FR3057956A1 - Procede de realisation d'un essai de chocs thermiques - Google Patents
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Abstract
La présente invention décrit un procédé de réalisation d'un essai de chocs thermiques sur un ensemble de pièces à tester (4), comportant les étapes suivantes : Mesurer au moins une température de référence (TR), la température de référence (TR) étant mesurée à l'intérieur d'un échantillon de référence (7) disposé parmi l'ensemble des pièces à tester (4), (étape 50) Comparer la température de référence (TR) mesurée avec une première température de consigne (T1), (étape 51) Déterminer la durée depuis laquelle l'écart entre la température de référence (TR) mesurée et la première température de consigne (T1) est inférieur à un premier seuil prédéfini (el), (étape 52) Si la durée déterminée est supérieure à une première durée prédéfinie (D1), réaliser un choc thermique sur les pièces à tester (4) (étape 53).
Description
© N° de publication : 3 057 956 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 60280 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © Int Cl8 : G 01 N25/00 (2017.01), G 01 N 3/60
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| ©) Date de dépôt : 24.10.16. | © Demandeur(s) : VALEO SYSTEMES DE CONTROLE |
| (© Priorité : | MOTEUR Société par actions simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : LEGRAND NICOLAS. | |
| ©) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 27.04.18 Bulletin 18/17. | |
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PROCEDE DE REALISATION D'UN ESSAI DE CHOCS THERMIQUES.
FR 3 057 956 - A1
La présente invention décrit un procédé de réalisation d'un essai de chocs thermiques sur un ensemble de pièces à tester (4), comportant les étapes suivantes:
Mesurer au moins une température de référence (TR), la température de référence (TR) étant mesurée à l'intérieur d'un échantillon de référence (7) disposé parmi l'ensemble des pièces à tester (4), (étape 50)
Comparer la température de référence (TR) mesurée avec une première température de consigne (T1), (étape 51)
Déterminer la durée depuis laquelle l'écart entre la température de référence (TR) mesurée et la première température de consigne (T1) est inférieur à un premier seuil prédéfini (el), (étape 52) Si la durée déterminée est supérieure à une première durée prédéfinie (D1), réaliser un choc thermique sur les pièces à tester (4) (étape 53).
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PROCEDE DE REALISATION D'UN ESSAI DE CHOCS THERMIQUES
La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un essai de chocs thermiques, mis en œuvre notamment pour la validation de composants de véhicule automobile.
Afin de valider la fiabilité des produits, par exemple ceux montés sur des véhicules automobiles, il est bien connu de réaliser des essais de chocs thermiques. Le principe de ces tests est de placer les pièces à valider dans une ambiance chaude, pendant un temps suffisamment long pour que les pièces aient une température homogène, puis de les soumettre brusquement à une ambiance froide. Après avoir attendu une durée suffisamment longue pour que la température redevienne homogène dans les pièces, on place à nouveau les pièces dans l'ambiance chaude. Ce cycle, alternant les passages brusques d'une ambiance chaude à une ambiance froide, est répété selon une séquence de tests prédéfinie. Le nombre de cycles est de l'ordre de plusieurs dizaines à plusieurs centaines.
Les variations brusques de températures créent des contraintes internes dans les pièces, en raison des dilatations différentielles entre les divers éléments des pièces. Ce type de test permet ainsi de simuler un vieillissement accéléré des pièces et permet de détecter des faiblesses potentielles. Les essais de chocs thermiques sont donc fréquemment utilisés pour évaluer et valider la fiabilité des produits, notamment dans l'industrie automobile.
Les essais de chocs thermiques sont généralement mis en œuvre dans une enceinte climatique, en faisant passer les pièces à tester d'un compartiment placé dans une ambiance chaude à un compartiment placé dans une ambiance froide.
La plupart des cahiers des charges précisent que la température en tout point de la pièce en test doit être comprise dans une plage de plus ou moins 7°C par rapport à la température de consigne. Les pièces doivent donc rester un temps suffisamment long pour que leur température soit proche de la température de consigne et soit suffisamment homogène, même au cœur de la matière.
Suivant la masse et l'inertie thermique des pièces à tester, le temps nécessaire pour atteindre des conditions suffisamment proches de la consigne et suffisamment homogènes varie. Les pièces petites et légères atteignent plus rapidement leur équilibre thermique que les pièces massives. De plus, le temps d'atteinte de l'équilibre thermique varie avec le nombre de pièces à tester placées dans l'enceinte thermique. Enfin, lorsqu'on dispose dans la même enceinte des pièces de nature et d'inertie thermique différente, il est difficile de savoir à quel moment l'équilibre thermique est atteint pour chacune des pièces.
De façon traditionnelle, le temps de maintien est déterminé en mesurant, lors d'une phase initiale de mise au point, la température en divers endroits d'une pièce de test. Lorsqu'on fait varier les conditions d'essai, par exemple en mélangeant des pièces de nature différente où en faisant varier le nombre de pièces en test, le temps d'attente pour obtenir une température suffisamment homogène varie. On risque alors d'avoir un temps de stabilisation insuffisant, ou encore un temps de stabilisation excessif.
Un temps de stabilisation insuffisant fait que la température au cœur des pièces n'est pas égale à la température de consigne. Les chocs thermiques sont ainsi moins sévères que prévu. Les résultats d'essais sont alors biaisés, et un lot de pièces peut passer avec succès une séquence de test alors que des défaillances auraient dues être détectées. Les conclusions d'un essai de validation peuvent ainsi être faussées.
Un temps de stabilisation excessif par rapport à une valeur suffisante signifie que la durée totale de l'essai, pour réaliser le nombre de cycles thermiques prévus, sera inutilement longue. II s'ensuit une utilisation des moyens d'essais non optimales : le temps d'attente pour obtenir les résultats d'essais est accru, et la consommation énergétique de l'enceinte climatique est inutilement augmentée.
Le but de l'invention est de fournir une méthode de la mesure de la température permettant de remédier aux inconvénients de l'art antérieur, même lorsque le nombre et la nature des pièces à tester varie.
A cet effet, l'invention propose un procédé de réalisation d'un essai de chocs thermiques sur un ensemble de pièces à tester, comportant les étapes suivantes :
Mesurer au moins une température de référence, la température de référence étant mesurée à l'intérieur d'un échantillon de référence disposé parmi l'ensemble des pièces à tester, (étape 50) Comparer la température de référence mesurée avec une première température de consigne, (étape 51)
Déterminer une durée depuis laquelle l'écart entre la température de référence mesurée et la première température de consigne est inférieur à un premier seuil prédéfini, (étape 52)
Si la durée déterminée est supérieure à une première durée de maintien prédéfinie, réaliser un choc thermique sur l'ensemble des pièces à tester (étape 53).
La température de référence est mesurée au cœur d'un échantillon massif qui présente une inertie thermique semblable à celles des pièces en tests. La température de référence mesurée est donc représentative de l'état thermique réel des pièces. Le choc thermique est déclenché seulement lorsque la température au cœur des pièces est suffisamment proche de la consigne de température.
De préférence, le choc thermique est réalisé en transférant l'ensemble des pièces à tester d'un premier compartiment d'une enceinte climatique vers un deuxième compartiment de l'enceinte climatique, la température du premier compartiment étant régulée à une première température de consigne et la température du deuxième compartiment étant régulée à une deuxième température de consigne, la durée du transfert étant inférieure à une durée maximale prédéfinie.
Pour assurer une variation brutale de température, qui est la définition du terme « choc thermique », les pièces sont déplacées d'un premier compartiment où règne une température dite froide vers un deuxième compartiment où règne une température dite chaude. Ce déplacement doit être suffisamment rapide.
Avantageusement, le procédé comporte les étapes suivantes :
Mesurer au moins une température de référence, la température de référence étant mesurée à l'intérieur d'un échantillon de référence disposé parmi l'ensemble des pièces à tester, (étape 54) Comparer la température de référence mesurée avec une deuxième température de consigne, (étape 55)
Déterminer une durée depuis laquelle l'écart entre la température de référence mesurée et la deuxième température de consigne est inférieur à un deuxième seuil prédéfini, (étape 56)
Si la durée déterminée est supérieure à une deuxième durée de maintien prédéfinie, réaliser un choc thermique sur l'ensemble des pièces à tester (étape 57).
Les chocs thermiques sont réalisés en alternant l'exposition à la température froide et l'exposition à la température chaude. La séquence d'essai inclus un nombre de cycle prédéfini.
Ainsi, le choc thermique est réalisé également en transférant l'ensemble des pièces à tester du deuxième compartiment de I' enceinte climatique vers le premier compartiment de l'enceinte climatique, la température du premier compartiment étant régulée à une première température de consigne et la température du deuxième compartiment étant régulée à une deuxième température de consigne, la durée du transfert étant inférieure à une durée maximale prédéfinie.
Comme précédemment, le choc thermique consistant à exposer brusquement les pièces à tester à une température froide, après les avoir stabilisées à une température chaude, est réalisé en déplaçant les pièces d'un compartiment de l'enceinte thermique à l'autre.
De préférence, le transfert de l'ensemble des pièces à tester du premier compartiment au deuxième compartiment ou du deuxième compartiment au premier compartiment est assuré par un plateau motorisé mobile entre les deux compartiments de l'enceinte climatique.
Le déplacement d'un compartiment à l'autre est effectué par un plateau mobile sur lequel les pièces à tester sont posées. Le système de pilotage de l'enceinte climatique active un moteur permettant de déplacer rapidement le plateau d'un compartiment à l'autre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'échantillon de référence comporte un logement configuré pour recevoir un capteur de mesure de température.
L'échantillon de référence comporte un logement. Le capteur de température est inséré dans ce logement. La température mesurée correspond ainsi à la température au cœur de l'échantillon de référence. Cette mesure est beaucoup plus représentative de l'état thermique des pièces de test que la mesure de la température régnant à l'intérieur du compartiment où se trouvent les pièces.
De préférence, l'échantillon de référence est métallique.
L'échantillon est ainsi facile à fabriquer.
Par exemple, l'échantillon de référence est en acier.
Selon un autre mode de réalisation, l'échantillon de référence est en aluminium.
En variante, l'échantillon de référence est en cuivre.
Ces matières sont facilement disponibles dans une grande variété de dimensions.
Avantageusement, l'échantillon de référence est de forme parallélépipédique.
L'échantillon est ainsi facile à fabriquer et présente une bonne stabilité.
Selon un mode de réalisation, l'échantillon de référence est un cube.
Avantageusement, l'échantillon de référence est obtenu par usinage.
L'échantillon de référence peut être obtenu par usinage d'un bloc de métal, il est ainsi très facile d'obtenir les dimensions souhaitées. En phase de mise au point, on peut également facilement modifier les dimensions d'un échantillon qui présenterait une inertie thermique trop élevée.
Selon un mode de réalisation, l'échantillon de référence est obtenu par moulage.
II peut être avantageux d'investir dans un moule si on a de nombreux échantillons de référence à fabriquer, par exemple lorsque l'on dispose de nombreuses enceintes climatiques fonctionnant simultanément.
Selon un mode de réalisation avantageux, l'échantillon de référence est une pièce identique à l'une des pièces de l'ensemble à tester.
On peut utiliser comme échantillon de référence une pièce identique à celles à tester, modifiée et dédiée aux tests. La modification consiste à réaliser le logement recevant le capteur de température et à assurer la fixation du capteur de température. La mesure de température de référence est ainsi parfaitement représentative des conditions thermiques au cœur des pièces à tester.
De préférence, le logement est une cavité borgne.
La cavité borgne permet de positionner l'extrémité du capteur au cœur de la pièce et ainsi de caractériser l'état thermique au cœur de la matière.
En variante, le logement est une cavité débouchante obturée par un bouchon rapporté.
S'il est plus facile de réaliser un trou débouchant, il est préférable de reboucher l'extrémité qui n'est pas utilisée pour insérer le capteur de température, pour éviter une conduction thermique trop facile vers le capteur.
De préférence, le logement est obtenu par usinage de l'échantillon de référence.
Le logement est ainsi très facilement obtenu. Pendant la phase de mise au point, il est possible d'augmenter la profondeur du logement si nécessaire.
Avantageusement, le capteur de température est vissé dans le logement de l'échantillon de référence.
La fixation par vissage permet un démontage et un remontage aisé du capteur de température.
En variante, le capteur de température est collé dans le logement de l'échantillon de référence.
Le collage du capteur de température permet une meilleure diffusion thermique vers le capteur.
Selon un mode de réalisation, le procédé comporte les étapes suivantes :
- Mesurer une deuxième température de référence, la deuxième température de référence étant mesurée à l'intérieur d'un deuxième échantillon de référence disposé parmi l'ensemble des pièces à tester,
- Déterminer la durée depuis laquelle l'écart entre chacune des températures de référence mesurées et la première température de consigne est inférieur au seuil prédéfini,
- Si la durée déterminée est supérieure à une durée prédéfinie, réaliser un choc thermique sur l'ensemble des pièces à tester.
Si on est amené à tester simultanément des pièces présentant une inertie thermique très différente, il peut être intéressant d'utiliser conjointement deux échantillons de référence. Le choc thermique est déclenché lorsque les mesures montrent que l'équilibre thermique est atteint pour chacun des deux échantillons de référence. La fiabilité du procédé est ainsi améliorée.
Les mêmes conditions sont appliquées pour le cas d'un choc thermique consistant en un déplacement du premier compartiment vers le deuxième compartiment.
Selon un mode de réalisation, le capteur de température délivre un signal de type analogique.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur de température délivre un signal de type numérique. Le type de capteur est sélectionné suivant le type de centrale d'acquisition de données de l'enceinte climatique.
Avantageusement, le capteur de température délivre une information sans contact filaire.
Le capteur de température devant bouger d'un compartiment à l'autre, en même temps que les pièces d'essai, il est avantageux de ne pas avoir de fil connecté à la centrale d'acquisition de données. En effet, les mouvements répétitifs d'un compartiment à l'autre risquent d'endommager le capteur. Une défaillance du capteur en cours d'essai risque d'interrompre l'essai et doit être évitée.
Selon un mode de réalisation, le capteur de température comprend un thermocouple.
Par exemple, le thermocouple du capteur de température est de type K, ou de type N, ou de type L. Ce type de capteur présente une bonne précision sur une large plage de température.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur de température comprend une résistance variable avec la température.
Par exemple, le capteur de température comporte un élément résistif en platine.
Ce type de capteur présente des caractéristiques dérivant peu.
Selon un mode de réalisation, le seuil d'écart de température prédéfini est compris entre -5° et +5°.
Cette valeur permet de prendre en compte les dispersions et dérives pouvant exister entre les caractéristiques des capteurs de mesure de température.
Selon un mode de réalisation, la première durée de maintien prédéfinie est comprise entre 15 minutes et 30 minutes.
Selon un mode de réalisation, la deuxième durée de maintien prédéfinie est comprise entre 15 minutes et 30 minutes.
Cette durée de maintien permet d'obtenir des conditions proches de l'équilibre thermique et ainsi d'assurer des essais répétables.
Selon un mode de réalisation, la première température de consigne est comprise entre -45°C et 35°C.
Selon un mode de réalisation, la deuxième température de consigne est comprise entre +155°C et +165°C.
Selon un mode de réalisation, la durée maximale de transfert prédéfinie (dxl) est inférieure à 10 secondes.
Ces valeurs permettent de réaliser des essais accélérés représentatifs des conditions rencontrées par un véhicule automobile.
L'invention concerne également un dispositif de réalisation d'un essai de chocs thermiques sur un ensemble de pièces à tester mettant en œuvre le procédé tel que décrit précédemment, comportant :
- une enceinte climatique comportant :
o un premier compartiment, configuré pour que sa température soit régulée à une première température de consigne, o un deuxième compartiment, configuré pour que sa température soit régulée à une deuxième température de consigne, o un plateau motorisé mobile, agencé pour transférer un ensemble de pièces à tester du premier compartiment au deuxième compartiment ou du deuxième compartiment au premier compartiment,
- un échantillon de référence,
- un capteur de température, agencé pour mesurer une température de référence à l'intérieur de l'échantillon de référence.
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures.
La figure 1 représente de manière schématique une enceinte climatique pour la réalisation d'essais de chocs thermiques,
La figure 2 décrit de manière schématique une partie du dispositif d'essai mettant en œuvre le procédé selon l'invention,
La figure 3 représente l'évolution en fonction du temps de la température dans une pièce d'essai, et illustre un inconvénient d'une méthode d'essai selon l'état de l'art, La figure 4 représente l'évolution en fonction du temps de la température dans une autre pièce d'essai, et illustre un autre inconvénient d'une méthode d'essai selon l'état de l'art,
La figure 5 illustre le procédé selon l'invention, et représente l'évolution en fonction du temps de la température dans la pièce d'essai de la figure 2,
La figure 6 illustre le procédé selon l'invention, représente l'évolution en fonction du temps de la température dans la pièce d'essai de la figure 3,
La figure 7 est un schéma bloc illustrant les différentes étapes du procédé selon l'invention.
On a représenté sur la figure 1 un dispositif de réalisation d'essai de chocs thermiques selon l'état de l'art. Le dispositif comporte une enceinte climatique 10, comprenant un premier compartiment 1, un deuxième compartiment 2, un plateau motorisé mobile 3.
Le choc thermique est réalisé en transférant l'ensemble des pièces à tester 4 d'un premier compartiment 1 d'une enceinte climatique 10 vers un deuxième compartiment 2 de l'enceinte climatique 10, la température du premier compartiment 1 étant régulée à une première température de consigne Tl et la température du deuxième compartiment 2 étant régulée à une deuxième température de consigne T2, la durée du transfert étant inférieure à une durée maximale prédéfinie dxl.
La température de chacun des compartiments 1,2 peut être régulée à une température différente de celle de l'autre compartiment. Chaque compartiment 1,2 comprend un capteur de mesure de température 11, 12 permettant au système de contrôle de l'enceinte climatique 10 d'assurer la régulation de température. Un système de chauffage et un système de refroidissement permettent de réguler indépendamment la température de chaque compartiment.
L'application d'un choc thermique sur l'ensemble des pièces à tester 4 consiste à placer l'ensemble des pièces à une première température, pendant un temps suffisamment long pour que la température soit stabilisée au cœur des pièces, puis à exposer brusquement les pièces à une autre température suffisamment différente de la première température.
Ainsi, à l'intérieur du premier compartiment 1, la première température de consigne Tl est comprise entre -45°C et -35°C. A l'intérieur du deuxième compartiment 2, la deuxième température de consigne T2 est comprise entre +155°C et +165°C.
Une séquence d'essai de chocs thermiques consiste à alterner des expositions à une ambiance chaude de température T2 et à une ambiance froide de température Tl, le passage d'une température à l'autre devant être rapide. La séquence d'essai consiste à répéter ces cycles, le nombre de cycles est de l'ordre de plusieurs dizaines à plusieurs centaines.
Afin d'obtenir des variations brusques de température, les pièces à tester sont transférées d'un compartiment à l'autre.
Le transfert de l'ensemble des pièces à tester 4 du premier compartiment 1 au deuxième compartiment 2 ou du deuxième compartiment 2 au premier compartiment 1 est assuré par un plateau motorisé 3 mobile entre les deux compartiments 1,2 de l'enceinte climatique 10.
Sur l'exemple représenté, le transfert des pièces est réalisé selon un déplacement vertical. Il est bien sur possible d'avoir une enceinte dans laquelle le transfert se fait par un déplacement horizontal.L'ensemble des pièces à tester 4 est disposé sur le plateau motorisé mobile 3.
Un dispositif non représenté assure l'étanchéité entre les deux compartiments 1,2 tout en permettant le déplacement du plateau motorisé mobile 3 d'un compartiment à l'autre.
Pour être considéré comme un choc thermique, le temps de transfert d'un compartiment à l'autre doit être inférieur à une durée maximale de transfert prédéfinie notamment par les normes d'essais IEC 60068-2-14.La durée maximale de transfert prédéfinie dxl est inférieure à 10 secondes.
Afin que la température soit homogène à l'intérieur des pièces à tester, le temps de maintien est programmé à une valeur jugée suffisante pour l'ensemble des cas à considérer. En effet, les pièces de faible dimension et de faible masse ont moins d'inertie thermique que les pièces lourdes et de grande dimension. Les pièces de faible dimension atteignent ainsi une température homogène, même au cœur de la matière, plus rapidement que les pièces de plus grande taille. Le temps de maintien à la température de consigne Tl est, selon l'état de l'art, déterminé pour convenir à l'ensemble des pièces à tester.
La figure 3 illustre l'évolution en fonction du temps de la température à l'intérieur d'une pièce à tester pour laquelle l'inertie thermique est faible. La courbe 30 schématise l'évolution en fonction du temps de la température de consigne du compartiment dans lequel est placé l'ensemble des pièces à tester 4. A l'instant t0, l'ensemble des pièces est transféré du compartiment 1, placé à la température Tl, vers le compartiment 2, placé à la température T2.
Après une durée de maintien dans le deuxième compartiment égale à DM2, l'ensemble des pièces est transféré à nouveau vers le premier compartiment, et y reste pendant la durée DM1. Le cycle recommence ensuite.
La courbe 31 schématise l'évolution en fonction du temps de la température au cœur d'une des pièces à tester. Cette température évolue plus lentement que la consigne de température, puisque l'évolution de la température au cœur des pièces est régie par les lois de la diffusion thermique.
Dans le cas de la figure 3, on voit que les durées de maintien DM1 et DM2 sont inutilement longues. En effet, après un changement de température de consigne, la courbe 31 rejoint la courbe 30 bien avant la durée DM1 ou DM2. La durée d'un cycle est donc inutilement longue. Les normes prévoyant en général un nombre de cycles à effectuer, la durée de l'essai est allongée. L'occupation des moyens de test n'est donc pas optimisée, avec un gaspillage d'énergie pour chauffer et refroidir l'enceinte climatique, et un temps d'attente des résultats allongé.
La figure 4 illustre la température à l'intérieur d'une pièce à tester pour laquelle l'inertie thermique est plus élevée que dans le cas de la figure 3.
La courbe 41 schématise la température au cœur d'une des pièces à tester. La courbe 40 illustre elle l'évolution en fonction du temps de la consigne de température du compartiment dans lequel séjournent l'ensemble des pièces d'essais 4. En raison de l'inertie thermique supérieure, la température évolue plus lentement que dans le cas de la figure 3 et on a ici la situation inverse : la température n'est toujours pas stabilisée lorsque la durée de maintien DM2 est terminée. Le choc thermique suivant est donc déclenché prématurément. Dans ce cas, le choc thermique est moins sévère que prévu. Les résultats d'essais sont biaisés, c'est-à-dire que la résistance des pièces de test risque d'être surestimée.
Selon l'état de l'art, les durées de maintien DM1 et DM2 sont fixes et programmées dans le système de contrôle de l'enceinte climatique 10.
Le but de l'invention est de fournir un procédé pour lequel les durées de maintien s'adaptent automatiquement à la température réelle au cœur des pièces à tester.
Ainsi selon l'invention le procédé de réalisation d'un essai de chocs thermiques sur un ensemble de pièces à tester 4 comporte les étapes suivantes :
Mesurer au moins une température de référence TR, la température de référence TR étant mesurée à l'intérieur d'un échantillon de référence 7 disposé parmi l'ensemble des pièces à tester 4, (étape 50)
Comparer la température de référence TR mesurée avec une première température de consigne Tl, (étape 51)
Déterminer une durée D depuis laquelle l'écart entre la température de référence TR mesurée et la première température de consigne Tl est inférieur à un premier seuil prédéfini el, (étape 52)
Si la durée D déterminée est supérieure à une première durée de maintien prédéfinie Dl, réaliser un choc thermique sur l'ensemble des pièces à tester 4 (étape 53).
La réalisation des chocs thermiques au passage du compartiment 2 vers le compartiment 1 est gérée de la même manière que ceux qui viennent d'être décrits, qui correspondaient au passage du compartiment 1 vers le compartiment 2.
Ainsi le procédé comporte les étapes suivantes :
Mesurer au moins une température de référence TR, la température de référence TR étant mesurée à l'intérieur d'un échantillon de référence 7 disposé parmi l'ensemble des pièces à tester 4, (étape 54)
Comparer la température de référence TR mesurée avec une deuxième température de consigne T2, (étape 55)
Déterminer une durée D depuis laquelle l'écart entre la température de référence TR mesurée et la deuxième température de consigne T2 est inférieur à un deuxième seuil prédéfini e2, (étape 56)
Si la durée D déterminée est supérieure à une deuxième durée de maintien prédéfinie D2, réaliser un choc thermique sur l'ensemble des pièces à tester 4 (étape 57).
Ainsi, le choc thermique est réalisé en transférant l'ensemble des pièces à tester 4 du deuxième compartiment 2 de l'enceinte climatique 10 vers le premier compartiment 1 de l'enceinte climatique 10, la température du premier compartiment 1 étant régulée à une première température de consigne Tl et la température du deuxième compartiment 2 étant régulée à une deuxième température de consigne T2, la durée du transfert étant inférieure à une durée maximale prédéfinie dxl.
Les chocs thermiques sont ainsi réalisés en alternant l'exposition à la température froide et l'exposition à la température chaude.
La figure 2 illustre l'agencement de l'échantillon de référence 7. L'échantillon de référence 7 comporte un logement 8 configuré pour recevoir un capteur de mesure de température 5. L'échantillon de référence 7 est ici métallique. Plus précisément, l'échantillon de référence 7 est en acier.
L'échantillon de référence 7 est ici de forme parallélépipédique. Plus précisément, l'échantillon de référence 7 est un cube.
L'échantillon de référence 7 est ici obtenu par usinage.
Le capteur de température 5 délivre un signal de type analogique. Plus précisément, le capteur de température 5 comprend un thermocouple. Le thermocouple du capteur de température 5 est ici de type K. En variante, le thermocouple peut être de type N, ou de type L.
Le logement 8 est ici une cavité borgne 9. Le logement 8 est ici obtenu par usinage de l'échantillon de référence 7.
Le capteur de température 5 est vissé dans le logement 8 de l'échantillon de référence 7.
L'extrémité du capteur de température 5 est située au cœur de la matière de l'échantillon de référence.
L'échantillon de référence est défini pour une famille de pièces à tester.
Les dimensions de l'échantillon de référence, ainsi que l'emplacement et la profondeur du logement 8, sont par exemple définis en déterminant par des logiciels de simulation l'évolution temporelle de la température dans l'échantillon ainsi que dans une pièce réelle. L'échantillon de référence est ainsi défini pour avoir la même évolution de température qu'une pièce réelle.
Selon un autre mode de réalisation, l'échantillon de référence 7 est une pièce identique à l'une des pièces de l'ensemble à tester 4.
Une pièce identique à celles à tester est modifiée et dédiée aux tests. La modification consiste à réaliser le logement 8 recevant le capteur de température et à assurer la fixation du capteur de température 5. L'emplacement du logement 8 correspond à la zone la plus massive, où la diffusion thermique sera la plus lente. La mesure de température de référence est ainsi parfaitement représentative des conditions thermiques au cœur des pièces à tester.
En raison de son implantation au cœur de la matière de l'échantillon de référence, la mesure de température réalisée par le capteur de température 5 est représentative de l'état thermique des pièces de test. Cette grandeur physique peut donc être utilisée pour piloter l'instant des déclenchements des chocs thermiques.
La figure 5 illustre l'application du procédé selon l'invention au cas illustré par la figure 3.
La courbe 70 schématise l'évolution en fonction du temps de la température de consigne du compartiment dans lequel est placé l'ensemble des pièces à tester 4 et la courbe 71 schématise l'évolution en fonction du temps de la température de référence TR, mesurée au cœur d'une des pièces à tester.
A l'instant tn les pièces de tests passent du compartiment 1 au compartiment 2. La température mesurée au cœur de l'échantillon de référence commence à augmenter. A l'instant t2, l'écart entre la température mesurée et la température de consigne T2 devient inférieur au seuil el. A l'instant t3, l'écart entre la température mesurée et la température de consigne est inférieur au seuil el depuis une durée supérieure à la durée Dl. Les conditions pour déclencher le choc thermique sont donc remplies. Le passage du compartiment 2 vers le compartiment 1 est donc réalisé et le processus se poursuit. La gestion du passage du premier compartiment au deuxième est similaire, les seuils e2 et D2 jouant le même rôle que les seuils el et Dl.
Par rapport au cas de la figure 3, la durée de stabilisation est ainsi limitée au juste nécessaire. La durée d'un cycle est diminuée, et le temps nécessaire à accomplir l'ensemble de la séquence de tests est raccourci.
Le seuil el d'écart de température prédéfini est compris entre -5° et +5°.
La première durée de maintien prédéfinie Dl est comprise entre 15 minutes et 30 minutes.
La deuxième durée de maintien prédéfinie D2 est comprise entre 15 minutes et 30 minutes.
Ces durées de maintien permettent d'obtenir des conditions proches de l'équilibre thermique et ainsi d'assurer des essais répétables. Les durées de maintien Dl et D2 peuvent être différentes.
La figure 6 illustre l'application du procédé selon l'invention au cas de la figure 4. La courbe 80 schématise l'évolution en fonction du temps de la température de consigne du compartiment dans lequel est placé l'ensemble des pièces à tester 4 et la courbe 81 schématise l'évolution en fonction du temps de la température de référence TR, mesurée au cœur d'une des pièces à tester.
A l'instant t'n les pièces de tests passent du compartiment 1 au compartiment 2. La température mesurée au cœur de l'échantillon de référence commence à augmenter. A l'instant t'2, l'écart entre la température mesurée et la température de consigne T2 devient inférieur au seuil el. A l'instant t'3, l'écart entre la température mesurée et la température de consigne est inférieur au seuil el depuis une durée supérieure à la durée Dl. Les conditions pour déclencher le choc thermique sont donc remplies. Le passage du compartiment 2 vers le compartiment 1 est donc réalisé et le processus se poursuit.
Par rapport au cas de la figure 4, la durée de maintien a été allongée. L'équilibre thermique est maintenant atteint. Les essais sont représentatifs et les résultats ne risquent plus d'être biaisés.
Lorsqu'on est amené, par exemple pour des raisons de disponibilité de l'enceinte climatique 10, à mélanger des familles de pièces à tester avec une inertie thermique très différente, une possibilité est d'utiliser l'échantillon de référence de la famille possédant l'inertie thermique la plus élevée.
Ainsi, lorsque l'équilibre thermique est atteint pour la famille de pièces possédant l'évolution de température la plus lente, il est également atteint pour la famille de pièces possédant l'évolution la plus rapide.
Une autre possibilité, qui peut être employée par exemple s'il est difficile de prédire quelle famille de pièce possède l'inertie thermique la plus élevée, est de combiner les mesures de températures de plusieurs échantillons de référence.
Dans ce cas, le procédé comporte les étapes suivantes :
- Mesurer une deuxième température de référence TR2, la deuxième température de référence TR étant mesurée à l'intérieur d'un deuxième échantillon de référence 7' disposé parmi l'ensemble des pièces à tester 4,
- Déterminer la durée D depuis laquelle l'écart entre chacune des températures de référence mesurées TR,TR2 et la première température de consigne Tl est inférieur au seuil prédéfini el,e2,
- Si la durée D déterminée est supérieure à une durée prédéfinie Dl, réaliser un choc thermique sur l'ensemble des pièces à tester 4 (étape 53).
La condition de stabilité de la mesure de température doit être réalisée pour chacun des échantillons de référence pour que le choc thermique soit déclenché.
Au besoin, on peut utiliser un nombre d'échantillons de référence supérieur à deux. Le choc thermique est alors déclenché lorsque la condition de convergence vers la température de consigne est réalisée pour chacune des températures de référence mesurées.
Selon des modes de réalisation non représentés, le procédé de réalisation de chocs thermiques peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou combinées entre elles :
L'échantillon de référence 7 est en aluminium.
L'échantillon de référence 7 est en cuivre.
L'échantillon de référence 7 est obtenu par moulage.
Le logement 8 est une cavité débouchante obturée par un bouchon rapporté.
Le capteur de température 5 est collé dans le logement 8 de l'échantillon de référence 7. Le collage du capteur de température permet une meilleure diffusion thermique vers le capteur, puisque il est possible d'éliminer toute couche d'air isolante entre le logement et le capteur.
Le capteur de température 5 comprend une résistance variable avec la température. Par exemple, le capteur de température 5 comporte un élément résistif en platine.
Le capteur de température 5 délivre un signal de type numérique.
Le capteur de température 5 délivre une information sans contact filaire. Les mouvements d'un compartiment à l'autre du capteur ne génèrent ainsi pas de tension sur le capteur puisqu'il n'est relié à rien. Les risques de défaillance du capteur en cours d'essai sont donc diminués.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés, qui 5 n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un essai de chocs thermiques sur un ensemble de pièces à tester (4), comportant les étapes suivantes :Mesurer au moins une température de référence (TR), la température de référence (TR) étant mesurée à l'intérieur d'un échantillon de référence (7) disposé parmi l'ensemble des pièces à tester (4), (étape 50)Comparer la température de référence (TR) mesurée avec une première température de consigne (Tl), (étape 51)Déterminer une durée (D) depuis laquelle l'écart entre la température de référence (TR) mesurée et la première température de consigne (Tl) est inférieur à un premier seuil prédéfini (el), (étape 52)Si la durée (D) déterminée est supérieure à une première durée de maintien prédéfinie (Dl), réaliser un choc thermique sur l'ensemble des pièces à tester (4) (étape 53).
- 2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel le choc thermique est réalisé en transférant l'ensemble des pièces à tester (4) d'un premier compartiment (1) d'une enceinte climatique (10) vers un deuxième compartiment (2) de l'enceinte climatique (10), la température du premier compartiment (1) étant régulée à une première température de consigne (Tl) et la température du deuxième compartiment (2) étant régulée à une deuxième température de consigne (T2), la durée du transfert étant inférieure à une durée maximale prédéfinie (dxl).
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comportant les étapes suivantes :Mesurer au moins une température de référence (TR), la température de référence (TR) étant mesurée à l'intérieur d'un échantillon de référence (7) disposé parmi l'ensemble des pièces à tester (4), (étape 54)Comparer la température de référence (TR) mesurée avec une deuxième température de consigne (T2), (étape 55)Déterminer une durée (D) depuis laquelle l'écart entre la température de référence (TR) mesurée et la deuxième température de consigne (T2) est inférieur à un deuxième seuil prédéfini (e2), (étape 56)Si la durée (D) déterminée est supérieure à une deuxième durée de maintien prédéfinie (D2), réaliser un choc thermique sur l'ensemble des pièces à tester (4) (étape 57).
- 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, selon lequel le choc thermique est réalisé en transférant l'ensemble des pièces à tester (4) du deuxième compartiment (2) de I' enceinte climatique (10) vers le premier compartiment (1) de l'enceinte climatique (10), la température du premier compartiment (1) étant régulée à une première température de consigne (Tl) et la température du deuxième compartiment (2) étant régulée à une deuxième température de consigne (T2), la durée du transfert étant inférieure à une durée maximale prédéfinie (dxl).
- 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, selon lequel l'échantillon de référence (7) comporte un logement (8) configuré pour recevoir un capteur de mesure de température (5).
- 6. Procédé selon la revendication précédente, selon lequel l'échantillon de référence (7) est une pièce identique à l'une des pièces de l'ensemble à tester (4).
- 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, selon lequel le logement (8) est une cavité borgne (9).
- 8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, selon lequel le capteur de température (5) est vissé dans le logement (8) de l'échantillon de référence (7).
- 9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, selon lequel le capteur de température (5) délivre une information sans contact filaire.
- 10. Dispositif de réalisation d'un essai de chocs thermiques sur un ensemble de pièces à tester mettant en œuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant :- une enceinte climatique (10) comportant :- un premier compartiment (1), configuré pour que sa température soit régulée à une première température de consigne (Tl),- un deuxième compartiment (2), configuré pour que sa température soit régulée à une deuxième température de consigne (T2),- un plateau motorisé mobile(3), agencé pour transférer un ensemble de pièces à tester (4) du premier compartiment (1) au deuxième compartiment (2) ou du deuxième compartiment (2) au premier compartiment (1),- un échantillon de référence (7),- un capteur de température (5), agencé pour mesurer une température de référence (TR) à l'intérieur de l'échantillon de référence (7).1/4
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060120431A1 (en) * | 2003-01-23 | 2006-06-08 | Daniel Monceau | Device and method for thermogravimetrically testing the behavior of a solid material |
-
2016
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060120431A1 (en) * | 2003-01-23 | 2006-06-08 | Daniel Monceau | Device and method for thermogravimetrically testing the behavior of a solid material |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 11: Rapid change of temperature - Two-fluid-bath method", IEC 60749-11:2002, IEC, 3, RUE DE VAREMBÉ, PO BOX 131, CH-1211 GENEVA 20, SWITZERLAND, 12 January 2002 (2002-01-12), pages 1 - 13, XP082002929 * |
| "Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 25: Temperature cycling", IEC 60749-25:2003, IEC, 3, RUE DE VAREMBÉ, PO BOX 131, CH-1211 GENEVA 20, SWITZERLAND, 11 January 2003 (2003-01-11), pages 1 - 25, XP082007280 * |
| ANONYMOUS: "Thermal Shock Chamber", 30 September 2016 (2016-09-30), pages 1 - 16, XP055378537, Retrieved from the Internet <URL:http://www.espec.co.jp/english/inquiry/catalog/tsdtse.pdf> [retrieved on 20170602] * |
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