faculte des sciences de l ingeniorat...
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والبحث العلميوزارة التعليم العالي
BADJI MOKHTAR ANNABA-UNIVERSITY جامعت باجي مختارعنابت
UNIVERSITE BADJI MOKHTAR ANNABA
FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIORAT
DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE
MEMOIRE
PRESENTE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER
INTITULE
DOMAINE : SCIENCES ET TECHNOLOGIE
FILIERE : GENIE MECANIQUE
SPECIALITE : MAINTENANCE INDUSTRIELLE ET FIABILITE MECANIQUE
PRESENTE PAR :
BOURAYOU RYM
DEVANT LE JURY DIRECTEUR DU MEMOIRE :
Professeur. ZEGHIB NASSEREDDINE UBM ANNABA
PRESIDENT: DR. LAGRED AHMED (MCA) UBM ANNABA
EXAMINATEURS: Mr. Kallouche Abdelkader (MAA) UBM ANNABA
Mr. Laissaoui Rachid (MAA) UBM ANNABA
Mr. Gouasmi Sassi (MAA) UBM ANNABA
Année : 2015/2016
Etude expérimentale par Contrôle Non Destructifs de
l’endommagement des aubes (ailettes) d’un
turboréacteur « CFM56-7B »
Dédicace
Je dédie ce travail
A mes très chers parents qui ont toujours été la pour moi, et qui
m’ont donné un honorable modèle de labeur et de persévérance.
Qu’ils trouvent ici l’expression de toute ma profonde
reconnaissance et de tout mon amour.
***
A mon très cher mari MD.AMINE Quand je t’ai connu, j’ai
trouve l’homme de ma vie, mon âme sœur et la lumière de mon
chemin. Ma vie a tes cotés est remplie de belles surprises. Tes
sacrifices, ton soutien moral et matériel, ta gentillesse sans égal,
ton profond attachement m'ont permis de réussir mes études.
Sans ton aide, tes conseils et tes encouragements ce travail
n'aurait vu le jour. Que dieu réunisse nos chemins pour un long
commun serein et que ce travail soit témoignage de ma
reconnaissance et de mon amour sincère et fidele.
A mon très cher frère Makrem, son épouse nesrine Et leurs petit
fils Midou Mon cher frère qui m’est le père et la mère, les mots ne
suffisent guère pour exprimer l’attachement, l’amour et
l’affection que je porte pour vous.
A mon très cher frère Radouen présent dans tous mes moments
d’examens par son soutien moral et ses belles surprises sucrées.
A mes beaux parents ( Hadj DJamel et Hadja Malika ) Vous
avez toujours été présents pour les bons conseils.
Remerciement
Je remercie DIEU de m’avoir donner la force et le
courage pour accomplir ce modeste travail .
Je témoin une reconnaissance particulière à mon
promoteur Zeghib Nacereddine
pour son aide, ses conseils et ses précieuses
orientations.et son oublier
je remercie profondément ma famille et mes
professeurs et les employeurs de TASSILI AIRLAINES
qui m’ont beaucoup aidaient
en fin je doit un remerciment a tout ceux qui ont
attribuaient de loin ou de prés a la réalisation de ce
projet.
Bourayou Rym
Abréviation
ABREVIATION
TAL : Tassili Airlines
TTA : Tassili Travail Aérien
CND : Contrôle Non Destructif
CF : Courants de Foucault
CND-CF : Contrôle Non Destructif par Courants de Foucault
CCF : Capteur par Courants de Foucault.
END : D'essais Non Destructifs
FPI : Fluorescent Pénétrons Inspection
MPI : Magnétique Pénétrons Inspection
LPC : Lower Pressure Compressor
HPC: Hight Pressure Compressor
HPT: Hight Pressure turbine
LPT: Lower Pressure Turbine
FOD: Foreign Outside Dommage
ITT: Intern Temperature Turbine
Résume
Résumé
Les aubes de compresseur sont des pièces soumises, en plus de l’environnement
agressif, à des contraintes thermiques et mécaniques très fortes développant ainsi des
phénomènes d’endommagement.
Par ailleurs, elles sont également soumises au processus d’érosion qui est un
phénomène surfacique associé à un enlèvement de matière causé par des impacts
répétés de particules solides sur le matériau.
L’objectif de ce travail est axé sur la caractérisation et l’identification des
mécanismes d’endommagement s’opérant simultanément dans le faciès d’usure de
l’ailette compresseur HP du réacteur CFM56-7B d’une part, et le faciès de rupture de
l’ailette de l’étage Fan du compresseur BP du réacteur CFM56-7B d’autre part.
En se basant sur les morphologies spécifiques que présentent le faciès d’usure et
de rupture, des corrélations ont pu être établies, et une compétition entre plusieurs
modes d’endommagement a été mise en évidence.
Abstract
The blades of compressor are subjected parts, in addition to the aggressive
environment, with thermal stresses and mechanical very strong thus developing
phenomena of damage.
In addition, they are also subjected to the process of erosion which is a surface
phenomenon associated with a removal of matter caused by impacts repeated of solid
particles on material.
The objective of this work is centered on the characterization and the
identification of the damage mechanisms taking place simultaneously in the facies of
wear of the wing engine HP compressor CFM56-7B on the one hand, and the fracture
topography of the wing of the Fan stage of the BP compressor of engine CFM56-7B
on the other hand.
By basing on specific morphologies that present the facises of wear and rupture,
of the correlations could be established and a competition between several damaging
modes was highlighted.
Sommaire
SOMMAIRE :
Introduction
général…………………………………………………..01
Chapitr01 : Présentation de la compagnie de tassili Airlines
1.1 Définition ………………………………………………………………….……….03
1.2 Historique…………………………………………………………………………….03
1.3 Flotte …………………………………………………………………………………04
1.4 Filiales …………………………………………………………..…………………..05
1.4.1 Segments de marché de TTA Spa …………………………………………….……06
1.4.2 FLOTTE TTA …………………………………………………………….…..…..06
1.5 Organigramme Général de « TASSILI AIRLINES » …………………….…….…08
1.6 Présentation du service ………………………………………………………………09
1.6.1 Organigramme de la direction technique …………………………..…………….….09
1.6.2 Organigramme de la sous-direction des ateliers ………………………………...…..10
1.6.3 Département composants principaux ………………………………………………..10
1.7 Les ateliers annexes …………………………………………………..………10
1.7.1. Atelier joints et roulements …………………………………………………10
1.7.2. Atelier nettoyage chimique ………………………………………………….11
1.7.3. Atelier nettoyage mécanique et grenaillage…………………………… ……11
1.7.4. Atelier métrologie………………………………………………………… .….11
1.7.5. Atelier mécanique générale ……………………………………..…………..12
1.7.6. Atelier F.P.I ………………………………………………………………… ...12
1.7.7 Atelier M.P.I …………………………………………………………………12
1.8 Conclusion………………………………………………………….…………………13
Chapitre 02 : Méthodes et techniques de maintenance
Sommaire
2.1. Définition et méthodes et opérations de la maintenance……………14
2.1.1 Introduction …………………………………………………………………………14
2.2 La maintenance corrective
…………………………………………………16
2.3 La maintenance préventive ……………………………………………….16
2.3.1 But de la maintenance préventive
……………………………………………………...16
2.4 La maintenance préventive systématique …………………………………17
2.5 La maintenance préventive conditionnelle……………………………….18
2.6. LES OPÉRATIONS DE MAINTENANCE ……………………………………..…..18
2.6.1 Les opérations de maintenance corrective …………………………………….………18
2.6.1.1 Le dépannage …………………………………………………………….…18.
2.6.1.2 La réparation …………………………………………………………………….…19
2.6.2 Les opérations de maintenance préventive
……………………………………………19.
2.6.2.1 Les inspections
……………………………………………………………….………19
2.6.2.2. Les
visite………………………………………………………………..…………...19
2.6.2.3. Les contrôle…………………………………………………………………………20
2.6.2.4. Les opérations de surveillance (contrôles, visites,
inspections) ………..…..………..20
2.7. Les 5 nivaux de maintenance …………………………………….……………………20
2.8. Maintenance aéronautique ………………………………………………22
2.9. Les quatre types de visite …………………………………………………22
2.10 Conclusion ……………………………………………………………….23
CHAPITRE03: PRESENTATION DU TURBOREACTEUR CFM56-7B
3.1. Description du moteur ……………………………………………………24
3.1.2. Historique du moteur CFM56-7B ………………………………………………….24
Sommaire
3.1.3 Les Caractéristiques techniques du moteur …………………………….….24
3.2. Le turboréacteur …………………………………………………..25
3.2.1 Principe de fonctionnement ………………………………………………………..25
3.2.2. Principales composantes du turboréacteur ………………………………………….26
3.2.3. L’étage Fan ………………………………………………………………………..26
3.3. Compresseurs …………………………………………………………..28
3.3.1 Sollicitations sur les ailettes ………………………………………………..……29
3.3.2 Compresseur basse pression ……………………………………………………..30
3.3.3 Compresseur haute pression (HPC) ……………………………………………….31
3.4. Les chambres de combustion …………………………………………………………31
3.4.1. Principe de fonctionnement ………………………………………………………32
3.5. La turbine ……………………………………………………………….33
3.5.1. Turbine HP ………………………………………………………...33
3.5.2. Turbine BP …………………………………………………………34
3.6. Endommagement ………………………………………………………..34
3.7. USURE PAR EROSION ………………………………………….…..35
3.7.1. Sollicitations environnementales ……………………………………………..…..…36
3.7.2. Théorie de l’érosion …………………………………………………………………36
3.7.3. Mécanismes de l'érosion par des particules solides …………………………...……37
3.8. Généralités sur les FOD …………………………………………………38
3.8.1. Coûts des dommages causés par les impacts de la faune …………………………39.
3.9. Inspection Endoscopique ……………………………………………………….……40
3.9.1.. Définition ………………….………………………………………………..……40
3.9.2 Védéoscope utilisée à tassili Airlines ……………………………………………40
3.9.3 Domaines d'inspection à l’endoscope …………………………………………..41
3.10. Cas déposes moteurs chez Tassili Airlines ……………………………47
Sommaire
3.11 Conclusion ……………………………………………………………………..………48.
Chapitre 04 : Généralités sur le contrôle non destructif (CND)
4.1. Introduction ……………………………………………………………..49
4.2. Définition …………………………………………………………………50
4.3. Les objectifs du CND …………………………………………………….50
4.4. PRINCIPES DE DETECTION DES DEFAUTS PAR DIFFERENTES
TECHNIQUES DU CND …………………………………………………….51
4.4.1. Hétérogénéités et défauts ………………………………………………………….51
4.4.2. Procédure de CND …………………………………………...……………………52
4.4.3. Classement et performances des procédés de CND ………….……………………53
4.5 Différentes techniques du C N D ………………………………………….56.
4.5.1. Examen visuel ……………………………………………………………………….56
4.5.2. Ressuage ……………………………………………………………………………..58
4.5.3. Radiographie ………………………………………………………………………...59
4.5.4. Contrôle par Ultrasons ………………………………………………………………59
4.5.5. Flux de fuite magnétique (magnétoscopie) ………………………………..………60
4.6. CND par courant de Foucault …………………………………………………………60
4.6.1. Principe de fonctionnement du CND par courant de Foucault …………………….61
Chapitre05 : Méthode expérimentale
5.1. PIECES ETUDIEES ………………………………………………………62
5.1.1 Ailettes FAN ……………………………………………………………62
5.1.2. Préparation des échantillons ………………………………………………………….63
5.2. Ailettes compresseur HP …………………………………………………64
5.2.1 Présentation de l’ailette compresseur HP ………………………………………….64.
5.3. Préparation des échantillons ………………………………………………………….…64
5.5. Contrôle non destructifs(CND) …………………………………………..66
5.5.1. Préparation et nettoyage préalable …………………………………………………66
Sommaire
5.5.1.1 Inspection sur table……………………………….…………………………………66
5.5.1.2. Contrôle par Ressuage ……………………….……………………………………67
5. 5.1.3.Courant de Foucault ………………………...……………………………………..68
5.6. Contrôle dimensionnelle ……………………………………………………………..….69
5.6.1 Projecteur de profil ……………………………………………….…………………69
5.6.2. Contrôle par le Scribe ………………………………………………………………………69
5.7. RESULTATS ET INTERPRETATION ………………………………….…………….70
5.7.1. CARACTERISATION DES AILETTES COMPRESSEUR …………………………70
I.1. Inspection sur table…………………………………………………...…….…………….70
I.2 Contrôle dimensionnel …………………………………………….……….…………….72
I.3. Dimensionnement des rayures par le Scriber …………..……………….…………….74
I.4. Ressuage et Courant de Foucault………………………………………….…………….75
II.1. Mécanisme d’érosion abrasive…………………………………………….…………….78
Conclusion générale ……………………………………………………..…….…………….79
Introduction générale
i Page 1
INTRODUCTION GENERALE
Depuis les débuts de l’histoire de l’aéronautique l’homme n’a cessé de chercher de
meilleures performances pour améliorer le facteur le plus important des réacteurs « leur
fiabilité » lors du service. Cela signifie qu'il doit être exempt de tous les défauts possibles
(choix du matériau, choix du traitement, choix de la mise en œuvre…). En effet les
turboréacteurs sont des machines de conception très complexe, dont les organes doivent
supporter des sollicitations thermiques, mécaniques et vibratoires intenses et répondent à de
fortes contraintes d'exploitation, en particulier les aubes.
Ce sont les aubes qui conditionnent le rendement du réacteur. De ce fait, la
modélisation de l'endommagement et la prévision correcte de leurs durées de vie constituent
un axe de recherche principal.
Les aubes du compresseur sont des pièces soumises, en plus de l’environnement
agressif, à des contraintes thermiques et mécaniques très fortes (température élevée, pression
importante, vitesse de rotation élevée) développant ainsi des phénomènes d’endommagement.
Par ailleurs, elles sont également soumises au processus d’érosion qui est un
phénomène surfacique associé à un enlèvement de matièrecausé par des impacts répétés de
particules solides sur le matériau.
Lorsqu’une pièce est endommagée, on doit apporter la réponse à deux questions
principales : d’une part définir les modes et vitesses d’endommagement, et d’autre part
déterminer l’origine de l’endommagement (sous dimensionnement, défaut métallurgique,
défaut de fabrication …). L’examen du comment est une approche essentielle à la
compréhension du phénomène de détérioration.
L’objectif de ce travail est axé sur la caractérisation et l’identification des mécanismes
d’endommagement s’opérant simultanément dans le faciès d’usure des ailettes compresseur
HP du réacteur CFM56-7B.
Dans la fonction maintenance la prise en compte des dégradations en fonction du
temps nous permettra d’anticiper les défaillances et de prédire les dommages éventuels. La
connaissance de l’admissibilité des défauts reste un point clé pour l’analyse des risques.
Ce manuscrit est divisé en cinq chapitres :
Tout d'abord, une première partie qui présente la compagnie aérienne tassili Airlines
avec sa filiale TTA .
Nous entamons le deuxième chapitre, dont une présentation générale des méthodes de
maintenance technique est exposée.
Introduction générale
i Page 2
Nous présentons dans le troisième chapitre une présentation général du turbo réacteur
CFM 56-7B, dont une explication d’endommagement des composants (aubes), a été bien
entamé.Ainsi que les différents modes de rupture et d’usure avec une attention particulière
pour l’érosion.
Nous présentons dans le quatrième chapitre généralité sur le contrôle non disruptif
(CND).
Nous présentons dans le dernier chapitre méthode expérimentale ainsi les principaux
résultats est leurs interprétations, et une compétition entre plusieurs modes d’endommagement
a été mise en évidence.
Enfin une conclusion générale dans laquelle nous mettons en évidence les points
essentiels de la présente étude clôt ce mémoire.
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 3
Chapitr01 : Présentation de la compagnie de tassili Airlines
1.1. Définition : Tassili Airlines a été créée en Mars 1998. La compagnie concentre
l’essentiel de ses activités au profit du secteur pétrolier en
opérant des Charters et Navettes aussi bien en Domestique
qu’en International.
Les activités principales de Tassili Airlines sont les vols
Charters pour la société pétrolière Sonatrach et ses filiales,
les compagnies pétrolières internationales et le travail aérien à travers sa filiale
« Tassili Travail Aérien ».
Plus récemment, Tassili Airlines a étendu son réseau au service du grand public pour
des vols charters internationaux et le transport régulier national et international.
1.2. Historique :
Tassili Airlines est créée le 4 mars 1998 et effectue ses premiers vols en avril 1999.
Tassili Airlines est initialement une coentreprise entre la aérienne Air et la compagnie
pétrolière Sonatrach. En 2005, elle devient une filiale à 100 % de Sonatrach après le
rachat des actions que détenait Air Algérie. Sonatrach décide alors de restructurer la
compagnie Tassili Airlines en un groupe aérien qui dispose de trois filiales :
Nafta tassili Air, qui s’occupe du transport des travailleurs du secteur à partir des
gisements d’hydrocarbures,
Tassili Airlines, qui s’occupe du transport public domestique et international, de passagers
et de marchandises,
Tassili Travail Aérien (TTA), filiale de Tassili Airlines, qui s’occupe du travail aérien. En
octobre 2010 une convention est signée avec le ministère de la santé algérien pour la
fournitures d'équipages et d'avions capables d'assurer des évacuations sanitaires depuis le
grand sud algérien vers les hôpitaux du nord du pays, pour la prise en charge des maladies
graves (cancer, blessures graves…).
Le 4 octobre 2011, la compagnie aérienne réceptionne son quatrième Boeing 737-800 et
procède à l'inauguration de sa première agence commerciale, à l'aéroport d'Alger .
Depuis fin novembre 2011, la compagnie aérienne a obtenu le label international de
qualité IOSA, délivré par l'Association internationale du transport aérien (IATA).
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 4
1.3. flotte :
Tassili Airlines possède aujourd'hui, en toute propriété, une flotte d'aéronefs de divers types
qui lui permet de répondre, de façon adaptée, à la demande du marché aérien en Algérie. Elle
est composée de 12 aéronefs dont la capacité va de 37 à 155 sièges.
4 Boeing 737-800
4 Dash8-Q400
4 Dash8-Q200
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 5
1.4. FILIALES :
Tassili Travail Aérien Spa estUne filiale à part entière de Tassili
Airlines, relevant du groupe Sonatrach spécialisée dans le travail
aérien tel que défini par la réglementation de l’aviation civile
nationale. Dispose d’un effectif de 154 employés ; d’une flotte de 19 aéronefs dont 07
hélicoptères.
Boeing 737 - 800
Twin-jet Plane Capacity : 155 seats Operating range : 5000 km Cruise speed: 900 km/h
Bombardier Q400
Avion bi turbopropulseurs Capacité 74 sièges Rayon d'action 2415 Km Vitesse de croisière 667 Km/h
Bombardier Q200
Avion bi turbopropulseurs Capacité 37 sièges Rayon d'action 1802 Km Vitesse de croisière 537 Km/h
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 6
1.4.1 Segments de marché de TTA Spa :
A- HYDROCARBURES
- transport de la petite relève du personnel du secteur des hydrocarbures ;
- transport de délégations du secteur des hydrocarbures (TAXI et VIP) ;
- EVASAN (Evacuation sanitaires) ;
- la surveillance héliportée des installations industrielles ;
- lavage des isolateurs des lignes électriques HT et THT, la thermographie et les inspections
visuelles ;
- de l’offshore héliporté.
B- AGRICOLE
- traitement phytosanitaire par voie aérienne ;
- la lutte contre les feux de forêts.
C- AUTRES
Transport de passagers version TAXI et VIP ;
EVASAN (Evacuation sanitaires) ;
Des levés topographiques et modélisation en 3D héliportés par satellite «laser» ;
Du service de prises de vue aériennes, documentaires, publicités, film,……
L’objectif de notre filiale « Tassili Travail Aérien » Spa, à moyen terme, est de se positionner
leader du marché du travail aérien en Algérie.
1.4.2Flotte TTA :La flotte de TTA se compose de19 aéronefs dont 07 hélicoptères.
3 Beechcraft 1900D
5 Pilatus PC-6
4 Cessna C208B
7 Bell Hélicoptère 206 Long Ranger
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 7
Beechcraft 1900D Avion bi turbopropulseurs
Capacité 18 sièges
Rayon d'action 2000 Km
Vitesse de croisière 480 Km/h
Cessna 208 B Avion monomoteur turbopropulseur
Capacité 9 passagers
Autonomie 5h00
Vitesse de croisière 280 Km/h
Version caravan : 2 civieres et 2
accompagnateurs Vol de jour seulemen
Pilatus PC6 Avion mono moteur turbopropulseur de type
STOL Capacité 7 passagers Autonomie 7h40 Vitesse de croisière 220 Km/h Version Evasan : 2 civieres + 1 accompagnateur Vol de jour seulemen
Bell 206 LR Helicoptère mono turbine Bell 206 Long
Ranger
Capacité 5 passagers
Autonomie 3h00
Vitesse de croisière 200 Km/h
Version Evasan : 1 civiere et 1
accompagnateur
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 8
1.5Organigramme Général de « TASSILI AIRLINES » :
Président directeur
Conseil d`administration
Conseillers
Secrétariat
Cellulite
S/D Qualité
Bureau sécurité des
vols
Bureau sûreté
aérienne
Cellule
Communication
S/D Système
d’information &
Télécommunication
Direction
études
planificati
on et
stratégies
Direction
RH moyens
Direction
finance et
comptabilité
Direction
Commerciale
Direction
Exploitation
Direction
Technique
MN
Délégation
régionale EST
Délégation
régionale SUD
Délégation
régionale OUSET
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 9
1.6 Présentation du service :
1.6.1 Organigramme de la direction technique :
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 10
1.6.2 Organigramme de la sous-direction des ateliers :
1.6.3 Département composants principaux :
Il assure la remise en état et les révisions générales des accessoires déposées d’aéronefs de
toute la flotte de la compagnie tassili Airlines. Ce ci selon des procédures approuvées par le
constructeur.
1.7. Les ateliers annexes :
1.7.1. Atelier joints et roulements :
C’est un atelier qui a pour rôle la vérification de l’état des différents roulements de moteur
ainsi que les joints d’étanchéité.
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 11
1.7.2. Atelier nettoyage
chimique :
Le nettoyage effectuer dans l’atelier à
l’aide des produits chimiques, le produit
utilisé varie suivant le matériau de la
pièce à traiter.
1.7.3. Atelier nettoyage mécanique et grenaillage :
Le
nettoyage effectuer dans l’atelier est un nettoyage par éjection des grains, on trouve :
le nettoyage humide.
le nettoyage par media plastique.
le nettoyage par billes de verre.
le nettoyage par noix de pêche.
La méthode est très simple, la machine contient une petite chambre, il suffit de poser la pièce
dans cette chambre et la bombarder avec les grains.
1.7.4. Atelier métrologie :
C’est un atelier de mesure ou plus exactement de calcule dimensionnelle, son rôle consiste à
détecter et dimensionner les défauts de forme qui se trouve dans la pièce à l’aide des
instruments de mesures on site par exemple :
pied à coulisse.
micromètres ou palmer.
palpeur.
1.7.5. Atelier mécanique générale :
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 12
Les travaux effectuer dans l’atelier c’est les travaux de la mécanique générale tel que :
SOUDAGE.
CHAUDRONNERIE.
1.7.6. Atelier F.P.I :
F: fluorescent
P:pénétro
I: inspection
La méthode employée est la suivante :
submerger la pièce dans un liquide fluorescent pendant 15 MIN.
laver la pièce avec l’eau.
sécher la pièce avec l’air chaud.
couvrir la pièce d’un produit révélateur.
mettre la pièce dans une chambre noire et l’inspecter avec une lampe ultra violet.
détecter les criques et déterminer leur dimension.
1.7.7 Atelier M.P.I :
M:magnetique
P:pénetro
I: inspection
La méthode employée est la suivante :
magnétiser la pièce avec un courant électrique au sein de pénétrant magnétique.
démagnétiser la pièce.
nettoyer la pièce.
détecter les criques et leur dimension.
Courant de Foucault : traite les pièces conductrices de courant.
Cette méthode est base sur le phénomène de PIEZO ELECTRIQUE.
En fait glisser une tête équipée d’un pièzo sur la pièce à traiter, dès qu’une déformation ou
une crique est rencontrer une tension électrique est générer, cette tension est repérer à l’aide
d’un millivoltmètre relier avec la tête de pièzo.
Les criques qui peuvent être détecté à l’aide de cette méthode sont limitées à une profondeur
de 5 mm.
Chapitre 1 Présentation de la compagnie de tassili Airlines
Page 13
Les ultrason :
Cette méthode consiste à envoyer des ondes ultra sonore dans la pièce à traiter, si l’onde
rencontre une crique elle fait demi-tour, le temps effectuer est calculer, donc en le multiplient
par la vitesse de son qui caractérise le matériau de la pièce on obtient la profondeur et la taille
de la crique.
Contrôle sur table :(Inspection visuelle)
C’est un contrôle visuel de la pièce, effectué sur table.
Contrôle moteur :
Ce contrôle est simple mais il nécessite une grande expérience, il peut être fait à l’œil nue
pour les partie externe, et à l’aide d’un boroscope pour les partie interne tel que le
compresseur, la chambre et turbine….
Atelier Rayons X
Les rayons X pénètre jusqu’à 700mm de profondeur perpendiculairement à la surface en jeu.
On distingue de types de tube de mesure :
Tube directionnel à une tension de 200 KV
Tube panoramique à une tension 160 KV
Conclusion :
On peut conclure que le stage qui a fait partie de ce travail de mémoire nous a donné
l’occasion de connaitre une compagnie aérienne ainsi sa fonction maintenance qui reste
primordiale pour la sécurité et la fiabilité. Ceci m’a donné un aperçu intéressant pour faire la
liaison entre les connaissances théorique et pratiques.
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 14
Chapitre 02 : Méthodes et techniques de maintenance
2.1. Définition et méthodes et opérations de la maintenance :
2.1.1. INTRODUCTION :
Lorsque la politique ou la stratégie de maintenance est définie, on doit choisir ensuite
la méthode la plus appropriée pour atteindre les objectifs fixés, le choix de cette
méthode dépendra également d’autres paramètres à savoir :
• La connaissance du matériel, de son âge, de son état et de la durée de vie de ces
différents organes.
• La probabilité de pannes ; faible ou élevée.
• La facilité d’intervention.
• La possession en stock de pièces de rechange.
• Les moyens disponibles au moment de l’intervention.
a- Les événements qui sont à l’origine de l’action :
- La référence à un échéancier.
- La subordination à un type d’événements prédéterminés (autodiagnostic,
information d’un capteur, mesure d’une usure…).
- L’apparition d’une défaillance (pour le cas de l’aéronautique le suivie de la
dégradation doit se faire d’une façon continue et selon un Protocol bien défini
obéissant à des normes)
b- Les méthodes de maintenance :
Le choix entre les méthodes de maintenance s’effectue dans le cadre de la politique
de la maintenance et doit s’opérer en accord avec la direction de l’entreprise.
Pour choisir, il faut donc être informé des objectifs de la direction, des directions
politiques de maintenance, mais il faut connaître le fonctionnement et les
caractéristiques des matériels, le comportement du matériel en exploitation, les
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 15
conditions d’application de chaque méthode, les coûts de maintenance et les coûts de
perte de production.
Le diagramme suivant synthétise selon la norme NF X 60-000 les méthodes de
maintenance.
b- Les méthodes de maintenance qui leur sont respectivement associées :
- La maintenance corrective.
- La maintenance préventive systématique.
- La maintenance préventive conditionnelle.
c- Les opérations de maintenance proprement dites :
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 16
Inspection, contrôle, dépannage, réparation, révision, rénovation, etc.
2.2. La maintenance corrective :
Définitions (extraits normes NF X 60-010) :
Défaillance : altération ou cessation de l’aptitude d’un bien à accomplir la fonction
requise.
Il existe 2 formes de défaillance :
Défaillance partielle : altération ou dégradation de l’aptitude d’un bien à accomplir
la fonction requise.
Défaillance complète : cessation de l’aptitude d’un bien à accomplir la fonction
requise.
La maintenance corrective appelée parfois curative (terme non normalisé) a pour
objet de redonner au matériel des qualités perdues nécessaires à son utilisation.
Les défauts, pannes ou avaries diverses exigeant une maintenance corrective
entraînent une indisponibilité immédiate ou à très brève échéance des matériels
affectés et/ou une dépréciation en quantité et/ou qualité des services rendus.
2.3. La maintenance préventive :
Maintenance effectuée selon des critères prédéterminés, dont l’objectif est de
réduire la probabilité de défaillance d’un bien ou la dégradation d’un service rendu.
Elle doit permettre d’éviter les défaillances des matériels en cours d’utilisation.
L’analyse des coûts doit mettre en évidence un gain par rapport aux défaillances
qu’elle permet d’éviter.
2.3.1. But de la maintenance préventive :
Augmenter la durée de vie des matériels
Diminuer la probabilité des défaillances en service
Diminuer les temps d’arrêt en cas de révision ou de panne
Prévenir et aussi prévoir les interventions coûteuses de maintenance corrective
Permettre de décider la maintenance corrective dans de bonnes conditions
Éviter les consommations anormales d’énergie, de lubrifiant, de pièces
détachées, etc.
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 17
Améliorer les conditions de travail du personnel de production
Diminuer le budget de maintenance
2.4. La maintenance préventive systématique :
Maintenance préventive effectuée selon un échéancier établi selon le temps ou le
nombre d’unités d’usage (produites). Même si le temps est l’unité la plus répandue,
d’autres unités peuvent être retenues telles que : la quantité de produits fabriqués, la
longueur de produits fabriqués, la distance parcourue, la masse de produits fabriqués,
le nombre de cycles effectués, etc.
Cette périodicité d’intervention est déterminée à partir de la mise en service ou
après une révision complète ou partielle.
Cette méthode nécessite de connaître :
o Le comportement du matériel
o Les modes de dégradation
o Le temps moyen de bon fonctionnement entre 2 avaries
Remarque : de plus en plus, les interventions de la maintenance systématique se font
par échanges standards.
Cas d’application :
o Équipements soumis à une législation en vigueur (sécurité réglementée) : appareils
de levage, extincteurs, réservoirs sous pression, convoyeurs, ascenseurs, monte-
charge, etc.
o Équipements dont la pane risque de provoquer des accidents graves : tous les
matériels assurant le transport en commun des personnes, avions, trains, etc.
o Équipement ayant un coût de défaillance élevé : éléments d’une chaîne de
production automatisée, processus fonctionnant en continu (industries chimiques ou
métallurgiques).
o Équipements dont les dépenses de fonctionnement deviennent anormalement
élevées au cours de leur temps de service : consommation excessive d’énergie,
éclairage par lampes usagées, allumage et carburation déréglés (moteurs thermiques),
etc.
2.5. La maintenance préventive conditionnelle :
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 18
Maintenance préventive subordonnée à un type d’événement prédéterminé (auto
diagnostic, information d’un capteur, mesure d’une usure, etc.).
Remarque : la maintenance conditionnelle est donc une maintenance dépendante de
l’expérience et faisant intervenir des informations recueillies en temps réel.
On l’appelle aussi maintenance prédictive (terme non normalisé).
La maintenance préventive conditionnelle se caractérise par la mise en évidence
des points faibles. Suivant le cas, il est souhaitable de les mettre sous surveillance et, à
partir de là, de décider d’une intervention lorsqu’un certain seuil est atteint. Mais les
contrôles demeurent systématiques et font partie des moyens de contrôle non
destructifs.
Tous les matériels sont concernés. Cette maintenance préventive conditionnelle se
fait par des mesures pertinentes sur le matériel en fonctionnement.
Les paramètres mesurés peuvent porter sur :
o Le niveau et la qualité de l’huile
o Les températures et les pressions
o La tension et l’intensité des matériels électriques
o Les vibrations et les jeux mécanique
o Etc.
Certaines méthodes comme l’analyse vibratoire, l’analyse d’huile, ... sont très
riches quant aux informations recueillies. Leur compréhension autorise la prise à bon
escient, de décisions qui sont à la base d’une maintenance préventive conditionnelle.
2.6. LES OPÉRATIONS DE MAINTENANCE :
On ne montre ici que les opérations essentielles. Pour le reste, on se réfère à la norme
(NF X 60-010).
2.6.1. Les opérations de maintenance corrective :
2.6.1.1. Le dépannage :
Action sur un bien en panne, en vue de le remettre en état de fonctionnement.
Compte tenu de l’objectif, une action de dépannage peut s’accommoder de résultats
provisoires (maintenance palliative) avec des conditions de réalisation hors règles de
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 19
procédures, de coûts et de qualité, et dans ce cas sera suivie de la réparation.
Le dépannage n’a pas de conditions d’applications particulières. La connaissance
du comportement du matériel et des modes de dégradation sont à la base d’un bon
diagnostic et permettent souvent de gagner du temps.
Souvent, les opérations de dépannage sont de courtes durées mais peuvent être
nombreuses. De ce fait, les services de maintenance soucieux d’abaisser leurs
dépenses tentent d’organiser les actions de dépannage. Certains indicateurs de
maintenance (pour en mesurer son efficacité) prennent en compte le problème du
dépannage. Ainsi, le dépannage peut être appliqué par exemple sur des équipements
fonctionnant en continu dont les impératifs de production interdisent toute visite ou
intervention à l’arrêt.
2.6.1.2. La réparation :
Intervention définitive et limitée de maintenance corrective après panne ou
défaillance.
L’application de la réparation peut être décidée soit immédiatement à la suite d’un
incident ou d’une défaillance, soit après un dépannage, soit après une visite de
maintenance préventive conditionnelle ou systématique.
Remarque : la réparation correspond à une action définitive. L’équipement réparé doit
assurer les performances pour lesquelles il a été conçu.
Tous les équipements sont concernés.
2.6.2. Les opérations de maintenance préventive :
2.6.2.1. Les inspections :
Cette partie représente le cas le plus utilisé dans le présent mémoire. Ces activités de
surveillance consistant à relever périodiquement des anomalies et exécuter des
réglages simples ne nécessitant pas d’outillage spécifique, ni d’arrêt de l’outil de
production ou des équipements.
2.6.2.2. Les visites:
Opérations de surveillance qui, dans le cadre de la maintenance préventive
systématique, s’opèrent selon une périodicité déterminée. Ces interventions
correspondent à une liste d’opérations définies préalablement qui peuvent entraîner
des démontages d’organes et une immobilisation du matériel. Une visite peut
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 20
entraîner une action de maintenance corrective.
2.6.2.3. Les contrôles:
Vérifications de conformité par rapport à des données préétablies suivies d’un
jugement. Le contrôle peut :
o Comporter une activité d’information
o Inclure une décision : acceptation, rejet, ajournement
o Déboucher comme les visites sur des opérations de maintenance corrective.
Pour le cas de l’aviation les organismes internationaux et de la sécurité imposent des
conditions de contrôle strictes.
2.6.2.4. Les opérations de surveillance (contrôles, visites, inspections) :
Sont nécessaires pour maîtriser l’évolution de l’état réel du bien. Elles sont effectuées
de manière continue ou à des intervalles prédéterminés ou non, calculés sur le temps
ou le nombre d’unités d’usage. Le cas des avions c’est le nombre d’heures de vol et le
nombre de cycles.
2.7. LES 5 NIVEAUX DE MAINTENANCE :
1er Niveau :
Réglages simples prévus par le constructeur au moyen d'éléments accessibles sans
aucun démontage ou ouverture de l'équipement, ou échanges d'éléments
consommables accessibles en toute sécurité, tels que voyants ou certains fusibles, etc.
Commentaire : Ce type d'intervention peut être effectué par l'exploitant du bien,
sur place, sans outillage et à l'aide des instructions d'utilisation. Le stock de pièces
consommables nécessaires est très faible.
2ème Niveau :
Dépannages par échange standard des éléments prévus à cet effet et opérations
mineures de maintenance préventive, telles que graissage ou contrôle de bon
fonctionnement
Commentaire : Ce type d'intervention peut être effectué par un technicien habilité
de qualification moyenne, sur place, avec l'outillage portable défini par les
instructions de maintenance, et à l'aide de ces mêmes instructions.
On peut se procurer les pièces de rechange transportables nécessaires sans délai et à
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 21
proximité immédiate du lieu d'exploitation.
Note : Un technicien est habilité lorsqu'il a reçu une formation lui permettant de
travailler en sécurité sur une machine présentant certains risques potentiels, et est
désigné pour l'exécution des travaux qui lui sont confiés, compte tenu de ses
connaissances et de ses aptitudes.
3ème Niveau :
Identification et diagnostic des pannes, réparations par échange de composants ou
d'éléments fonctionnels, réparations mécaniques mineures, et toutes opérations
courantes de maintenance préventive telles que réglage général ou réalignement des
appareils de mesure.
Commentaire : Ce type d'intervention peut être effectué par un technicien
spécialisé, sur place ou dans le local de maintenance, à l'aide de l'outillage prévu dans
les instructions de maintenance ainsi que des appareils de mesure et de réglage, et
éventuellement des bancs d'essais et de contrôle des équipements et en utilisant
l'ensemble de la documentation nécessaire à la maintenance du bien ainsi que les
pièces approvisionnées par le magasin.
4ème Niveau :
Tous les travaux importants de maintenance corrective ou préventive à l'exception
de la rénovation et de la reconstruction. Ce niveau comprend aussi le réglage des
appareils de mesure utilisés pour la maintenance, et éventuellement la vérification des
étalons de travail par les organismes spécialisés.
Commentaire : Ce type d'intervention peut être effectué par une équipe
comprenant un encadrement technique très spécialisé, dans un atelier spécialisé doté
d'un outillage général (moyens mécaniques, de câblage, de nettoyage, etc.) et
éventuellement des bancs de mesure et des étalons de travail nécessaires, à l'aide de
toutes documentations générales ou particulières.
5ème Niveau :
Rénovation, reconstruction ou exécution des réparations importantes confiées à un
atelier central ou à une unité extérieure.
Commentaire : par définition, ce type de travail est donc effectué par le
constructeur, ou par le reconstructeur, avec des moyens définis par le constructeur et
donc proches de la fabrication.
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 22
2.8. Maintenance aéronautique :
La maintenance aéronautique met en jeu d'une part les compagnies aériennes,
lesquelles ont, outre la responsabilité du service aérien, celle de la maintenance et de
la réparation de leurs appareils, d'autre part les constructeurs aéronautiques, lesquels
leur fournissent avec leurs appareils un jeu complet d’informations et de méthodes de
maintenance et de réparation de ces appareils. Les constructeurs (Boeing et Airbus,
et les autres) imposent aux compagnies des visites techniques régulières obligatoires,
baptisées A, B, C et D, correspondant à un nombre donné d’heures de vol ou à une
durée de vie estimée d’un appareil donné. Ces visites de maintenance des
avions s’effectuent selon un rythme déterminé par les constructeurs.
2.9. Les quatre types de visite :
Les opérations de maintenance et de réparation varient selon le modèle ou la famille
de modèles. Plus la lettre n’est élevée, plus la durée entre deux visites est grande1.
Aux quatre types de visite on ajoute parfois la visite dite de pré-vol, effectuée par le
commandant ou le copilote avant le vol pour voir s'il n'y a pas de dégâts visibles
extérieurement. En anglais on parle de Daily check (« visite quotidienne ») mais dans
les faits elle a besoin d'être effectuée non pas quotidiennement mais au bout de 24 à
60 heures de vol.
Visite de type A :
Cette opération (en anglais A-check) intervient environ tous les mois ou toutes les 500
heures de vol. Elle est effectuée généralement en une nuit dans une enceinte de
l'aéroport. L’occurrence de la visite varie selon le type d'aéronef, le nombre de cycles
(1 décollage et 1 atterrissage), ou le nombre d'heures de vol depuis la dernière visite1.
La cabine est vérifiée minutieusement et on procède aux changements d'huile et au
contrôle des filtres.
Visite de type B :
Cette opération (en anglais B-check) se fait environ tous les 3 mois. La visite est
généralement effectuée en une nuit dans une enceinte de l'aéroport. Tous les systèmes,
comme les équipements de secours et les blocs de navigation, sont examinés. La visite
de type B tend à être abandonnée au profit de celle de type A ou de celle de type C.
Visite de type C :
Chapitre 2 Méthodes et techniques de maintenance
Page 23
Cette opération (en anglais C-check) se fait environ tous les 12-18 mois ou en
fonction d’un nombre précis d'heures de vol effectives défini par le constructeur.
Cette visite dure une semaine. L'appareil étant mis hors service, il faut beaucoup
d'espace, le plus souvent un hangar de maintenance1. La structure entière de l'avion
est passée au peigne fin. La carlingue est passée aux ultrasons pour déceler
d'éventuelles fissures. Les pièces importantes du moteur sont vérifiées ainsi que les
câblages. Tous les instruments de l'habitacle doivent fonctionner parfaitement3.
Visite de type D :
Cette opération (en anglais D-check) est également connue sous le nom de « grande
visite » (en anglais overhaul check) ou de « visite de maintenance lourde » (en
anglais heavy maintenance check). Elle s’effectue environ tous les 4-5 ans. Elle
nécessite plus de temps et d’espace que les autres types et doit être exécutée dans un
hangar de maintenance. Elle dure au minimum 2 semaines, parfois jusqu’à 2 ou 3
mois en fonction du type d’appareil, de son âge et du nombre d’heures de vol. Les
compagnies en profitent généralement pour installer les dernières améliorations
apportées par les constructeurs. L’appareil est alors immobilisé au sol pour une
longue période, au cours de laquelle tous ses composants sont inspectés et réparés si
nécessaire. Une visite de type D de gros porteur comprend généralement l’exécution
de quelque 10 000 à 15 000 tâches complexes, précises, et rigoureusement
réglementées. L’appareil est désossé complètement pour contrôler systématiquement
tous ses organes, y compris la moindre parcelle de sa structure. Cette visite coûte
plusieurs millions d'euros.
Conclusion :
Nous pouvons conclure que les méthodes et techniques de maintenance (du niveau 1
au niveau 5) vus précedement sont appliquées d’une manière spécifique pour le cas de
l’aviation et se divisent en quatre types de visites (A,B,C et D).
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 24
CHAPITRE03 : Présentation du turboréacteur CFM56-7B
Dans ce chapitre nous présentons le turboréacteur CFM56-7B qui sera l’objet de cette étude
.nous exposons ces éléments.
3.1. Description du moteur :
L’atelier prend en charge le moteur le plus utilisé actuellement par la compagnie, les travaux
effectuer dans cette atelier peuvent aller jusqu’au MODULAIRE, c'est-à-dire la
décomposition du moteur en modules.
Fig.3-1 : moteur CFM 56-7B
3.1.2. Historique du moteur CFM56-7B :
Le CFM 56-7B est le fruit de la filiale CFMI, ce dernier est issu de l’alliance des deux grands
constructeurs : l’American GE (Général Electrique) et le français SNECMA.
La société à débuter son programme CFM en 1978, et l’acronyme veut dire COMPRESSEUR
FAN MOTEUR.
Le moteur CFM 56-7B est certifié en 1996 sur le 737-800 NG, il occupe actuellement près de
59% des ventes sur le marché mondial.
3.1.3 Les Caractéristiques techniques du moteur :
Le CFM 56 -7B est un turboréacteur de nouvelle génération (NG), double flux, à double
attelage, et à haut taux de dilution, c’est un moteur ‘’on condition maintenance’’ indépendant
des potentiels prédéterminer, basé sur une conception modulaire dont la partie froide (fan &
booster, LPT) est construite par SNECMA et la partie chaude (HPC, CHAMBRE et HPT) est
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 25
construite par GE. Le moteur peut fournir plusieurs poussées allant de 19500 jusqu'à 27300
LBS.
3.2. Le turboréacteur :
Le turboréacteur est un système de propulsion
essentiellement utilisé pour les avions. C’est une
turbomachine produisant une poussée par
réaction (figure 3.2).
Fig.3-2 : Turboréacteur
3.2.1 Principe de fonctionnement :
Le réacteur à turbo fan est une version améliorée du turboréacteur. Dans ce type de
moteur, seul1/6 de l’air utilisé passe dans le réacteur ; les 5/6 restants sont comprimés
uniquement dans le premier compresseur avant d’être expulsés (figure 3.3).
Des vitesses différentes de rotation sont requises pour les parties du réacteur à haute et à
basse pression. On obtient cette différence en utilisant deux combinaisons séparées
turbine-compresseur, qui fonctionne avec deux poussées concentriques. Un étage de
turbine à haute pression commande les neuf sections de compresseur à haute pression
montée sur l'arbre extérieur. Quatre étages de turbine fournissent l'énergie pour l’étage Fan
(figure 3.3).
Fig. 3-3 : Principe de fonctionnement d’un Turboréacteur
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 26
3.2.2. Principales composantes du turboréacteur :
Un turboréacteur est composé principalement des parties suivantes :
Compresseurs : deux types
- Un compresseur à basse pression composé de :
- Un étage Fan
- et 4 étages LPC
Un compresseur à haute pression à 9étages HPC (high pression compresser)
Chambre de combustion :
Annulaire SAC (simple) ou DAC (duelle et optionnelle)
Turbine :
- Turbine à haute pression HPT à 1 étage (High pressure turbine)
- Turbine à basse pression LPT à 4 étages (Low pressure turbine)
Les composants objet de ce mémoire sont les ailettes FAN qu’on appelle aussi ventilateur
(soufflante) et les aubes du compresseur HP. Par conséquent, nous avons
intentionnellement accordée une attention particulière à ces composants dans ce qui suit
3.2.3. L’étage Fan :
L’étage Fan (figure3.4) est un élément constitutif d'un turboréacteur à double flux. C'est celui
que voit un observateur placé devant le moteur. Située en avant du compresseur, il est entraîné
par la turbine et brasse l'air ambiant pour le diriger vers l'arrière et créer la poussée. Cette
masse d'air est en partie absorbée par le compresseur, le reste formant un écoulement d'air
froid cylindrique enveloppant le moteur.
Fig. 3-4 :l’avant d’un réacteur
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 27
Ailettes FAN :
Les ailettes Fan (figure 3.5). Ce sont des ailettes de grande dimension (même diamètre
que celui du réacteur) se trouvant dans la soufflante, elles
travaillent dans des conditions soumises à des gradients de
température et de pression, a des conditions standards
(H=0, T=15°C, P=1 atmosphère, M=0) on a :
- A l’entrée du Fan : T=288°K, et P=14,406 PSI
- Et a la sortie : T= 320°K, et P= 20,2272 PSI
- Un taux de compression dans le Fan 𝑇𝐹∗=
1,376
C’est pour cela qu’elles sont réalisé avec un superalliage
à base de titane le (Ti6AlV) qui leurs permettra d’avoir
une meilleur résistance au fluage, et à la corrosion, et
donc une durée de vie plus longue Ci-dessous un schéma
représentant l’emplacement des ailettes dans le réacteur .
Fig. 3-6 :Emplacement des ailettes FAN
Ces ailettes sont fixées sur l’arbre gràce a leurs pieds (figure 3.5), qui a la forme d’un
sapin, qui lui permet de transmettre de gros efforts à l’aube soumise à une force centrifuge
violente. Ces ailettes sont solidaires, le démontage par exemple de la seconde ailette nécessite
le démontage également de la première et la troisième ailette. Par ailleurs, un espace inter-
ailettes est prévu, afin de compenser l’expansion thermique.
Fig. 3-5 : Ailette Fan
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 28
Ces ailettes sont fixées sur l’arbre gràce a leurs pieds (figure 3.7), qui a la forme d’un
sapin, qui lui permet de transmettre de gros efforts à l’aube soumise à une force centrifuge
violente. Ces ailettes sont solidaires, le démontage par exemple de la seconde ailette nécessite
le démontage également de la première et la troisième ailette. Par ailleurs, un espace inter-
ailettes est prévu, afin de compenser l’expansion thermique.
Fig. 3-7 : Pied ailette FAN
3.3. Compresseurs :
Le compresseur est constitué de plusieurs étages comportant des éléments en rotation et
des éléments statiques (figure 3.7).
Fig. 3-8 : Compresseur Fig. 3-9 : Ailette compresseur
On appelle un étage, un ensemble rotor et stator portant des aubes (figure 3.9). La partie
tournante accélèrel'écoulement du fluide grâce à l'énergie transmise par l'arbre de
transmission. La partie stator transforme l'énergie cinétique en pression via une détente due à
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 29
la forme du stator. La section entre le rotor et le carter du compresseur diminue pour
maintenir un flux dans le sens axial du moteur.
Afin de répartir les charges, et augmenter le rendement de compression, l’utilisation
d'aubes profilées est nécessaire. Le profil des aubes est optimisé pour respecter le domaine
d'utilisation de l'étage du compresseur (figure 3.10)
Depuis que les aubes compresseur HP d’air Algérie ont connu une importante forme
d’érosion le constructeur a réalisé un revêtement spécifique pour ces ailettes au carbure de
tungstène déposé en PVD sur la partie supérieur de l’ailette, qui était censé prévenir cet
endommagement. (Figure 3.11)
Fig. 3-10 :Profil des ailettes Fig. 3-11 :Revêtement des ailettes
3.3.1 Sollicitations sur les ailettes :
Ces ailettes sont soumises à plusieurs sollicitations comme leurs vitesse de rotation, la
vitesse des fluides (figure 3.12), ainsi que la pression et la température (augmentation ou
diminution). (Figure 3.13)
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 30
Fig.3-12 : Profil de la distribution des vitesses
Fig. 3-13 : Distribution des températures et pressions dans le Turboréacteur
3.3.2Compresseur basse pression :
Le compresseur basse pression est un compresseur de trois étages axial et entraîné par une
turbine axiale indépendante. Les composants du rotor sont trois rotors de lame intégrés axiaux
(IBR) (1er, 2e et 3e étape) tout en alliage de titane. Les CCRI sont conçus pour être résistants
aux FOD.
Le compresseur basse pression donne les trois premières étapes de la compression à la masse
d'air traversant le moteur.
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 31
Le compresseur axial à trois étages tourne dans le sens antihoraire (lors de l'affichage de
l'arrière).
Fig. 3-14 : Compresseur
basse pression
3.3.3. Compresseur haute pression (HPC) :
Le compresseur HP est compose de9 étages, il permet d’augmenter la pression vannant du
LPC et le renvoie ver la chambre de combustion. D’autre part Le compresseur HP permet de
fournir l’air pressurise par soutirage pour le système pneumatique ainsi que le système d’air
pour le contrôle du compresseur contre le pompage et le contrôle de jeu.
3.4. Les chambres de combustion :
La chambre de combustion est destinée a chauffer l’air qui sort du dernier étage du
compresseur HP afin de lui apporter l’énergie nécessaire a faire mouvoir la ou les turbines et
à donner suffisamment de poussée à la tuyère . Cet
apport de chaleur se fait par la combustion de l’oxygène
de l’air avec un carburant, du kérosène (hydrocarbure) en
l’occurrence. Elle doit être la plus complète
possible et la répartition des températures dans
les gaz la plus homogène possible.
La chambre de combustion située entre le
compresseur HP et la turbine HP est constituée d’un tube
a flamme ou foyer (généralement) en forme de tore.
Celui-ci est enferme dans un carter , également de
forme torique.
Fig. 3-15 : chambres de combustion
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 32
3.4.1. Principe de fonctionnement :
Il est bien évident que le principe de fonctionnement varie d'un constructeur à un autre et
même d'un réacteur à un autre chez le même constructeur. L'air qui pénètre dans la chambre
de combustion se répartit en plusieurs circuits.
Une partie rentre directement dans le tube à flammes et dans l'injecteur pour contribuer à la
combustion. Une autre partie contourne le tube à flammes et sert à la fois pour refroidir les
parois et pour diluer et mélanger l'écoulement de l'air dans le foyer, (voir fig.3.16).
A la mise en rotation du réacteur le mélange de l'air provenant du compresseur et du carburant
injecté par la pompe est enflammé par une bougie (allumeur). Après avoir atteint son régime
d'autonomie l'allumage de la bougie est coupé et la flamme s'auto- entretient.
Fig. 3-16 : Principe de fonctionnement d’une chambre de combustion
On peut considérer qu'une chambre de combustion peut être partagée en trois zones : une zone
primaire, une zone secondaire et une zone de dilution.
La température varie aux alentours de 2000°C dans la zone du primaire pour diminuer aux
environs de 1200°C à la sortie de la chambre.
Ces températures élevées nécessitent un refroidissement des parois de la chambre (voir ci-
dessus Principe de refroidissement) (fig.3.17). Celui-ci est obtenu par de l'air sortant du
compresseur à environ 500°C.
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 33
Fig. 3-17 :différente zonesde la chambre de combustion
3.5. La turbine :
Elle comporte quatre étages de turbine axiale ;
un étage haut pression pour l'entraînement du compresseur
HP.
Trois étages bas pression solidaires les uns des autres pour
l'entraînement du compresseur BP et la soufflante.
Fig. 3-18 : turbine
3.5.1. Turbine HP :
Fig. 3-19 :ailette turbine
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 34
Le rotor de turbine HP est constitué par un disque et un arbre, en une seule pièce, en acier.
Les aubes de turbine sont fixées par des racines en «sapin » à la périphérie du disque et sont
immobilisées, axialement chacune par rivet. Elles sont pourvues de plateformes à leurs
extrémités extérieures. Les plateformes, côte à côte, constituent un anneau qui diminue les
pertes et donne plus de rigidité à l'ensemble.
Les aubages du stator HP sont retenus par des vis à leurs deux extrémités Sur le carter de
turbine HP et sur un support fixé à l'arrière du carter intérieur des chambres de combustion.
3.5.2. Turbine BP :
Le rotor de turbine BP comprend trois disques en acier boulonnés sur une bride à l'arrière d'un
arbre accouplé au compresseur BP. Le disque du 4é,
étage forme
le tourillon arrière de la turbine BP.
Les aubes sont fixées de la même façon que celle de la turbine
HP et elles comportent également des plateformes.
Les aubages des stators ont leurs extrémités intérieures
emboitées dans des couronnes logées entre les disques du rotor,
tandis que les extrémités extérieures sont retenues par des épaulements et encoches du carter
de turbine.
3.6. Endommagement :
En maintenance on s’intéresse au suivie des différents types de dégradations et les
mécanismes d’endommagement et leur évolution dans le temps. Le but reste toujours de les
identifier à temps.
L'endommagement est l'apparition dans un matériau de dommages causés par l'usure ou
une attaque physique ou chimique. Il conduit à une dégradation de ses capacités physiques
pouvant conduire à la rupture ou à une simple usure. Ces endommagements peuvent êtres
soit macroscopique ou microscopique.
Les différents composants d’un réacteur sont soumis à des sollicitations d’ordre
mécanique, thermique, environnemental ou encore la combinaison des trois, qui conduisent à
leur endommagent. Le schéma ci-dessous résume la variété des endommagements que
peuvent subir les différents composants d’un turboréacteur. (Figure 3.20)
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 35
Fig. 3-20 : Endommagements des composants réacteurs
3.7. USURE PAR EROSION :
L’usure par érosion résulte de l’enlèvement de matière par un fluide chargé de particules
en contact avec la surface d’un matériau. Elle conduit à la création d’impacts et de rayures sur
les surfaces. Dans les applications mécaniques, ce type d’usure intervient notamment sur les
systèmes soumis à un flux de produits liquides ou pâteux chargés d’abrasif, et circulant à
vitesse élevée
3.7.1. Sollicitations environnementales :
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 36
Les réacteurs d’avions sont toujours soumis à une certaine quantité de contamination de
l'environnement dans certains secteurs du monde. Ces contaminations sont concentrées
en Afrique du Nord, Moyen-Orient et Chine. En fonction de la situation géographique, le type
d’encrassement peut varier (sable, poussière…), engendrant ainsi différents types et degrés
d’endommagement (figure 3.21).
Fig.1-21 : Différents encrassement dans le monde
3.7.2. Théorie de l’érosion :
Le phénomène d’érosion des matériaux par des particules solides est un processus assez
complexe. Les chocs entre les particules solides et la surface d’un matériau entraînent
l’enlèvement de matière caractérisé par la rupture fragile. Les types et les dimensions des
fissures qui se forment sur la surface, durant l’impact, sont largement étudiés et dépendent de
plusieurs facteurs : forme, masse, vitesse des particules, dureté et ténacité du matériau (figure
3.22).
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 37
Fig. 3-22 : Types de fissures
Le taux d’érosion dépend du rapport de la dureté de la particule Hp et la dureté du matériau
cible Ht. En effet, les particules possédant une faible dureté, par rapport à la surface à éroder,
causent beaucoup moins d’usure que les particules dures. Le rapport de dureté des particules
et de la cible (Hp/Ht) est appelé l’initiateur de la fissuration. Trois cas de figures sont alors
possibles :
Hp>Ht, le contact particule-cible provoque l’initiation des différents types de fissures. Les
fissures latérales responsables de la formation d’écailles sont générées.
Hp = Ht, le contact est élastique. Les empreintes créées sont plus ou moins profondes, et les
fissures latérales ne sont pas produites et sont moins apparentes.
Hp<Ht, les fissures latérales ne sont pas observables, mais quelques sites d’impact ou
impressions plastiques peuvent se présenter. Les particules fragmentées laissent des
empreintes de poussières au contact de la surface, et sont déviées par un rebondissement due
au choc élastique.
3.7.3. Mécanismes de l'érosion par des particules solides :
En général, on distingue quatre mécanismes principaux d'érosion par impact des particules
solides : coupe, fatigue, rupture fragile et fusion. Stachowiak et Batchelor (1993) ont suggéré
les mécanismes possibles de l'érosion par impact des particules solides : érosion
Abrasive, fatigue de surface, rupture fragile, déformation ductile, fusion de surface, érosion
macroscopique et érosion atomique. La figure I.24 montre la hiérarchie de ces processus.
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 38
Fig. 3-23 : Organigramme représentant la hiérarchie des mécanismes d’érosion
3.8. Généralités sur les FOD :
Le risque d’une collision avec un oiseau ou un mammifère est particulièrement élevé
lorsqu’un aéronef évolue au sol ou vole à basse altitude. L’avion est particulièrement exposé
au moment du décollage et en montée comme ce fut le cas à Calgary .
Les données les plus récentes présentées indiquent qu’en moyenne, le nez, les ailes et le
moteur sont les points de l’aéronef les plus fréquemment frappés.
Coupe
Erosion par des particules solides
Fatigue Rupture
fragile
Fusion
Pénétratio
n
Déformation
plastique a la
rupture
Rupture
cyclique
Rupture non
cyclique
Etat non
fluide
Action de séparation du matériau
Mécanisms
d’érosion
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 39
3.8.1. Coûts des dommages causés par les impacts de la faune :
• Taille et poids de l’oiseau.
• Vitesse de l’aéronef.
• Type de réacteur.
• Diamètre de l’entrée d’air.
• Réglage de puissance du moteur.
• Emplacement exact de l’impact sur l’aéronef.
La vitesse d’impact est égale à la vitesse de
l’aéronef.
L’angle d’impact est de 90 degrés.
La forme de l’oiseau est sphérique.
L’oiseau est déformé de la moitié de sa taille à
l’impact.
La surface d’impact de l’aéronef ne se déforme
pas.
La surface d’impact de l’aéronef est plate.
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 40
3.9. Inspection Endoscopique :
Dans cette partie on exposera les différentes étapes d’inspection par endoscopie des
éléments du turboréacteur. L’application concernée par cette étude étant le compresseur.
3.9.1.. Définition :
L’inspection endoscopique est habituellement une procédure de dépannage effectuée pour
déterminer les raisons de la détérioration de la performance, afin de déterminer la zone à
inspecter par l’endoscope. Cette inspection des zones spécifiques peut également être
requise par le programme d'entretien.
3.9.2Védéoscope utilisée à tassili Airlines :
De marque Olympus, référence IPLEX LX/LTde dimensions réduites (largeur 227 mm et
hauteur 189 mm), il possède un écran de 6,5
pouces qui surprend par son exceptionnelle
visibilité, que l'instrument soit tenu à bout de
bras ou posé sur un plan de travail. Avec une
épaisseur inférieure à 100 mm, y compris la
poignée/ support pivotante, les IPLEX LX et LT
peuvent être portés par l'utilisateur, posés sur
l'embase ou montés sur un trépied ou sur un bras articulé pour une exploitation dans
pratiquement tout type d'environnement.
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 41
3.9.3 Domaines d'inspection a l’endoscope :
Compresseurs :
L'accès pour un endoscope est généralement à travers
l'entrée d'air, un orifice de purge ou spécialement conçu
un port endoscope. Les dernières étapes peuvent souvent être accessibles par le biais
d'un port de l'allumeur. Bords avant et arrière des aubes de compresseur et des aubes
de guidage sont vérifiées pour les dommages étrangers d'objet (FOD) et de l'érosion.
Inspection endoscopique des ailettes du compresseur haute pression (HPC) :
Les deux figures 1 et 2 montres le nombre d’ailettes de chaque étage pour les
différentes parties du réacteur.
Fig.3.21. différente configuration des aubes
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 42
la nomenclature les étages nombre d'aillâtes
Ventilation et fan 1 24
2 74
3 78
4 74
1 38
2 53
3 60
compresseur haute
pression 4
68
5 75
6 82
7 82
8 80
9 76
turbine haute pression 1 80
2 76
1 162
turbine basse pression 2 150
3 150
4 134
1 154
Compresseur basse pression 2 134
3 136
4 138
Fig.3.22. nombre d’ailettes pour chaque étage
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 43
À moins d'indication contraire, toutes les limites de dommages pour les ailettes du
compresseur haute pression (HPC) sont les mêmes pour les différentes configurations des
aubes. (FIGURE 3.22).
L’inspection des différents éléments obéissent au respect strict des normes et recommandation du
constructeur. Elle dépend de la longueur de la fissure, de son orientation, de sa zone, du
numéro d’étage et du nombre d’ailettes concernées par l’endommagement.
Les Fissures dans les étages 1, 2,3 et 4 ne sont pas réparables sauf si elles répondent aux
conditions suivantes :
1) – Les longueurs des fissures radiales à l'intérieur compris entre 0.25 et 0,30 pouce
(6,4 mm - 7.6mm) du bord d'attaque ou de fuite sont utilisables ;
a) Une extension de service maximum de 10 cycles ou 25 heures est autorisées si les dégâts
sont plus de 0.25 pouce (6.4mm), mais inférieure à 0,40 pouce (10,2 mm) en longueur.
b) Si vous trouvez des dommages qui est plus que les limites, effectuer une réparation des
ailettes du rotor.
2) Tout longueur de fissures de pointe radiales plus de 0,30 pouce (7.6mm) de la tête ou
du bord de fuite, jusqu'à 0,10 pouce (2,5 mm) de longueur sont utilisables.
3) Les longueurs des fissures du sens de la corde jusqu'à 0.30 inch (7.6mm) de la pointe, et
jusqu'à 0,20 inch (5.1mm) de longueur sont utilisables ;
a) Une extension de service maximale de 10 cycles ou 25 heures est autorisée si la
Les dégâts sont plus de 0,20 pouce (5,1 mm), mais inférieure à 0,30 pouce (7,6 mm) dans la
longueur.
b) Si vous trouvez des dommages qui est plus que les limites, effectuer des réparations de ces
ailettes.
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 44
FIG.3- 23 : limitations pour inspection endoscopiques des ailettes de la compresseur haute
pression
Les fissures dans les étages 5-9 ne sont pas réparables sauf si elles répondent aux conditions
suivantes :
1) Jusqu'à 25 ailettes à travers les étages 5 a 9 peuvent avoir des fissures de pointe radiales
qui ne sont pas plus de 0,20 pouce (5.1mm) à partir du bord d'attaque ou de fuite.
a) Les fissures de 0.15inch (3.8mm) de longueur sont utilisables.
b) Une extension de service maximum de 10 cycles ou 25 heures est autorisée si les dégâts
sont plus de 0.15inch (3,8 mm), mais inférieure à 0.20 inch (5,1mm) et une longueur
inférieure à 20% à chaque étage.
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 45
c) Si vous trouvez des dommages qui est plus que les limites, effectuer la réparation des
aubes.
d) les fissures de pointe Radial plus de 0,20 pouces (5.1mm) de l'avant ou arrière du bord ne
sont pas utilisables.
2) Jusqu'à 25 ailettes à travers les étages 5 a 9 peuvent avoir des fissures au sens de la corde
mais ne dépasse pas 0,20 pouce (5.1mm) de la pointe.
a) Les fissures peuvent être jusqu'à 0.15inch (3.8mm) de long sont réparable.
b) Une extension de service maximale de 10 cycles ou 25 heures est autorisée si les
dommages sont plus que 0.15inch (3.8mm), mais inférieure à 0.20 inch (5.1mm) de longueur.
c) Si les dommages sont plus que les limites, effectuer des réparations.
Chambre de combustion :
Boîtes de brûleur sont vérifiées pour les fissures et les défauts d'alignement. Buses
à combustible et d'autres parties, y compris les persiennes sont vérifiées pour la
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 46
cokéfaction excessive, la fissuration et la déformation. L'accès est généralement
par le biais et le port de l'allumeur.
Section Turbine :
Les turbines d'aéronefs sont soumises à des dommages
ingérés des corps étrangers (FOD), la corrosion, l'érosion, la
dégradation thermique, la fissuration et la distorsion. Étant
donné que les parties qui sont les plus vulnérables aux
dommages ne sont pas facilement disponibles pour une inspection visuelle sans aide, la
seule méthode disponible pour déterminer l'état d'une turbine est l'utilisation d'un vidéo
scope, endoscope ou fibroscope.
Inspections endoscopiques des Turbines aident à maintenir la fiabilité de la turbine à gaz
d'aéronef. Cela signifie commercial, militaire
et l'aviation d'affaires plus de sécurité et plus
de temps qu'un moteur peut fonctionner sur
l'aile sans coûteuse et longue larme
consommation vers le bas et l'entretien inutile.
Aujourd'hui, de nombreuses inspections
turbine d'avion endoscopiques sont mandatés
par les fabricants.
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 47
3.10. Cas déposes moteurs chez Tassili Airlines :
Nous exposons ci-dessous un tableau récapitulant l’historique et les cas des causes de
dépôt des moteurs Q400 en fonction du nombre d’heures de vol.
A - MOTEURS Q400 :
référence
Numéro de
série avion POSITION Motif de dépose
Nombre d’heures
PW150A PCE-
FA0396 7T-VCN N°2
Paramètres hors
tolérance à cause de
détérioration ailettes
compresseurs
1449 H et 31MIN
PW150A PCE-
FA0385 7T-VCM N°2
Paramètres hors
tolérance à cause de
détérioration ailettes
compresseurs
1837H et 35MIN
PW150A PCE-
FA0394 7T-VCN N°1
Paramètres hors
tolérance à cause de
détérioration ailettes
compresseurs
2580 H
PW150A PCE-
FA0379 7T-VCL N°1
Paramètres hors
tolérance à cause de
détérioration ailettes
compresseurs
3279H et 53MIN
PW150A PCE-
FA0405 7T-VCO N°2
Paramètres hors
tolérance à cause de
détérioration ailettes
compresseurs
2370H et 20MIN
PW150A PCE-
FA0384 7T-VCM N°1
Paramètres hors
tolérance à cause de
détérioration ailettes
compresseurs
2150H et 10MIN
PW150A PCE-
FA0404 7T-VCM N°2
Paramètres hors
tolérance à cause de
détérioration ailettes
compresseurs
338H et 30 MIN
PW150A PCE-
FA0380 7T-VCL N°2
Paramètres hors
tolérance à cause de
détérioration ailettes
compresseurs
2840 H
PW150A PCE-
FA0549 7T-VCN N°2
Paramètres hors
tolérance à cause de
détérioration ailettes
compresseurs
+turbines
3279H et 53MIN
Chapitre 03 présentation du turboréacteur CFM-7B
Page 48
B- Moteur Boeing 737-800NG :
référence Numéro de série avion POSITION Motif de
dépose
Nombre
d’heures
CFM56-7B 804761 7T-VCA N°1
F.O.D
Détérioration
de deux
ailettes du
FAN
954.17 H
Conclusion :
D’après les informations recueilles sur place on a constaté que l’environnement saharien
(sable) joue un rôle agressif sur les compresseurs. Le cas du PW150A qui 1449 H et 31MIN
est considéré très court par rapport à
Alors que pour une détérioration par FOD le temps est aléatoire.
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 49
Chapitre 04 : Généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Le CND étant l’outil essentiel de diagnostique, pour cela on a consacré un chapitre à part pour
exposer les différents contrôles et appareils associés, notamment ceux dont dispose la
compagnie TAL
4.1. Introduction :
L’histoire du Le Contrôle Non Destructif (CND) a commencé à la fin du XIX siècle, avec
la physique moderne, mais c’est à partir de la seconde guerre mondiale que les techniques
de CND ont pris leur essor dans l’industrie, en particulier dans la métallurgie. Vers les
années 1960-1970, le développement des centrales nucléaires et de l’aéronautique
engendré une forte accélération du progrès du CND, et différentes méthodes ont été
mises au point afin de pouvoir remplir les contraintes dues à la nature du défaut
recherché, de la pièce à contrôler (rivetée, soudée, laminée, de forme complexe, ...) et des
conditions dans lesquelles le contrôle doit être effectué (en cours de fabrication, en
recette, en service). Les défauts recherchés peuvent être classés en deux grandes familles
: les défauts surfaciques et les défauts internes. Les défauts surfaciques sont les plus
problématiques sur le plante chnologique. Ils incluent les criques, les fissures, les piqures,
les craquelures pouvant provoquer à terme la rupture de la pièce, ou d’aspect, c’est à-dire
la variation de paramètres géométriques et/ou physiques de la pièce tels que sa rugosité,
son épaisseur, l’homogénéité de la surface, qui rendent la pièce inutilisable.
Le contrôle non destructif a pour but d’évaluer l’intégrité d’une pièce sans la détériorer.
Cette étape du processus industriel est destinée à garantir la sécurité d’utilisation des
piècescontrôlées. Elles jouent aussi un rôle économique non négligeable, dans le sens où
elle permetune gestion optimisée de la maintenance.
Les techniques utilisées dans le C N D sont très variées, le choix d’une entre elle peut
êtreconditionnée par un certain nombre de paramètres dont les principaux sont :
- La nature du matériau a contrôlé (propriétés physique);
- L’information recherchée (détection, mesure, dimensionnement du défaut, …);
- L’environnement du contrôle (nature des perturbations externes,…);
- Le type de contrôle a effectué (pièce mobile, possibilité de contact ou non,…);
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 50
4.2. Définition :
Le contrôle non destructif (CND) est un ensemble de méthodes qui permettent de caractériser
l'état d'intégrité de structures ou de matériaux, sans les dégrader, soit au cours de la
production, soit en cours d'utilisation, soit dans le cadre de maintenances. On parle aussi
d'essais non destructifs (END) ou d'examens non destructifs.
En ce sens, le contrôle non destructif (CND) apparaît comme un élément majeur du contrôle
de la qualité des produits. Il se différencie de l’instrumentation de laboratoire et industrielle
puisque l’objet est de détecter des hétérogénéités et anomalies plutôt que de mesurer des
paramètres physiques tels que le poids ou les cotes d’une pièce.
4.3. Les objectifs du CND :
Le contrôle non destructif a pour objectif, comme son nom l’indique, de contrôler l’état des
pièces industrielles sans pour autant que les examens correspondants ne puissent nuire à leur
utilisation future. Ceci peut correspondre à deux types de contrôles : l’estimation d’un
paramètre constitutif de la pièce comme par exemple l’épaisseur d’une paroi, la distance à un
objet, les propriétés électromagnétiques constitutives du matériau ; la recherche d’une rupture
de ces paramètres. Cette procédure de contrôle se produit souvent plusieurs fois au cours de la
vie d’une pièce et doit satisfaire au mieux les critères suivants :
1. La rapidité d’exécution :
Il faut que le contrôle soit rapide pour qu’il ne soit pas trop pénalisant à la fois en termes
d’immobilisation physique de chaque pièce.
2. le coût :
Le contrôle qualité représente sur les pièces complexes un coût non négligeable et qui doit
être minimisé dans la mesure du possible.
3. la reproductibilité :
La mesure ne doit pas souffrir des circonstances extérieures : une même pièce contrôlée
plusieurs fois doit toujours donner le même résultat.
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 51
4. la fiabilité :
Le contrôle doit remplir son cahier des charges, et par exemple détecter tous les défauts qu’il
est censé être capable de détecter.
5. la sensibilité :
La sensibilité est le rapport des variations de la mesure et du mesura de Plus la sensibilité est
grande, plus les petites variations du mesura de sont détectables.
6. la résolution :
La résolution est la plus petite variation de signal pouvant être détecté, par exemple la
dimension du plus petit défaut. Usuellement est défini le pouvoir de résolution, ici la
dimension du plus petit défaut visible.
4.4. PRINCIPES DE DETECTION DES DEFAUTS PAR DIFFERENTES
TECHNIQUES DU CND :
4.4.1. Hétérogénéités et défauts :
En fait, détecter un défaut dans une pièce, c’est physiquement, mettre en évidence
une hétérogénéité de matière, une variation locale de propriété physique ou chimique
préjudiciable au bon emploi de celle-ci. Cela dit, on a l’habitude de classer les défauts en deux
grandes catégories liées à leur emplacement : les défauts de surface, les défauts internes.
Les défauts de surface
Accessibles à l’observation directe mais par toujours visibles à l’œil nu, peuvent se classer en
deux catégories distinctes : les défauts ponctuels et les défauts d’aspect. La première catégorie
(défauts ponctuels) correspond aux défauts les plus nocifs sur le plan technologique, puisqu’il
s’agit des criques, piqûres, fissures, craquelures, généralement aptes à provoquer à terme la
rupture de la pièce, en initiant par exemple des fissures de fatigue. Dans les pièces
métalliques, l’épaisseur de ces fissures est souvent infime (quelques μm) et elles peuvent être
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 52
nocives dès que leur profondeur dépasse quelques dixièmes de millimètre, ce qui implique
l’emploi pour leur détection de méthodes non destructives sensibles, telles que le ressuage, la
magnétoscopie, les courants de Foucault, les ultrasons. La seconde catégorie correspond aux
défauts d’aspect, c’est-à-dire à des plages dans lesquelles une variation de paramètres
géométriques ou physiques (rugosité, surépaisseur, taches diverses) attire le regard et rend le
produit inutilisable. Ici, le contrôle visuel est possible, mais on cherche à le remplacer par des
contrôles optiques automatiques.
Les défauts internes
Sont des hétérogénéités de natures, de formes, de dimensions extrêmement variées, localisées
dans le volume du corps à contrôler. Leur nomenclature est très étoffée et spécifique à chaque
branche d’activité technologique et industrielle. Dans les industries des métaux, il s’agira de
criques internes, de porosités, de soufflures, d’inclusions diverses susceptibles d’affecter la
santé des pièces moulées, forgées, laminées, soudées. Dans d’autres cas, il s’agira simplement
de la présence d’un corps étranger au sein d’une enceinte ou d’un produit emballé. Ici le
contrôle visuel est généralement exclu d’office et l’on utilisera donc l’un ou l’autre des grands
procédés du CND que sont la radiographie, le sondage ultrasonore, ou encore des techniques
mieux adaptées à certains cas comme l’émission acoustique, l’holographie, l’imagerie
infrarouge, la neutronographie.
4.4.2. Procédure de CND :
L’opération de contrôle non destructif d’un objet ne se borne généralement pas à la
détection d’éventuels défauts. En effet, même si le choix du procédé, de la méthode et du
matériel a été effectué au préalable, il faut envisager toute une procédure ayant les objectifs
suivants : fiabilité de l’examen, reproductibilité, localisation des défauts, identification,
caractérisation de ceux-ci, en particulier par leur taille, classement, présentation visuelle,
décision concernant l’affectation de l’objet, enfin archivage des résultats et des conditions
d’examen.
Ce sont des opérations d’étalonnage, de calibrage, de balayage de la sonde, de
traitement des données qui permettent d’atteindre ces objectifs désormais dans de bonnes
conditions, grâce à l’apport intensif de l’informatique en temps réel.
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 53
4.4.3. Classement et performances des procédés de CND :
Les procédés de contrôle non destructif résultent de la mise en œuvre des principes et
techniques physiques précédents. Ils sont assez nombreux. On les classe habituellement en
deux familles selon qu’ils favorisent la détection des défauts de surface ou des défauts
internes. Le tableau 1dresse la liste des procédés actuellement utilisés en contrôle industriel et
résume leurs principes et leurs champs d’application spécifiques.
Les performances des procédés de contrôle non destructif résultent à la fois de
considérations théoriques et pratiques.
Types
de procédés
Méthodes
de
contrôle
Principes
physiques
Types de
défauts
Détectés
Domaines
d’applicat
ion
Points
forts
Points
faibles
Optiques
Examen
visuel
directe ou
assisté
Vision
Perturbation
d’une
réflexion
Défauts
débouchant
,
fissure,
criques,
trous
Contrôle
manuel
de tous
produits
à surface
accessible
Souplesse Productivit
é,
fiabilité
Contrôle
laser
Contrôles
automatiques
de bandes
et tôles
Productivit
é
Taux de
fausses
alarmes
Contrôle TV Formation
d’une image
Défauts
d’aspect,
taches
Contrôle
automatique
en
fabrication
des produits
divers
Productivit
é
Défauts
fins
Interféromét
rie
holographiq
ue
Détection de
microdéforma
tions
provoquées
Délaminati
on,
décollemen
ts
Contrôle en
atelier
de parois
non
Contrôle
des
composites
Interprétati
on,
productivit
é
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 54
métalliques
Thermograp
hie
infrarouge
Cartographie
de
perturbations
thermiques
Délaminati
on,
hétérogénéi
tés
diverses
idem
Contrôle sur
site
Cartographi
e
Caractérisa
tion
des défauts
Ressuage Ressuage Effet de
capillarité
Défauts
fins
débouchant
Contrôle
manuel
de tous
produits
à surface
accessible
Simplicité
Faible coût
Productivit
é,
peu
quantitatif
Flux de fuite
magnétique
Magnétosco
pie
Accumulation
de poudre
Défauts
fins
débouchant
et sous-
cutanés
Produits
ferromagnéti
ques
(aciers)
Sensibilité Réservé
aux aciers
Peu
quantitatif
Détection de
flux
de fuite
Distorsion
d’un flux
magnétique
Défauts
fins
débouchant
Sensibilité
Automatisa
tion
Fragilité
des sondes
Électromagnéti
ques
Courants de
Foucault
Perturbations
d’un courant
Défauts
fins
débouchant
Contrôle en
ligne
et sur
chantier
de tous
produits
métalliques
Sensibilité
Automatisa
tion
Matériaux
non
conducteur
s
Interprétati
on
Potentiel
électrique
Perturbations
d’un courant
Mesure
de
profondeur
de défauts
Tous
produits
conducteurs
Simplicité
Faible coût
Contrôle
manuel
Lent
Hyperfréque
nces
Transmission
ou réflexion
radar
Hétérogéné
ités
diverses
Matériaux
peu
conducteurs
Contrôle
sans
contact
Interprétati
on
du signal
Radiographi
e X
Atténuation
d’un flux
Défauts
internes
Contrôle en
atelier
et sur site de
tous
matériaux
Cartographi
e
Souplesse
de réglage
Protection
Détection
des fissures
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 55
Rayonnements
ionisants
Radiographi
e γ
Contrôle en
ligne
Fortes
épaisseurs
Profondeur
des défauts
Radioscopie
en temps
réel
Productivit
é
Résolution
limitée
Tomographi
e X
Contrôle de
structures
non
métalliques
Imagerie
en coupe
Coût
Productivit
é
Neutronogra
phie
Corps
hydrogénés
Complète
la
radiographi
e
Équipemen
t
Condition
d’emploi
Diffusion
Compton
Rétrodiffusion Délaminati
ons
Contrôle des
composites
Vibrations
mécaniques
Ultrasons Perturbation
d’une onde
Échographie
Défauts
internes
Défauts
débouchant
s
Contrôle
manuel
ou
automatique
de la
majorité
des
matériaux
Grande
sensibilité
Nombreuse
s
méthodes
d’auscultati
on
Conditions
d’essai
Interprétati
on
des échos
Couplage
Émission
acoustique
Émission
provoquée
par
sollicitation
mécanique
Criques
Fissures
Parois de
gros
récipients
Structures
diverses
Contrôle
global
avec
localisation
des défauts
Interprétati
on
Bruits
parasites
Essais
dynamiques
Perturbations
d’un
amortissement
Mesure de
vitesse
Criques
Fissures
Contrôle de
pièces
moulées
Productivit
é
Qualitatif
Tests
d’étanchéité
Essais
hydrostatiqu
es
Détection de
bulles
Défauts
débouchant
s
dans joints
ou parois,
zone
perméable
Tubes et
enceintes en
tous
matériaux
Grande
étendue
de flux de
fuite
selon la
méthode
Contingenc
es
diverses
selon
la méthode
Tests avec
gaz
traceurs
(halogènes,
hélium)
Détection
chimique
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 56
Détection
sonore
Bruit
acoustique
Tableau 4-1 : Les procédés de contrôle non destructif
4.5.Différentes techniques du C N D :
4.5.1. Examen visuel :
L’examen visuel est le premier des procédés de contrôle, le plus simple et le plus
général puisque c’est aussi le point final de la majorité des autres procédés non destructifs. En
examen préalable, l’inspection visuelle d’un objet, d’une structure, d’un assemblage tel
qu’une soudure permettra de guider un observateur expérimenté dans la définition d’une autre
technique : choix de l’angle de tir en radiographie, direction de magnétisation, fréquence
ultrasonore.
Fig4–2 : Principe du contrôle visuel
L’examen visuel direct des pièces peut constituer un contrôle suffisant pour la
détection des défauts débouchant en surface et surtout des hétérogénéités locales et
superficielles (taches de différentes natures) constituant des défauts d’aspect rédhibitoires
pour des produits plats du types tôles, tissus, verre, etc. Toutefois l’examen purement visuel
présente des limitations de différentes natures que nous allons examiner et qui justifient
l’éclosion de toute une gamme de procédés de contrôle optique, dont les principaux sont
décrits plus loin.
Des appareils optiques spécifiques ont été développés pour le contrôle non destructif.
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 57
a) L’endoscope : est un appareil conçu pour pouvoir observer les surfaces non directement
accessibles à l’œil telles que les parois d’un tube ou d’une cavité, d’un alésage ou d’un
trou borgne. Mis au point à l’origine pour les examens liés au diagnostic médical, les
endoscopes classiques à lentilles ont été remplacés par des transmetteurs d’image à fibres
optiques.
L’endoscope se présente sous forme d’un tube ou d’un flexible comportant à une extrémité
une optique de prise de vues et souvent d’éclairage et, à l’autre extrémité, un oculaire
d’observation ; les appareillages utilisés en contrôle non destructif ont un diamètre de l’ordre
du centimètre et une longueur souvent inférieure au mètre, les grands endoscopes pour
l’examen des tubes ayant été éliminés par la miniaturisation des caméras TV.
Fig 4 -3: L’endoscope (IPLEX LX/LT)
b) Le stroboscope : est un appareil d’éclairage délivrant des brefs flashs lumineux à une
cadence soutenue et réglable dans une gamme de plusieurs dizaines de coups par seconde.
Il permet, en contrôle non destructif, l’examen visuel de pièces ou de produits en
mouvement ; c’est ainsi qu’il a longtemps été utilisé pour l’examen de tôles en défilement
dans les aciéries. Son utilisation systématique provoque toutefois une rapide fatigue
visuelle pour les observateurs, aussi cherche-t-on à remplacer ce type de contrôle par des
contrôles automatiques mettant en œuvre les techniques mentionnées plus loin.
Fig4-4 : Le stroboscope
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 58
c) Télévision :
La télévision apporte une aide précieuse au contrôle visuel ; permettant une
observation à distance, elle complète ou remplace les endoscopes ; couplée à des moyens de
traitement et d’enregistrement des images vidéo, elle permet le contrôle optique automatique.
Le matériel de télévision utilisé en contrôle non destructif est généralement
spécifique, car les performances recherchées ne sont pas les mêmes que celles requises dans
les applications plus banales de la télévision ; ainsi on se contentera d’une transmission par
câble d’une image vidéo en noir et blanc, sans le son. Par contre, on recherchera une caméra
robuste, miniaturisée, télécommandable à distance et surtout possédant des qualités optiques
et une bande passante vidéo bien supérieure à celle du matériel courant.
4.5.2. Ressuage :
Le ressuage consiste à appliquer sur la surface de la pièce à contrôler, préalablement nettoyée
et séchée, un liquide d’imprégnation coloré ou fluorescent. Ce liquide pénètre, par capillarité,
dans les ouvertures des défauts. Après un certain temps correspondant à la pénétration du
liquide d’imprégnation dans les défauts, l’excès de liquide présent à la surface de la pièce est
éliminé par lavage. La surface est ensuite recouverte d’un révélateur qui attire le liquide
d’imprégnation retenu dans les défauts, ce que désigne le terme « ressuage ». Les fissures
contenant du liquide coloré sont rendues visibles par une couche de talc, qu'on applique sur la
pièce à l'aide d'un spray, qui ensuite absorbe le liquide coloré en se teignant.
L'observation, dans ce cas, se fait à l’oeil nue. Les traces colorées indiquent les endroits où il
y a des fissures (figure 4–5).
.
Fig4- 5 : Principe du ressuage
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 59
4.5.3. Radiographie :
La radiographie industrielle est comparable à la radiographie médicale : elle consiste à faire
traverser par un rayonnement électromagnétique de très courte longueur d’onde, comme les
rayons X ou les rayons γ, la matière à inspecter. Lors de leur passage à l’intérieur de la pièce,
les photons voient leur énergie absorbée totalement ou partiellement par la matière, selon sa
densité. Un film placé derrière la pièce est irradié par les photons qui ont encore suffisamment
d’énergie. Il récupère ainsi le radiogramme, où les zones avec des défauts sont représentées
par une variation de la densité optique (figure 4– 6).
Fig 4-6 : Principe de la radiographie
4.5.4. Contrôle par Ultrasons :
Le contrôle par ultrasons est basé sur la transmission, la réflexion et l'absorption d'une onde
ultrasonore se propageant dans la pièce à contrôler. Le train d'onde émis se réfléchit sur les
défauts puis revient vers le traducteur (qui joue souvent le rôle d'émetteur et de récepteur).
L'interprétation des signaux permet de positionner le défaut et de définir ses dimensions
relatives. Cette méthode présente une résolution spatiale élevée et la possibilité de trouver des
défauts aussi bien dans le volume de la matière qu'en surface. L'étape d'inversion est simple,
du moins pour les pièces géométriquement et matériellement simples. Cette méthode
nécessite d'effectuer un balayage mécanique exhaustif de la pièce.
Il est d'ailleurs souvent nécessaire de contrôler plusieurs surfaces de la pièce pour pouvoir
faire une représentation tridimensionnelle des défauts (figure 4– 7).
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 60
Fig 4 - 7 : Principe des ultrasons
4.5.5. Flux de fuite magnétique (magnétoscopie) :
Un courant électrique crée un champ magnétique dans un matériau conducteur. Il est alors
possible d'engendrer un champ magnétique en contrôlant la direction du courant électrique
magnétisant.
Le principe est un courant électrique passant à travers un conducteur axial crée un champ
magnétique circonférentiel autour du tube. Les lignes de champ sont toujours perpendiculaires
à la direction du courant qui induit le champ magnétique.
La magnétisation longitudinale le courant électrique passe à travers une bobine, le champ
magnétique est parallèle à l’axe de la bobine. Cette méthode permet la détection de défauts
traverses et circonférentiels.
Les Flux de fuite magnétique sont ensuite généralement visualisés soit à l’aide d’un produit
indicateur porteur de limaille de fer, soit à l’aide d’un film magnétisable (Magnétographie),
soit à l’aide d’appareils de mesure de champ magnétique.
4.6. CND par courant de Foucault :
Ce type de contrôle qui concerna la présente étude, s’effectue en excitant par un champ
magnétique variable la surface d’une pièce métallique. Toute perturbation par un défaut des
courants induits dans la pièce va se traduire par une modification de l’impédance vue aux
bornes du capteur. En agissant sur la fréquence du courant d’excitation et la géométrie des
bobines, plusieurs contrôles peuvent être réalisés.
Chapitre 4 généralités sur le contrôle non destructif (CND)
Page 61
4.6.1. Principe de fonctionnement du CND par courant de Foucault :
Le contrôle par courant de Foucault est l’une des méthodes les plus privilégiées parmi les
méthodes électromagnétiques de CND. Cette méthode ne s’applique qu’aux pièces
électriquement conductrices et s’adapte très bien aux pièces cylindriques (barres, tubes,…).
Le principe de cette méthode consiste à soumettre une pièce à l’action d’un champ
magnétique variable dans le temps à l’aide d’une bobine (excitatrice) parcourue par un
courant électrique variable, ce qui va créer des courants induits dans la pièce à contrôler, la
trajectoire de ces courants sera perturbé soit par la géométrie soit par les caractéristiques
internes de la pièce.
Ces courants vont créer à leur tour un champ magnétique qui va s’opposer au champ initial
d’excitation (loi de Lenz) et le champ résultant sera fonction des paramètres physiques et
géométriques de la cible.
Fig. 4-8principe du CND-CF.
Une mesure directe de ce champ ou d’une de ces grandeurs dérivées (tension,
impédance…etc.) permettra de caractériser la cible. La figure ci-dessous donne un aperçu du
principe figure (4–8).
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 62
Chapitre05 : Méthode expérimentale
Dans ce chapitre, nous allons aborder principalement deux volets, objets de notre étude
expérimentale, à savoir le type de pièces étudiées et leurs caractérisations par les différentes
techniques utilisées.
L’objectif de ce chapitre est de détailler les caractéristiques et le principe d’analyse de ces
techniques.
5.1. PIECES ETUDIEES :
Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à deux types d’ailettes de réacteurs équipant les
avions de Tassili Airlines, il s’agit :
Ailettes de l’étage Fan compresseur basse pression issue du réacteur CFM56-7B.
Ailettes compresseur HP issues du réacteur CFM56-7B.
Afin de pouvoir les caractérisé nous allons les découper et donc en faire des échantillons selon
les analyse a effectué.
5.1.1Ailettes FAN :
I. Présentation de l’ailette :
II s'agit d'une ailette, présentant une zone de rupture (arrachement de matière), (Figure 5.1),
qui semblerai être du a un choc vu la déformation assez importante de l’ailette au niveau du
bord d’attaque.
Fig. 5.I. (a) Vue globale de l’ailette
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 63
Fig. 5.I. (b) Vue de la zone de rupture sur
l’ailette.
5.1.2. Préparation des échantillons :
Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation de la forme de rupture
(figure 5.1 (b)), que nous avons découpée pour les caractérisations microstructurales comme
indiqué sur la figure 5.2. Ces échantillons n’ont subi aucune préparation au préalable (ni
polissage ni attaque chimique).
Fig. 5.2 Découpage des échantillons du facies
Echantillon Fr1 Echantillon Fr3
Echantillon Fr2
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 64
Nous avons également découpé et préparé des échantillons de la partie saine de
l’ailette destiné aux caractérisations du matériau de base : composition chimique,
microstructure, diffraction des RX ainsi que essais de micro-dureté).
5.2. Ailettes compresseur HP :
5.2.1 Présentation de l’ailette compresseur HP :
Ces ailettes ont une petite dimension comparant à celle de l’ailette Fan, elles sont revêtues
avec un carbure de tungstène au niveau de la moitié supérieur
C’est des ailettes du 7ème
, 8ème
, et 9eme
étage ayant subi le phénomène d’usure par érosion.
Leurs surfaces d’usure présentées (figure 5.3), ne présentent pas un aspect similaire en tout
point.
(a) (b) (c)
Fig. 4.3 Ailettes compresseur HP érodés, (a) Ailette du 7eme
étage, (b) Ailette du 8eme
étage
(c) Ailette du 9eme étage
5.3. Préparation des échantillons :
Comme précédemment (ailettes Fan), nous avons découpé et préparé des échantillons de la
partie saine de l’ailette, destiné aux caractérisations du matériau de base : composition
chimique, microstructure, diffraction des RX ainsi que les essais de micro-dureté).
Pour ce type d’ailette, on s’est intéressé à la caractérisation du faciès d’usure. Les échantillons
ont étés découpé en fonction de l’étendu de l’usure qui est fonction de l’emplacement de
l’ailette comme indiqué (figures 5.4 (a), (b), (c)). A noter que ce type d’échantillon destiné
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 65
aux caractérisations morphologiques n’a subi aucune préparation au préalable (ni polissage ni
attaque chimique).
Fig. 5.4 (a) Echantillon découpé de l’ailette du 7eme
étage Fe1
Fig. 5.4 (b) Echantillon découpé de l’ailette du 8eme
étage Fe2
Fig. 5.4 (C) Echantillon découpé de l’ailette du 9eme
étage Fe2
Echantillon
Fe2
Echantillon
Fe3
Echantillon
Fe1
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 66
CARACTERISATIONS :
La caractérisation des pièces endommagées a pour but de faire connaître les mécanismes
d’endommagement, afin de répondre à deux questions importantes :
Comment l’endommagement va-t-il eu lieu (mécanisme) ?
Et pourquoi avons-nous eu un endommagement (cause) ?
Pour ces raisons, la caractérisation de nos échantillons a été menée à différentes échelles
macroscopique et microscopique.
5.5. Contrôle non destructifs(CND) :
Ces techniques ont pour but de détecter la présence de défauts au sein des structures sans
avoir à pratiquer des tests qui entraînent l’endommagement des pièces. Elles sont
généralement essentielles pour le suivi en service. Ces contrôles sont particulièrement utilisés
dans les secteurs sensibles à la sécurité comme l'industrie aéronautique, l'industrie navale,
l'énergie,...
Au court de ce travail, trois approches expérimentales ont été exploitées afin de
contrôler nos deux types d’ailettes : Fan et compresseur HP. Il s’agit de l’examen par courants
de Foucault, et ressuage.
5.5.1. Préparation et nettoyage préalable :
Les contaminants tels que la rouille, la graisse ou la peinture doivent être enlevés, en
utilisant des méthodes mécaniques ou chimiques, ou par la combinaison des deux méthodes.
Un nettoyage préalable doit garantir une surface exempte de résidu, ce qui permet aux
pénétrants d’entrer sans aucune discontinuité.
Nos ailettes ont été nettoyées chimiquement suivant le protocole :
- Emersion dans un bain de solvant de dégraissage non chloré « Ardrox185 »
- Rinçage à l’eau chaude
- Séchage a l’air
5.5.1.1 Inspection sur table
Cette inspection consiste à examiner visuellement la pièce à l'aide d'une loupe sous une
lumière blanche. L’inspection visuelle directe des pièces peut se révéler un contrôle suffisant
pour la détection des défauts débouchant en surface, et surtout la révélation des hétérogénéités
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 67
locales et superficielles de type taches, rayures... . Ces révélations sont considérées comme
défauts d’aspect rédhibitoires pour des produits pour lesquels le paramètre qualité de surface
est important.
Fig. 5.5 Inspection avec loupe sous lumière blanche.
5.5.1.2. Contrôle par Ressuage :
Le ressuage est un moyen de recherche des défauts de surface qui consiste à améliorer les
possibilités de détection visuelle en tirant profit des propriétés de tensions superficielles des
fissures. Les phases successives du contrôle par ressuage que nous avons appliqué sont les
suivantes (figure 5.6).
- Emersion des ailettes dans un bain constitué d’un produit fluorescent appelé pénétrant
(ZYGLO ZL-27A), pendant 15 à 20mn,
- Elimination de l’excès de pénétrant par rinçage,
- Séchage dans une étuve maintenue à 55˚c.
- Application d’un révélateur uniformément sur la surface examinée. La détection est
améliorée à la fois par le contraste de couleurs entre pénétrant et révélateur et par le
fait que la diffusion du pénétrant dans le révélateur élargit considérablement l’aspect
du défaut. (ZYGLO ZP 4B DRY).
- Inspection sous une lumière UV.
(a) (b)
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 68
(c) (d)
Fig. 5.6 : Etapes du ressuage (a), Immersion dans le produit fluorescent, (b) Rinçage des
échantillons, (c) Application du révélateur, (d) Visualisation sous lumière UV
5. 5.1.3.Courant de Foucault :
Le courant Foucault est une méthode qui s'applique à tous les matériaux conducteurs.Le
principe consiste à créer dans ces matériaux, des courants induits par un champ magnétique
qui est variable dans le temps, grâce à un capteur. Ces courants induits, sont donc appelés
courants de Foucault. Leur distribution et leur répartition dépendent de plusieurs paramètres
(champ magnétique d'excitation, géométrie de la structure, ses caractéristiques de conductivité
électrique...). Ces courants induits circulent localement dans le matériau, et la présence d'une
anomalie dans la pièce contrôlée perturbe la circulation des courants de Foucault. On recueille
des signaux de variation qui donnent la nature de l'anomalie et sa dimension volumique
(figure 5.7).
Etalonnage de
l’appareille
Aille de
dimguiensionnement
Ailette a
inspecté
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 69
Fig. 5-7 : Inspection par courant de Foucault
5.6. Contrôle dimensionnelle :
5.6.1 Projecteur de profil :
Pour le contrôle des ailettes compresseur HPC (7èmes
, 8èmes
, et 9èmes
étage), nous avons
utilisé un projecteur de profil type Springfield Vermont. Ce projecteur est utilisé pour des
opérations de mesure et de contrôle qualité. Son principe consiste à projeter une image de
profil agrandie d’une zone caractéristique de la pièce sur un écran (figure 5.8).
Fig. 5.8 Projecteur de profil
5.6.2. Contrôle par le Scriber :
Le Scriber est un outil manuel utilisé généralement sur les roulements pour détecter et
mesurer les défauts de surfaces tel que les rayures et les éraflures (figure 4.9).
Son principe consiste à faire passer sur la surface à inspecter un outil qui contient à son
extrémité une bille (figure 4.9). La présence de rayures de dimension inférieure ou égale à
celui de la bille est détectée par le coincement du passage de l’outil. Le choix du diamètre de
la bille se fait généralement par une première approche visuelle.
(a) (b)
Fig. 5.9 (a) Scriber, (b) l’utilisation du Scriber sur nos ailettes
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 70
5.7. RESULTATS ET INTERPRETATION :
La caractérisation des faciès de rupture et d’usure, permettent de détecter deux
caractéristiques fondamentales : d’une part l’amorce des endommagements, et d’autre part
leur mode de propagation. Elle permet de remonter à la (ou les) cause(s) des
endommagements : intensité et distribution réelles des contraintes et son uniformité
métallurgique. Cette caractérisation fondamentale permet donc d’améliorer la conception, la
réalisation et les conditions d’emploi des ensembles mécaniques.
L’objectif de notre travail est de formuler un diagnostic sur les types et mécanismes
mis en jeu dans l’endommagement de deux types d’ailettes équipant les turboréacteurs de
moteurs d’avions d’air Algérie.
On s’est intéressé à la caractérisation de deux types de faciès : le facies d’usure des
ailettes compresseur, et le faciès de rupture des ailettes Fan. Par conséquent, ce chapitre sera
divisé en deux volets qui s’articuleront autour de la caractérisation de ces faciès.
5.7.1. CARACTERISATION DES AILETTES COMPRESSEUR :
I. Caractérisation macroscopique du facies d’usure
Dans cette partie nous nous intéressons aux contrôles macroscopiques des ailettes
étudiées par contrôle visuel, ressuage et courant de Foucault.
I.1. Inspection sur table :
Nous avons abordé nos investigations dans un premier temps par un contrôle visuel
des surfaces des ailettes étudiées.
Un examen visuel de la surface des ailettes des trois derniers étages 7ème
, 8ème
, et 9ème
du compresseur HP (figures I.10, I.11, et I.12) révèle une usure par érosion située
préférentiellement dans la partie supérieure (côté tête) des ailettes. Une perte de matière
conséquente qui se traduit par la disparition du film protecteur dans les parties les plus
atteintes est constaté à l’ œil nue.
Les observations macroscopiques plus approfondies au moyen d’une loupe et sous,
observations macroscopiques permettent d’affirmer que:
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 71
L’ailette du 7ème
étage présente une perte de matière, une légère rupture ainsi que le
dénudement des parties censées êtres revêtues (figure I.10).
L’ailette du 8ème
étage présente un faciès similaire à celui de l’ailette du 7ème
étage,
avec une usure plus prononcée (figure I.11).
L’ailette du 9eme
étage révèle en plus de la perte de matière, la présence de rayures
qui ont pris naissance sur le bord d’attaque (figure I.12).
Fig. I.10 : Faciès d’usure de l’ailette du7ème
étage
Fig. I.12 : Faciès d’usure de l’ailette du 8eme
étage
Revêtement
Zone érodé
Rupture
Zone érodé
Revêtement
Matériau
sain
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 72
Rappelons que ce type d’usure a été constaté sur les ailettes des moteurs d’avions qui assurer
régulièrement les vols vers le sud algérien. Par conséquent, Nous déduisons que l’érosion
mise en évidence est causée par la nature et la métrologie des grains de sable. Le sable
algérien de Hassi Messaoud (figure III.13) est constitué de plus de 90% de particules SiO2
présentant une granulométrie moyenne de 158 microns (figure III.14)
Fig. III.13 : Micrographie par MEB des Fig. III.14 : Granulométrie des grains
grains de sables de Hassi Messaoud [3] de sables de Hassi Messaoud
I.2 Contrôle dimensionnel :
Ce contrôle par l’utilisation d’un projecteur de profil, permet l’évaluation qualitative
de la perte de matière. Dans notre cas, la comparaison des profils des ailettes érodées à celui
des ailettes saines confirme les premières constations faite par l’inspection sur table
(paragraphe I.10), à savoir :
Une légère perte de matière dans le cas de l’ailette du 7ème
étage (figure I.15) ;
Une perte de matière plus ou moins importante dans le cas de l’ailette du 8ème
étage
(figure I.16) ;
Fig. I.12 : Faciès d’usure de l’ailette du 9eme
étage
Matériau
sain
Zone érodé
Revêtement
Matériau
sain
Rayures
%Passing %Channel
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 73
Une perte de matière très accentuée sur le bord d’attaque, pour le cas de l’ailette du
9ème
étage (figure I.17).
Fig. I.15 Projection de profil de l’ailette du 7éme
étage
Fig. I.16 Projection de profil de l’ailette du 8éme
étage
Bord d’attaque
érodé
Bord d’attaque
érodé
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 74
Fig. I.17 : Projection de profil de l’ailette du 9éme
étage
I.3. Dimensionnement des rayures par le Scriber :
Afin de mesurer la largeur des rayures visibles sur l’ailette du 9ème
étage du compresseur
HP, nous avons caractérisé manuellement la surface de l’ailette moyennant l’outil scriber
(figure I.18). Plusieurs tests avec différentes dimensions de bille (située à l’extrémité de
l’outil) ont été utilisés sur les rayures. Le coincement de l’outil sur la surface de l’ailette a été
détecté pour une valeur du diamètre de la bille de 0.015 inch. Par conséquent, nous pouvons
conclure que les rayures présentes sur la surface de l’ailette du 9ème
étage du compresseur HP
ont une largeur de 0,015 inch.
Fig. III.18 : Mesure des rayures de l’ailette du 9éme
étage avec un Scriber
Bord d’attaque
érodé
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 75
I.4. Ressuage et Courant de Foucault :
Après l’application du pénétrateur suivi de celle du révélateur, l’inspection par ressuage
des ailettes étudiées n’a pas dévoilé de défauts.
De même, dans l’examen des ailettes par courant Foucault, aucun signal de défaut n’a
été détecté sur l’appareil de mesure.
Sur la base de ces résultats, nous déduisons que hormis l’érosion, les ailettes ne
présentent pas d’endommagement.
I.19. Dureté
Afin d’évaluer le profil de dureté que présentent les ailettes érodées, cinq mesures de
dureté Rockwell ont été réalisées, en démarrant de la base (partie saine) vers la tète des
ailettes (partie érodées), comme indiqué sur la figures I.20
Fig. I.19 Points d’applications de la mesure de dureté Rockwell sur les ailettes
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau I.20, et l’évolution de la dureté en
fonction la position du point de mesure qu’on peut lier directement à la composition chimique
est présentée figure I.20.
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 76
1er
point 2eme
point 3eme
point 4eme
point 5eme
point
(R)
7ème
45 45,2 43 64,8 61,8
8éme
46,7 45,5 45,4 66,8 46,4
9éme
43,3 48,5 51,1 63,3 45
Tab. I.20. : Profil de dureté Rockwell des trois ailettes étudiées
1 2 3 4 5
30
35
40
45
50
55
60
65
70
du
reté
7eme
8eme
9eme
Fig. I.21 Profils de dureté Rockwell des ailettes des trois étages.
De cette évolution, ressort les constatations suivantes :
1. L’évolution de la dureté du pied vers la tête est globalement le même pour les
ailettes des trois étages.
2. L’évolution de la dureté présente d’abord un palier (points 1, 2 et 3). Ce résultat
est logique puisque ces points correspondent aux analyses réalisées sur l’ailette
non revêtue.
3. L’évolution de la dureté présente un maximum qui correspond à l’analyse
réalisée approximativement au centre de l’ailette (point 4). L’ailette dans ce cas
est revêtue par le film carbure de tungstène, conçu et appliqué justement pour
protéger l’ailette des endommagements due à l’érosion.
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 77
4. Enfin le dernier point (5), présente une dureté qui se rapproche de celle des trois
premiers points. Ce résultat est conforme aux observations macroscopique qui
en ce point révèlent l’érosion de l’ailette (matériau non revêtu). Dans le cas de
l’ailette du 7ème
étage, l’étendu de partie érodée est faible, ce qui explique la
valeur élevée du point 5 qui est probablement situé à l’interface matériau
érodé/matériau revêtu.
II. Caractérisation microscopique du facies d’usure :
Les micrographies réalisées par microscopie électronique à balayage sur les surfaces des
ailettes compresseur HP du 7ème
et 8ème
étage présentent des morphologies similaires avec une
usure plus prononcée dans le cas des ailettes du 8ème
et 9ème
étage. En fonction de
l’emplacement de la caractérisation micrographiques sur la surface de l’ailette (figure II.22),
trois type de morphologies ont été mise en évidence : partie rompue (de petite taille dans les
ailettes du 7ème
et 8ème
étage), partie érodée et enfin présence de porosité dans le film
protecteur situé du côté de la partie érodée. En fonction de ces morphologies, trois types de
mécanismes d’érosion ont été mis en identifiés :
Fig. II.22 : Emplacement des caractérisations micrographiques sur la surface
des ailettes étudiées.
Chapitre 5 METHODE EXPIREMENTALE
Page 78
II.1. Mécanisme d’érosion abrasive :
Sur le bord d’attaque, on remarque sur nos ailettes la disparition d’une partie de la
matière (figure II.22) Ce phénomène est encore plus prononcé dans le cas de l’ailette de 9ème
étage (figure II.23).
Fig. II.23 Aspect macrographique de la surface d’usure de l’ailette du 9eme
étage.
D’après la bibliographie , ce type d’usure est régi par le mécanisme d’érosion abrasive. En
effet, quand le sable abrasif frappe la surface, il roule ou glisse provoquant l'érosion par
frottement ou par découpage. La matière est enlevée par démolition des bords aigus (cas de la
partie rompue, figure 5.17). Ce résulta est en accord parfait avec les observations réalisées par
projection du profil.
Conclusion générale
Ce mémoire m’a permis de se familiariser avec le diagnostique des
endommagements par CND. Le cas des ailettes d’un turboréacteur (CFM56-
7B) est riche en données car il est soumis à un contrôle strict et normalisé
obéissant à des règles de sécurité sévères.
La fonction maintenance dans le domaine de l’aéronautique repose
essentiellement sur le suivi des dégradations dans le temps et fonction du
nombre de cycle (nombre de vols et durée en heures) d’exploitation.
L’endoscopie comme moyen d’investigation rapide, fiable et
économique est bien maitrisé. L’application expérimentale sur les ailettes du
compresseur a révélé des fissures, usures et rupture de tailles et d’orientation
différentes. On a montré que la prise de décision pour déposer l’organe ou
l’acceptation du défaut dépend des intervalles de tolérances fixées par le
constructeur sous forme de tableaux.
L’admissibilité des défauts dépend aussi du numéro d’étage et du
nombre d’ailettes concernées. Nous avons montré que le milieux Saharien
(présence de sable) est prédominant pour les avions de Tassili Airlines qui
assurent les lignes vers le sud Algérien. Ceci est confirmé par le type d’usure
constaté sur les ailettes. Les endommagements notamment par impact
(oiseaux) sont imprévisibles, le contrôle visuel est systématique après chaque
cycle.
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[9] AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL Boeing 737-800 NG
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[11] Technique de l’ingénieur traitements des superalliages.
[12] Olympus, Avances in phased array ultrasonic technology application, Chapitre 1, 2013.
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http://www.olympus-ims.com/rvi-products/iplex-rx/
file:///C:/Users/mouloud.kebieche/Desktop/endoscope-inspection-aeronautique.pdf
https://fr.wikipedia.org/wiki/Contr%C3%B4le_de_la_circulation_a%C3%A9rienne