Matériaux et analyse de défaillances

Les examens

Les éléments d’épave prélevés sur le site de l’accident sont acheminés en laboratoire afin d'y être examinés. Ils peuvent être de nature très diverse : pièces ou fragments de pièces de structure, ensembles mécaniques, équipements, instruments de bord, ampoules d’alarmes, fluides, débris, dépôts...

Les examens pratiqués ont pour objectif de déterminer les causes de défaillance des différents éléments et leur éventuelle implication dans l'accident : origine ou conséquence ? Ils peuvent aussi permettre d’enrichir certaines informations sur la configuration de l'appareil au moment de l'accident.

Ces examens se déroulent dans le laboratoire d’analyse de défaillances du BEA ou dans des laboratoires extérieurs, sous contrôle du BEA

Pignon fissuré dans une pompe basse pression d’alimentation en carburant

Exemples d’examens réalisés au BEA

L’examen visuel et le CND (Contrôle Non Destructif) permettent, avant toute altération des pièces (découpe, démontage, etc.), une première phase d’identification et de caractérisation de défaut, d’endommagement ou de dysfonctionnement.

Vue en tomographie d’un raccord de circuit carburant prélevé, non conforme (en haut) et schéma d’un montage nominal (en bas).
Vue en tomographie d’un raccord de circuit carburant prélevé, non conforme (en haut) et schéma d’un montage nominal (en bas).

L'examen des pièces rompues fait appel à des domaines variés des sciences des matériaux : l'analyse morphologique, fractographique, métallographique, l’analyse de la matière. Leur synthèse permet d'identifier la nature et l'origine de la rupture.

faciès de rupture de la semelle intrados d’un longeron d’aile en composite
Vue au MEB (microscope électronique à balayage) du faciès de rupture de la semelle intrados d’un longeron d’aile en composite sous une sollicitation de flexion. Les fibres sont rompues en compression (en haut) et en traction (en bas)
faciès de rupture d'une pale d’hélice en alliage d’aluminium
Vue au banc macroscopique du faciès de rupture d'une pale d’hélice en alliage d’aluminium. Les avancées successives du front de fissuration en fatigue sont visibles.

L’examen détaillé des instruments de bord peut fournir des informations sur leurs indications au moment de l'impact.

Cadran d’un tachymètre
Cadran d'un variomètre

Photos des cadrans d’un tachymètre et d’un variomètre. On note les traces laissées par les aiguilles au moment de l'impact, indiquant un régime moteur de 2 200 RPM et une vitesse verticale de 300 pieds par minute à piquer.

L'observation des filaments des ampoules de panneaux d'alarmes peut permettre de déterminer si certains voyants étaient éteints ou allumés au moment de l'impact. Grâce à ces informations, il est possible de connaître les pannes signalées en poste de pilotage avant l'impact.

Filament rompu, peu déformé, les spires ne sont pas étirées
Filament non rompu, déformation généralisée, les spires sont étirées

Radioscopie de 2 ampoules de 2 voyants d'alarme. A gauche : filament rompu, peu déformé, les spires ne sont pas étirées - le filament était froid à l’impact, l’alarme était éteinte. A droite : filament non rompu, déformation généralisée, les spires sont étirées - le filament était chaud à l’impact, l’alarme était allumée.

 

 

L'analyse de la matière permet de connaître la composition chimique d'une pièce, d'un revêtement de surface, d'un dépôt. Elle permet notamment de contrôler la conformité de la pièce aux spécifications chimiques du constructeur.

Coupe métallographique (à droite) d'un cordon de soudure de train d’atterrissage avant et spectres EDS (Spectrométrie par dispersion d'énergie, à gauche) associés aux zones analysées. On note la présence d'un défaut interstitiel riche en chrome, élément provenant du traitement de surface.

Le BEA dispose de son propre laboratoire d’analyse de défaillances, équipé des moyens suivants :

  • Moyens d'observation

    • un banc macroscopique, une loupe binoculaire et un microscope optique inversé, équipés de caméras numériques et reliés à un logiciel de traitement d'image pour les observations à faibles et moyens grossissements.
    • un microscope numérique à grande profondeur de champs
    • un Microscope Electronique à Balayage (MEB) à pression variable et grande chambre pour les observations à fort et très fort grossissements et son métalliseur
    • un radioscope rayons X à temps réel et tomographe permettant la réalisation d’examens non destructifs

  • Moyens de préparation

    • un établi pour démonter les petits ensembles mécaniques
    • une micro-tronçonneuse, une enrobeuse à chaud, une polisseuse et une sorbonne d’attaque pour la préparation des coupes métallographiques

  • Moyens de mesures et d'essais

    • un duromètre universel (Vickers, Rockwell, Brinell)
    • un microduromètre (Vickers et Knoop)

  • Moyens d'analyse de la matière

    • un spectrophotomètre d'émission optique à étincelles pour les analyses chimiques quantitatives sur les matériaux métalliques
    • un analyseur par dispersion d'énergie (EDS) couplé au Microscope Electronique à Balayage pour les analyses chimiques qualitatives et semi-quantitatives

Salle d'examens

 

Salle de préparation et DS (Spectrométrie à dispersion d’énergie) couplé au MEB (Microscope Electronique à Balayage)
EDS (Spectrométrie à dispersion d’énergie) couplé au MEB (Microscope Electronique à Balayage)