Lumet 2.0
Un outil d'analyse dynamique de la microstructure des métaux

Obtenir un aperçu rapidement et facilement de l’évolution de la microstructure des métaux sous stimulation thermomécanique

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Ultrasons sans contact pour l'analyse de la microstructure des métaux

Malgré ce que vous pensez, une investigation métallurgique rapide et facile est possible. Avec Lumet 2.0, les utilisateurs peuvent travailler au-delà des incertitudes et des opérations manuelles fastidieuses des méthodes métallographiques standard. Grâce à son taux d’acquisition de données élevé, le Lumet génère des centaines d’heures d’informations manuelles en quelques minutes seulement.

Le Lumet 2.0 est un appareil autonome à ultrasons laser sans contact conçu pour être facilement couplé à une large gamme de machines d’essai, telles que les simulateurs thermomécaniques, afin d’analyser et d’étudier les métaux tels que l’acier, l’aluminium, le nickel, les alliages de titane et bien d’autres.

Acier

Visualisation en temps réel de la recristallisation de l'acier

Les producteurs d’acier recherchent de nouvelles méthodes pour obtenir des tolérances plus précises sur les propriétés de leurs produits. Le laminage contrôlé de l’acier est utilisé pour produire les tailles de grain souhaitées afin d’atteindre ces objectifs. Le Lumet 2.0, associé à un simulateur thermomécanique, est une plate-forme hors ligne permettant d’observer in situ et en temps réel la cinétique des grains d’austénite sous l’effet de la déformation plastique et des cycles de température.

Ce système fournit aux producteurs les outils nécessaires pour valider les programmes de laminage actuels sur différents alliages d’acier. Il permet également aux chercheurs de développer de nouvelles séquences de traitement thermomécanique pour de nouveaux types d’acier aux propriétés inédites. Une fois établies hors ligne, ces nouvelles séquences peuvent être testées en ligne. Grâce à la connaissance préalable des données hors ligne, il est possible de réduire la durée des essais en usine, et donc leur coût.

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Amélioration de la qualité des bobines d'acier pendant le recuit continu

Les lignes de recuit en continu sont sujettes à des variations par rapport aux conditions optimales du processus. L’introduction sur le marché d’aciers de nouvelle génération fait qu’il est important de mieux comprendre le processus et de déterminer les meilleures durées et températures de recuit.

Le Lumet 2.0 aide les opérateurs à comprendre l’impact des conditions non optimales en fournissant des informations en temps réel sur la microstructure et la dynamique de la taille des grains. Par exemple, il peut être utilisé pour simuler l’effet d’un ralentissement de la ligne sur les propriétés des bobines, ce qui donne à l’équipe de production plus d’autonomie pour faire face aux variations de la vitesse de la ligne ou de la température du four. Une meilleure compréhension se traduit par une production efficace de bobines qualifiées et une réduction du volume des déchets.

Aluminium

Surveillance en temps réel de la recristallisation des alliages d'aluminium

Le laminage à froid consiste à appliquer des niveaux élevés de déformation à l’aluminium, ce qui déforme les grains existants. La recristallisation se produit lorsque l’aluminium est recuit à des températures élevées, de sorte que les grains déformés peuvent être remplacés par de nouveaux grains plus réguliers. Une structure de grains fins et uniformes améliore les propriétés mécaniques, tandis qu’une structure de grains grossiers ou irréguliers réduit les propriétés.

Comme le niveau de recristallisation affecte la vitesse des ultrasons, le Lumet 2.0, qui utilise des ultrasons laser sans contact, permet de visualiser le processus de recristallisation en temps réel. Il fournit un flux continu de données par rapport à la méthode fastidieuse qui consiste à interrompre le processus, à tremper l’échantillon et à effectuer un examen métallographique manuel. La courbe de données à haute résolution de température fournie par Lumet 2.0 révèle des détails qui pourraient échapper aux méthodes métallurgiques standard. La compréhension du processus de recristallisation aide les fabricants de bobines d’aluminium à optimiser le processus de laminage à froid et à minimiser la quantité d’énergie nécessaire pour obtenir les structures de grain souhaitées.

Alliages de haute valeur

Amélioration de l'homogénéité avant le forgeage à chaud des superalliages à base de nickel

Les superalliages à base de nickel sont des matériaux qui présentent une excellente résistance mécanique, une forte résistance au fluage thermique et une bonne protection contre la corrosion. Le processus de forgeage à chaud est une étape cruciale pour confirmer ces qualités. Le forgeage doit être initié dans des matériaux présentant une taille de grain homogène, obtenue grâce à un traitement thermique.

Le Lumet 2.0, couplé à un simulateur thermomécanique, est utilisé pour reproduire et observer l’effet de ce traitement thermique en temps réel. Les opérateurs peuvent ainsi tester différents procédés thermiques et observer leur impact sur la dynamique des grains. Ils peuvent ensuite affiner la séquence pour obtenir la structure de grain homogène souhaitée. Ces informations déterminent les paramètres de production, optimisent la séquence temporelle et réduisent le volume de déchets en garantissant les meilleures propriétés du matériau avant le forgeage. Et, en finale, en augmentant la productivité.

Meilleur vieillissement des alliages de titane

Le titane et ses alliages sont des matériaux importants dans les secteurs de l’aérospatiale, de la biomédecine, de l’énergie et de la marine en raison de leur rapport résistance/densité élevé, de leur résistance à la corrosion et de leur biocompatibilité. Ces alliages peuvent être traités thermiquement pour obtenir des microstructures spécifiques, ce qui influe sur leurs propriétés mécaniques.

Le Lumet 2.0, utilisé en conjonction avec un simulateur thermomécanique, s’est révélé être un outil précieux pour l’évaluation de la transformation de phase alpha-bêta dans un alliage de titane. Ces données permettent d’optimiser le processus de vieillissement de la microstructure du titane et d’adapter les propriétés mécaniques et les performances en service de ces matériaux et alliages.

Lumet 2.0

Le Lumet 2.0 est basé sur la méthode brevetée par le Conseil national de la recherche du Canada – US 7,353,709. Les opérateurs évaluent la microstructure du métal testé à l’aide d’outils exclusifs de traitement des signaux de données ultrasons laser. Ces informations permettent de mieux comprendre la dynamique du métal qui peut être transféré à la production. Par exemple, pour optimiser la séquence de laminage à chaud d’un nouvel alliage d’acier.

Logiciel

LuMetalTools, fourni avec le Lumet 2.0, est un logiciel Tecnar qui permet aux opérateurs d’extraire facilement des informations sur la microstructure à partir des données obtenues par ultrasons laser. Ce progiciel comprend un ensemble de modules, tels qu’une base de données sur les propriétés des matériaux, des courbes d’étalonnage préétablies, un importateur de données provenant de capteurs externes, la mise en place d’expériences par ultrasons laser, le traitement des signaux et la génération de rapports. Cet outil logiciel permet aux opérateurs de tracer efficacement les caractéristiques de la microstructure en fonction d’un paramètre externe, par exemple la taille des grains en fonction de la température. Du début à la fin, les LuMetalTools permettent aux chercheurs d’utiliser les ultrasons laser sans être des experts en la matière.

Équipements

Le Lumet 2.0 est un système d’ultrasons laser sans contact autonome et clé en main, conçu pour être facilement couplé à différents types de simulateurs, tels qu’un simulateur thermo-mécanique, pour l’analyse métallurgique.

Le Lumet 2.0 utilise les technologies ultrasons laser exclusives de Tecnar, telles que :

  • PDL : un laser à impulsion longue stabilisé en fréquence de forte puissance, spécialement conçu pour la détection sans contact des ultrasons.
  • TWM – Récepteur laser à deux ondes basé sur le mélange de deux ondes dans un cristal photoréfractif.
  • Technologie Durabeam : une approche de conception visant à isoler tous les composants optiques de leur environnement tout en maintenant leur capacité de fonctionnement.

Pour chaque type de simulateur, une interface matérielle personnalisée est conçue et fabriquée afin que l’unité puisse être utilisée dans un environnement sans danger pour les utilisateurs de laser.

Lumet 2.0 - composants standards

Imperial
Metric

Récepteur IU laser

TWM - Récepteur photoréfractif à mélange de deux ondes

Bande passante ultrasonore : 1,0 à 40 MHz
Réduction du bruit par mode commun pour un meilleur rapport signal/bruit
Détecteur de l'intensité de lumière reçue de la cible
Système de déclenchement électronique - sorties TTL
Boîtier de montage

Laser de détection

PDL - Laser à détection pulsée

Utilisation de la technologie Tecnar Durabeam™
Optique optimisée pour une longueur d'onde de 1064 nm
Distance de travail nominales/taille du spot : 180mm/2mm
Boîtier industriel IP66
Boîtier de la tête laser de génération inclus

Utilisation de la technologie Tecnar Durabeam™
Optique optimisée pour une longueur d'onde de 1064 nm
Distances de travail nominales/taille de la zone : 7po/ 0,08po.
Boîtier industriel IP66
Boîtier de la tête laser de génération inclus

Sonde optique

HEPg – Lumet (option)

Utilisation de la technologie Tecnar Durabeam™
Optique optimisée pour une longueur d'onde de 1064 nm
Distance de travail nominales/taille du spot : 180mm/2mm
Boîtier industriel IP66
Boîtier de la tête laser de génération inclus
Panneau d'interface du système de test inclus

Utilisation de la technologie Tecnar Durabeam™
Optique optimisée pour une longueur d'onde de 1064 nm
Distances de travail nominales/taille de la zone : 7po/ 0,08po.
Boîtier industriel IP66
Boîtier de la tête laser de génération inclus
Panneau d'interface du système de test inclus

Laser de génération

Laser à impulsion courte

Laser solide Nd:YAG doublé avec Q-switch
Longueur d'onde optique de 532 nm
Largeur d'impulsion nominale < 10 nsec
Puissance nominale > 50 mJ à 50 Hz
Tête laser montée à l'intérieur de HEPg

Logiciel et numériseur

Ordinateur intégré d'acquisition des données et de contrôle des unités

PC industriel avec système d'exploitation Windows™
Numériseur avec taux d'échantillonnage de 125 Msamples/sec, ADC 14 bits, et bande passante de 60 MHz
Modules logiciels pour le contrôle des unités et l'acquisition de données

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