La vitesse du son est le paramètre qui relie le temps de vol de l’impulsion à l’épaisseur : la connaître avec précision est essentiel pour la mesure par ultrasons, et sa mesure permet également de caractériser les matériaux.
- Paramètre clé : relie temps de vol et épaisseur
- Dépend du matériau : acier ~5920 m/s, aluminium ~6320 m/s
- Calibrage : sur une épaisseur connue pour déterminer v
- Mode vitesse : mesure de v sur une épaisseur connue
- Caractérisation : dureté/nodularité de la fonte
- Influence : température et microstructure
- Précision de la mesure : exige la v correcte
La mesure d’épaisseur par ultrasons repose sur la relation s = v × t / 2, où t est le temps de vol mesuré par l’appareil et v la vitesse du son dans le matériau. Une erreur sur la vitesse se traduit directement par une erreur sur l’épaisseur : c’est pourquoi la vitesse doit être réglée correctement pour chaque matériau.
La vitesse du son n’est pas seulement une donnée à saisir : la mesurer fournit des informations sur le matériau lui-même, car elle dépend de la densité, de l’élasticité et de la microstructure.
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Pourquoi la vitesse est déterminante
Chaque matériau transmet les ultrasons à une vitesse caractéristique : environ 5920 m/s dans l’acier, 6320 m/s dans l’aluminium, des valeurs plus faibles dans les matières plastiques. Comme l’appareil mesure un temps, la conversion en épaisseur exige la vitesse correcte : utiliser une valeur erronée produit une mesure systématiquement fausse.
C’est pourquoi les épaisseurmètres permettent de sélectionner le matériau ou de saisir manuellement la vitesse, et prévoient le calibrage sur une épaisseur connue (une cale de référence) afin de déterminer avec exactitude la vitesse réelle du lot examiné.
Mesurer la vitesse du son
La démarche inverse est tout aussi utile : en mesurant le temps de vol sur une pièce d’épaisseur connue, l’appareil calcule la vitesse du son dans le matériau. Certains appareils disposent d’un mode vitesse (VX) dédié, qui exprime la mesure directement en m/s.
La vitesse ainsi obtenue est un indicateur des propriétés du matériau : dans la fonte à graphite sphéroïdal, par exemple, la vitesse du son est corrélée au degré de nodularité du graphite, donc aux propriétés mécaniques ; des variations de vitesse signalent des différences de microstructure ou de traitement.
Facteurs qui influencent la vitesse
- Type de matériau et alliage : chaque matériau a une vitesse caractéristique.
- Température : la vitesse varie avec la température de la pièce, à compenser dans les mesures à haute température.
- Microstructure et traitements thermiques : ils influencent la densité et l’élasticité.
- Anisotropie : dans certains matériaux, la vitesse dépend de la direction.
Appareils et bonnes pratiques
Pour des mesures exactes, il convient de toujours calibrer l’appareil sur un échantillon du même matériau et à la même température que la pièce à mesurer. Les épaisseurmètres Dakota NDT distribués par RODER permettent le réglage de la vitesse, le calibrage à un ou deux points et, sur les modèles avancés, la mesure directe de la vitesse. Vous trouverez les modèles dans les pages de catalogue associées.
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Questions fréquentes
Parce que l’épaisseurmètre mesure un temps de vol et le convertit en épaisseur à l’aide de la vitesse : une valeur erronée produit une mesure erronée.
Environ 5920 m/s ; dans l’aluminium environ 6320 m/s. Chaque matériau a sa propre valeur.
En mesurant le temps de vol sur une pièce d’épaisseur connue : l’appareil calcule la vitesse correspondante.
Oui : elle est corrélée à la densité, à l’élasticité et à la microstructure ; dans la fonte à graphite sphéroïdal, elle indique le degré de nodularité.
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