Méthode de contrôle des plats de carbone pultrudés utilisés pour la réalisation des semelles du longeron. Contrôle visuel et par ultrasons
Les plats carbone utilisés proviennent de chez Epsilon composite. Ils ont une section de 18×5. Ils ont été produits dans les années 90 pour la réalisation de longerons d’avions de voltige. Ils ont déjà été utilisés pour de nombreuses constructions. Le stock restant chez Epsilon est de 2000m
1 – Contrôle visuel
Le carbone pultrudé est normalement une matière assez constante, plus que le bois qui peut avoir une résistance comme une densité assez variable d’un madrier à l’autre.
Cependant ce n’est pas non plus une matière parfaite.
Le carbone utilisé est un composite carbone / epoxy, fibres normalement disposées de façon unidirectionnelles à 100%.
Certains plats montrent pourtant des fibres de surface désordonnées. Ici le plat de carbone situé en haut présente des fibres bien régulières. Celui du bas montre des fibres désordonnées. Curieusement, sur ce plat les fibres de l’autre face de ne sont pas parfaites non plus.
Pour la réalisation du longeron d’essais, aucun plat n’a été rejeté. Par contre ceux qui présentent ce type d’aspect (2 plats sur les 14 utilisées) ont été mis en intrados (fibres tendues) et non en extrados.
Sur le longeron réel les plats ayant un tel aspect ne seront pas utilisés.
2 – Contrôle par ultrasons
Le matériel utilisé pour ce contrôle est un mesureur d’épaisseur par ultrasons. Deux modèles ont été essayés et donnent des résultats parfaitement identiques.
Olympus 27MG : C’est un matériel professionnel assez cher, environ 1700 eur ( bien que dans le domaine il y ait beaucoup plus sophistiqué et beaucoup plus cher …)
Benetech GM 130 : Matériel acheté sur Amazon pour environ 300 eur. Il donne les mêmes résultats et il est plus facile d’utilisation grâce à sa sonde de petite taille et un paramétrage qui me semble plus simple…
– > Il faut paramétrer le contrôleur avec un « gain » réglé sur low
A défaut, l’un comme l’autre donnent des résultats inexploitables, comme s’ils détectaient les moindres micro irrégularités.
– > Il faut régler la vitesse de propagation du son propre à la matière. Ici 2936 m /s
Il faut également un fluide de liaison entre la sonde et le carbone. J’ai employé de l’eau déminéralisée afin de ne pas laisser de traces qui pourraient être nuisibles au collage.
– > L’appareil est paramétré pour émettre un signal sonore dès que l’épaisseur mesurée est inférieure à 4.85 mm. Ceci permet un contrôle plus rapide et plus fiable.
Ensuite on pose la sonde sur le plat de carbone et l’appareil mesure l’épaisseur.
Si le plat possède un défaut à cœur invisible en surface, l’écho se fera sur le défaut et l’épaisseur mesurée sera différente de 5 mm
Le problème est que la mesure est très locale et qu’il est ainsi nécessaire d’en faire plein. Ceci est long et rend les résultats difficiles à traiter car les défauts ou irrégularités sont parfois nombreuses
Méthode
La méthode que l’ai mise au point m’est propre.
Le travail de control est long et fastidieux. Il est difficile de contrôler les 56 mètres de plat qui composent le longeron. Le contrôle ne sera donc fait que sur les points critiques.
Il n’est pas possible de marquer directement sur le carbone les points « anormaux » et l’indication de leur position par des mesures serait un travail très lourd et peu exploitable.
J’ai ainsi choisi une méthode graphique qui consiste à coller sur la table de travail un ruban adhésif parallèlement à la baguette et à y reporter par un point de couleur les irrégularités.
Le contrôle est fait méthodiquement en déplaçant la sonde de 5 mm environ entre chaque mesure selon 3 lignes parallèles permettant de couvrir l’intégralité de la zone de contrôle ( selon le schéma ci-dessous)
Les irrégularités sont matérialisées par un point de crayon feutre sur le ruban adhésif au droit de la mesure et à une hauteur correspondant à la ligne. J’utilise aussi 3 feutres différents selon les lignes afin de mieux visualiser.
Ici contrôle du plat d’extrados du caisson F3 du longeron d’essai sur 600 mm centrés sur l’axe de fixation. Chaque point indique une mesure d’épaisseur inférieure à 4.85 mm
La « qualité » du carbone est ainsi estimée « visuellement » selon la concentration de points.
Par exemple, ci-dessous un plat de carbone contrôlé également sur 600 mm. 1 unique point a reporté une épaisseur différente de 5 mm alors que sur les photos au-dessus la concentration de défauts est plus importante.
Un seul point sur 600 mm…
Analyse d’une zone de défauts.
J’ai usiné une zone présentant des défauts pour savoir si quelque chose était visible.
A la profondeur indiquée une irrégularité est effectivement bien visible. Ici une petite bulle d’air allongée. Il est probable que prise isolément son incidence en terme de résistance soit insignifiante. Cependant lorsque la concentration de défauts est importante mieux vaut peut-être que la zone en question ne soit pas à un endroit critique.
Sur les deux plats de carbone ci-dessous ( caisson F3 longeron d’essais) j’ai affecté le plat de carbone qui présente le plus de défauts à la semelle d’intrados et celui qui a le moins de défauts à la semelle d’extrados.
Ici la zone de défaut repérée par ultrason semble correspondre à la zone de défauts d’orientations des fibres externes. Sur la partie droite il n’y a plus aucun défaut.
Conclusion :
Je n’ai pas d’expérience ou de formation sur ce sujet ni de conseils particuliers sur cette méthode de contrôle qui n’est pas des plus communes.
Je tente uniquement de comprendre cette matière afin de ne pas l’employer aveuglément.
Avec l’expérience je devrais pouvoir me constituer une « défauthèque » et en tous cas mieux utiliser le carbone que par une intégration aveugle ou non contrôlée
30 mai 2018