisitions expérimentales sont effectuées avec la sonde industrielle et multiéléments I-Flex « ECA-IFG-056-250-048N03S » d’Eddyfi qui dispose d’une grande flexibilité permettant l’inspection de surfaces lisses pouvant être courbes. Le bobinage du capteur est constitué de 48 bobines rangées en 3 lignes de 16 bobines. La sonde est pilotée par le système d’acquisition Ectane 2 avec le logiciel Magnifi.

La sonde IFlex ECA-IFG-056-250-048-N03S d’Eddyfi et le système d'acquisition Ectane 2 d'Eddyfi
 

Les paramètres géométriques de la sonde sont rassemblés dans le tableau ci-dessous, a et b étant les distances entre les rangées de bobines comme montré sur la figure ci-dessous :

Paramètres géométriques de la sonde I-Flex
 

Positionnement des 16x3 bobines vues du dessus de la sonde et radiographie de la sonde
 
 

Pour simuler ce type de capteur dans CIVA 2016, on définit dans un premier temps le bobinage  par deux réseaux de bobines , puisque le décalage selon x des lignes n’est pas le même pour toutes les lignes . 

Définition du bobinage de la sonde I-Flex dans CIVA 2016
 

acquisition

Les modes d’acquisition des sondes multiéléments I-Flex d’Eddyfi, ou topologies, sont au nombre de trois : 

  • L’impédance, en mode absolu ou différentiel 
  • La topologie à un émetteur (Single Driver Topology) pour laquelle une seule bobine est utilisée en émission. Cette topologie permet une bonne résolution.
  • La topologie courte à deux émetteurs (Short, Double Driver Topology) pour laquelle deux bobines sont activées en émission. Cette topologie permet de détecter de petits défauts.

Les topologies Single Driver et Short, Double Driver présentent chacune un motif dit « Axial », favorisant la détection des défauts type fissure axiale, ainsi qu’un mode « Transverse » favorisant la détection des défauts type fissure transversale ou circonférentielle. Les acquisitions expérimentales sont effectuées pour tous les modes de la sonde à l’exception du mode impédance.   

Topologie « Impedance », en mode absolu. Alternance des deux motifs présentés. 
 

Topologie "Single Driver", dans le rectangle rouge le motif « Axial » en haut, « Transverse » en bas.
 

Topologie "Short Double Driver", dans le rectangle rouge le motif « Axial » à gauche, « Transverse » à droite. Alternance des deux motifs présentés.
 

Biensûr tous les motifs de toutes les topologies doivent être définis dans CIVA. Ci - dessous, deux exemples de motifs des topologies single driver axial et short double driver transverse sont présentés. 

Premier motif de la topologie Single Driver Axial (gauche) et motif de la topologie Short Double Driver Transverse (droite).
 

Comparaisons Expérience/Simulation

Les résultats des comparaisons des données simulées et acquises pour les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1 sont ici présentés pour les 4 modes d'acquisition. Les résultats ont tous été étalonnés sur le trou à fond plat T4 de la plaque LCME 93 N1. Ce trou a un diamètre de 2 mm et une profondeur de 60 %. La valeur de l’étalonnage a été choisie d’une amplitude de 1V et un angle de 0°. Les simulations ont été réalisées avec un capteur positionné en Y = 94.812 mm.

MODE SINGLE DRIVER AXIAL

Les 3 figures suivantes montrent les résultats obtenus pour le mode single driver axial. 

Partie réelle (X) et imaginaire (Y) de l'impédance pour le mode Single Driver Axial et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En bleu la simulation CIVA, en rouge l’acquisition expérimentale.

Plan d’impédance pour le mode Single Driver Axial et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En bleu la simulation CIVA, en rouge l’acquisition expérimentale.

Cartographie de la partie réelle de l'impédance pour le mode Single Driver Axial et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En haut l’acquisition expérimentale, en bas la simulation CIVA.
 

Le tableau de résultats suivant rassemble tous les résultats obtenus sur les trous à fond plat pour le mode single driver axial.

Valeur de l'amplitude et de la phase mesurées dans le plan d'impédance pour le mode Single Driver Axial sur les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1.

MODE SINGLE DRIVER TRANSVERSE

Les 3 figures suivantes montrent les résultats obtenus pour le mode single driver transverse. 

Partie réelle (X) et imaginaire (Y) de l'impédance pour le mode Single Driver Transverse et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En bleu la simulation CIVA, en rouge l’acquisition expérimentale.

Plan d’impédance pour le mode Single DriverTransverse et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En bleu la simulation CIVA, en rouge l’acquisition expérimentale.

Cartographie de la partie réelle de l'impédance pour le mode Single Driver Transverse et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En haut l’acquisition expérimentale, en bas la simulation CIVA.

Le tableau de résultats suivant rassemble tous les résultats obtenus sur les trous à fond plat pour le mode single driver transverse.

Valeur de l'amplitude et de la phase mesurées dans le plan d'impédance pour le mode Single Driver Transverse sur les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1.

MODE SHORT DOUBLE DRIVER AXIAL

Les 3 figures suivantes montrent les résultats obtenus pour le mode short double driver axial. 

Partie réelle (X) et imaginaire (Y) de l'impédance pour le mode Short Double Driver Axial et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En bleu la simulation CIVA, en rouge l’acquisition expérimentale.

Plan d’impédance pour le mode Short Double Driver Axial et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En bleu la simulation CIVA, en rouge l’acquisition expérimentale.

Cartographie de la partie réelle de l'impédance pour le mode Short Double Driver Axial et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En haut l’acquisition expérimentale, en bas la simulation CIVA.
 

Le tableau de résultats suivant rassemble tous les résultats obtenus sur les trous à fond plat pour le mode single driver axial.

Valeur de l'amplitude et de la phase mesurées dans le plan d'impédance pour le mode Short Double Driver Axial sur les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1.

MODE SHORT DOUBLE DRIVER TRANSVERSE

Les 3 figures suivantes montrent les résultats obtenus pour le mode short double driver transverse. 

Partie réelle (X) et imaginaire (Y) de l'impédance pour le mode Short Double Driver Transverse et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En bleu la simulation CIVA, en rouge l’acquisition expérimentale.

Plan d’impédance pour le mode Short Double Driver Transverse et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En bleu la simulation CIVA, en rouge l’acquisition expérimentale.

Cartographie de la partie réelle de l'impédance pour le mode Short Double Driver Transverse et les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1. En haut l’acquisition expérimentale, en bas la simulation CIVA.
 

Le tableau de résultats suivant rassemble tous les résultats obtenus sur les trous à fond plat pour le mode single driver axial.

Valeur de l'amplitude et de la phase mesurées dans le plan d'impédance pour le mode Short Double Driver Axial sur les trous à fond plat T1 à T5 de la plaque LCME 93 N°1.

ANALYSE

Comme attendu, les trous à fond plats sont aussi bien vus par la sonde en mode axial ou transverse. Les résultats obtenus expérimentalement et avec CIVA sont en général cohérent.

Pour tous les modes on observe une forte dérive de la ligne de base, ce qui est probablement dû au fait que le capteur n’était pas bien plaqué sur la plaque lors des acquisitions. Ceci peut expliquer les écarts de grandeur observés dans les tableaux. Si l’on écarte cette dérive sur la mesure, les signaux obtenus sont alors proches entre simulation et expérience. La forme des signaux est cohérente entre acquisition et simulation en dehors du trou à fond plat traversant T5. En effet, un écart important persiste sur la partie imaginaire de l’impédance de ce trou à fond plat traversant T5 quel que soit le mode de la sonde. Cela peut venir d’un modèle VIM non optimal pour les défauts traversants et demanderait à être investigué. 

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