td2 Maintenance [PDF]

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Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sousse

Département de mécanique avancée

TD2 : Outils de Maintenance Exercice 1 La figure ci-dessous donne le spectre qui aurait pu être tiré du signal vibratoire relevé sur l’un des paliers d’un moto-compresseur. Numéro de la raie

Fréquence (Hz)

Source / Argumentation

 25

La fréquence d’apparition de la première raie coïncide avec la fréquence de rotation de l’arbre reliant le moteur et l’engrenage du multiplicateur. Cette raie apparait à une fréquence relativement faible ce qui montre que c’est un défaut de grande énergie : C’est un Balourd Causes possibles : dilatation de l’arbre moteur et/ou récepteur suite à l’échauffement du moteur ou le frottement au niveau de l’accouplement.

1

 50

2

 2100 3

 5100 4

La fréquence d’apparition du la 3eme raie apparait à une fréquence relativement grande (HF) ce qui montre que c’est un défaut de faible énergie. Cette fréquence coïncide avec la fréquence de rotation de l’arbre d’entrée du multiplicateur (sortie) multiplié par le nombre de dents. C’est un défaut sur l’engrenage de multiplicateur). La fréquence d’apparition de la 4eme raie apparait aussi à une fréquence relativement grande (HF) ce qui montre que c’est un défaut de faible énergie. Cette fréquence coïncide avec la fréquence de rotation de l’arbre d’entrée du compression (sortie) multiplié par le nombre de dents. C’est un défaut sur l’engrenage de compresseur).

Exercice 2 1- Cette technique est très utilisée pour la détection des défauts se manifestant dans les hautes fréquences (HF). Ces défauts sont forcément de faible énergie. Dans les HF on peut distinguer les raies relatives aux défauts de faibles énergies de celles du bruit de fond sur un spectre résolution constante (RC). Ils peuvent s’apparenter à des petits chocs qui excitent la structure de la machine qui répond généralement entre 1 et 10 kHz. Un spectre enveloppe (SE) doit se paramétrer de façon précise sur deux gammes de fréquences différentes. La gamme HF : c’est la gamme de fréquence excitée par les défauts sur laquelle réagit la structure. Elle est généralement comprise entre 1 et 10 kHz. C’est la gamme dont les valeurs croissent en forme de « bosse de chameau » sur un spectre HF. Ces défauts sont de ceux des roulements, ils peuvent apparaitre sur la piste interne (arbre), piste externe (alésage), bille ou rouleaux. 2- Les fréquences caractéristiques des défauts de roulement pour les deux paliers sont présentées dans le tableau suivant : Fréquences Pour la cage Fdca = ½ fa (1-(d/D) cosj)) La bague externe Fdbe = N. Fdca La bague interne Fdbi = N (fa – Fdca)

Palier 1 Fdca = ½ (1842/60) (1-(19,05/86) cos 15,44))=12,07 Hz

Palier 2 Fdca = ½ (1500/60) (1-(3,97/15) cos 0)) =9,19 Hz

Fdbe =12 . 12,07 = 144,84 Hz

Fdbe =7 . 9,19 = 64,33 Hz

Fdbi =12 (30,7 – 12,07)=223,56 Hz

Fdbi =7 (25 – 9,19)=110,67 Hz

3- En s’appuyant sur les spectres d’enveloppe des Figures 3b et 3c, on remarque que les défauts détectés sur les roulements en question sont relatifs à la: -

La bague intérieure du deuxième palier (Figure 3 b) : Début d’écaillage sur la piste intérieure du roulement. - La bague extérieure du premier palier (Figure 3c): Début d’écaillage sur la piste externe du roulement.

Exercice 3 1- Le principe de la détection d’un défaut par les méthodes de CND consiste à exciter celui-ci et à recueillir sa réponse comme montre le schéma suivant. On peut distinguer les étapes suivantes quelque soit la méthode employée:

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La mis en œuvre d’un processus physique énergétique ; Altération de ce processus suite à la présence d’un défaut ; Détection de ces modifications par un capteur approprié ; Traitement des signaux et interprétation de l’information délivrée. Flux incident

Structure à inspecter

Flux réfléchi Défaut

Flux transmis Le flux incident peut être de nature mécanique (ultrason, ressuage…), électromagnétique (radiographie, magnétoscopie…), etc. 2- Quelle (s) méthode (s) de CND choisissez-vous pour détecter les défauts suivants : (indiquer clairement les raisons de vos choix) : - criques, piqûres, fissures, craquelures : Ce sont des défauts de surface donc on peut utiliser les techniques comme (contrôle visuel, endoscope, ressuage, magnétoscopie, les courants de Foucault, ultrasons). - rugosité, surépaisseur, taches diverses : le contrôle visuel est possible, mais on cherche à le remplacer par des contrôles optiques automatiques pour rationaliser les résultats. - porosités, soufflures, inclusions : Ces défauts se localisent généralement au sein du matériau, donc on peut utiliser les méthodes de CND comme l’ultrason, la magnétoscopie et les rayons X. L’examen de la structure d’un objet par radiographie consiste à le faire traverser par un rayonnement électromagnétique de très courte longueur d’onde (rayonnement X ou Gamma) et à recueillir les altérations d’intensité du faisceau sous forme d’une image sur un récepteur approprié (un film dans la plupart des cas). Pour localiser ce défaut il faut changer la position de la source.

Exercice 4 Répondre à la série des questions à choix multiples suivante. Indiquer la réponse en encerclant la lettre correspondante. a) Notion de Défaut : 1- Le formage du métal, comme le laminage, entraîne : a) une déformation plastique du métal. Le formage est une opération de mise en forme par déformation plastique. b) l'allongement des défauts existants perpendiculairement au sens du laminage. L’allongement des défauts existants se produit parallèlement au sens de laminage. c) des propriétés de déviation qui sont toujours bénéfiques pour les opérations secondaires de formage. Parfois la dérivation de l’opération de formage n’est pas bénéfique pour les opérations secondaires de mise en forme (risque d’amorçage des fissures à partir de ces défauts). d) l'aplatissement des défauts qui les rend plus facilement décelables par la plupart des méthodes d'essais non destructifs

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L’aplatissement rend la détection des défauts plus facile seulement lorsque le flux émis est perpendiculaire au sens de laminage. 2- Quand un métal (ou un alliage) passe en se refroidissant de l'état liquide à l'état solide, le métal liquide qui manque pour alimenter le retrait causera : a) des retassures, des soufflures et des cavités ; b) une texture spongieuse et des fissures à chaud ;

c) rien de ce qui est indiqué ci-dessus d) à la fois a) et b)

b) Méthodes de CND



Ressuage

1- Il y a élimination excessive de pénétrant par l’émulsifiant lorsque : a) l’émulsifiant est trop actif ; b) le temps d’émulsification est trop long ;

c) a et b d) ni a ni b

2- Les révélateurs utilisés avec les pénétrants fluorescents : a) ne doivent pas être fluorescent b) doivent être sous forme de poudre en suspension dans l’eau (solution aqueuse) c) doivent être sous forme de poudre sèche d) aucune de ces réponses  Le révélateur peut être sous la forme de poudre, en suspension ou en solution. 3- L’épanchement (ou expansion) persistant d’une indication signifie que : a) la viscosité du liquide est trop faible b) le surplus de liquide est mal nettoyé avant l’application du révélateur c) la discontinuité correspondante possède un grand volume sous-cutané d) toutes ces réponses 

Magnétoscopie

1- Parmi les types de métaux suivants, choisir ceux qui peuvent être soumis au contrôle magnétoscopique : a) métaux ferromagnétiques ; b) aluminium ; c) cuivre;

d) bronze e) plomb f) nickel

Exemples des matériaux ferromagnétiques: fer, cobalt, nickel et leurs alliages. 2- Lorsque le champ magnétique à l’intérieur d’une pièce ferromagnétique atteint un point où il ne peut plus être augmenté par une élévation de l’intensité d’aimantation, la pièce est considérée comme étant : a) magnétique ; b) saturée ;

c) coercitive d) rémanent

Evolution des domaines de Weiss en fonction du champ magnétique appliqué jusqu'à saturation (A)

Structure en domaine (domaine de Weiss)

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

Lorsque ont a magnétisé un échantillon de matériau jusqu'à la saturation (point A) puis on diminue l'excitation H, on constate que B (champs induit par le matériau) décroît également mais en suivant une courbe différente qui se situe au-dessus de la courbe de première aimantation. Ceci est le fait d'un retard à la désaimantation. On dit qu'il y a hystérésis



Lorsque H est ramené à "0", il subsiste un champ magnétique Br appelé champ rémanent. Pour annuler ce champ rémanent, il est nécessaire d'inverser le courant dans le solénoïde, c’est-à-dire d'imposer à H une valeur négative. Le champ magnétique s'annule alors pour une valeur de l'excitation Hc appelée champ coercitive.

3- Lesquels des facteurs suivants peuvent produire des indices magnétiques parasites? a) un joint brasé ; c) des stries superficielles produites par un outil à dégrossir b) les joints de grain d’un métal polycristallin ; d) toutes ces réponses Exercice 5 : Propagation des ultrasons et caractérisation des défauts. La fréquence des ultrasons est de 3,75 MHz.



c 1540   4,1.104 m  0, 41mm 6 f 3,75.10

1- a) L'intensité du faisceau après traversée d'une épaisseur de 2 cm de ces tissus, dans le cas d'une intensité initiale I0 de 8,0 W.m-2 est:

I  I 0 e x  8  e  (362.10

2

)

 3,89 W .m 2

b) L’atténuation A en dB :

A  10log( I 0 / I )  10  log(8 / 3,89)  3,13dB c) L’épaisseur x de tissus mous a traversé un faisceau d'ultrasons, si son intensité ne représente que 80% de sa valeur initiale après propagation dans ces tissus.

I  I 0 e x

I  Ln  0   I   Ln  1, 25   6, 2.103 m  3, 2mm  Ln  I   Ln  I 0   x  x   36

3- La durée qui s’écoule entre la réception des échos renvoyés par les parois de la structure échogène observée dans les tissus mous est de 30.10-6 µs. 4- La dimension d dans le plan d'incidence particulier de la figure 4, de la structure échogène observée dans les tissus mous est :

30.106 2Td  30.10  Td   15.106 µs 2 6

2TD  50.106  TD 

30.106  25.10 6 µs  D( peau  défaut ( B ))  25.10 6 1540  0,0386m  38,5mm 2

Pour déterminer la taille du défaut il faut envisager les trois cas possibles: Nature du défaut Air

Taille du défaut (d)

d  15.10  343  5,145.10 3 m  5,145mm

Eau

d  15.106  1480  22, 2.10 3 m  22, 2mm

Os

d  15.106  4000  60.103 m  60mm

6

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