Comment mesurer un taux de porosité ?

Afin de mesurer le taux de porosité sur pièces en fonderie sous pression, plusieurs méthodes -directes (tomographie, radiographie, micrographie sur coupe de pièces) ou indirectes (mesure de densité, pesée, mesure de fuite par étanchéité air/air ou étanchéité air/eau, ...)- sont possibles avec pour chacune leurs avantages et inconvénients.

rès grand

Mesure de densité sur pièce entière
Cette mesure se fait en pratique sur une balance de précision (de type Mettler) par double pesée (air et eau) sur pièce entière à température stabilisée et sur pièce dégraissée. Le taux de porosité est calculable à partir de la densité théorique de l'alliage (2.78 g/cm3 pour l'Al Si9Cu3)

Avantages
- Mesure non destructive et mesure de la porosité globale sur l'ensemble de la pièce

Inconvénients
- Imprécision (bulle d'air coincée) lorsque la pièce présente des zones profondes
- Peu représentatif des défauts en général localisés uniquement dans certaines zones
- Dépend de la composition réelle de l'alliage (teneur en fer, Cu, ...), qui peut varier sensiblement sur le long terme.

Pores (reconstitués) sur tomographie aluminium. Zone à 6 % de porosité. Les gros défauts
sont au centre la pièce (colorisés en jaune et rouge). La peau de pièce ne présente que de petits pores de très faible diamètre

Mesure de densité sur zones après découpe
Cette mesure se fait en pratique sur une balance de précision par double pesée (air et eau) sur des zones de pièces découpées.

Avantages
- Mesure plus précise que sur pièce entière
- Mesure représentative des défauts localisées dans la zone

Inconvénients
- Contrôle destructif
- Temps de découpe par zone plus long

Pesée de pièce
Cette mesure, très simple, consiste à simplement peser la pièce (en considérant que son volume ne varie pas ...).

Avantages :
- Mesure non destructive très simple
- Permet d'éliminer les pièces très mauvaises (rebuts de démarrage et pièce en "start production")

Inconvénients:
- Peu fiable car le volume de la pièce varie en pratique en fonction de nombreux facteurs (usure moule, recul tiroir, version de moule, ...)
- Ne permet pas de localiser les zones de pièces affectées

Mesure des fuites (étanchéité air/air)
Cette mesure, indirecte, consiste à mesurer (montage d'étanchéité air/air) la fuite de la pièce (après usinage) et à rebuter les pièces fuyardes. Les pièces fuyardes peuvent, dans certains cas, être récupérées via une opération ultérieure d'imprégnation.

Avantages
- Contrôle automatisable à 100 % des pièces
- Mesure du débit de fuite
- Contrôle réalisé à sec

Inconvénients
- Coût du système de contrôle et du montage d'étanchéité relativement onéreux
- "fausse fuite " détectée

Mesure des fuite (étanchéité air/eau)
Cette mesure, indirecte, consiste à mesurer l'étanchéité de la pièce immergée dans l'eau en appliquant une pression d'air à l'intérieur. Les bulles d'air qui remontent permettent de visualiser et localiser les zones fuyardes. Les pièces fuyardes peuvent, dans certains cas, être récupérées via une opération ultérieure d'imprégnation.

Avantages
- Localisation des zones de fuite

Inconvénients
- Difficulté d'automatiser le contrôle sur 100 % des pièces
- Coût du système de contrôle et du montage d'étanchéité relativement onéreux
- Temps de contrôle long (immersion des pièces, application de la pression, ....)
- Pièces humide après contrôle

Ce type de contrôle est rarement réalisé sur 100 % des pièces. Il est souvent réalisé ponctuellement et en complément à la mesure d'étanchéité air/air. Il a en effet le gros avantage de permettre une localisation des fuites.

Mesure par analyse d'images sur coupes multiples
Cette mesure consiste à couper la pièce en un certain nombre de tranches qui sont ensuite examinées en observation microscopique. Les porosités sont ensuite analysées quantitativement par analyse d'images.

Avantages :
- Mesure quantitative très précise et non contestable

Inconvénients
- Relativement coûteux (découpe, ...)
- Difficulté de recaler très précisément la position des porosités

Mesure par radioscopie numérique
Cette métode consiste à passer la pièce en radioscopie. Les pièces sont passées individuellement ou par groype (petites pièces) sur un montage.

Avantages :
- Mesure non destructive
- Contrôle relativement fiable
- Niveau de défauts quantifiables (par rapport à des images type ASTM) et indiqué dans un CDC d'approvisionnement selon les zones de pièce

Inconvénients
- Relativement coûteux (cabine radio, qualification du personnel, automatisation complexe)
- Difficulté de positionner avec précision le défaut dans la pièce 

Le contrôle par radioscopie numérique peut être réalisé soit sur 100 % des pièces, soit statistiquement (5 pièces/équipe) selon les enjeux client.

Mesure par tomographie
Cette mesure consiste à réaliser un examen par tomographie et à mesurer la taille des pores et ensuite recalculer (localement par exemple), le taux de porosité dans une ou plusieurs zones critiques de pièces.

Avantages :
- Mesure non destructive
- Accès à de très nombreuses données (taille des pores, répartition, type de pores soufflures ou retassures, position des pores par rapport à la peau de pièce, pore de taille maximale, taux de porosité local, ...)

Inconvénients
- Relativement coûteux (temps d'acquisition et de traitement et de dépouillement) par rapport à des moyens plus traditionnels de type radioscopie, radiographie ou micrographie
- Difficulté d'analyse sur certaines géométries (artefact), sur alliage ferreux (densité) et sur pièce épaisse