EVIDENT教你如何精準(zhǔn)測量橡膠輪胎厚度，確保行車安全

來源：儀景通光學(xué)科技（上海）有限公司 2025年02月11日 10:30

輪胎厚度對車輛的性能有多方面的影響作用，例如安全性、操控性、舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性等等。本篇文章我們來探討如何測量各種類型橡膠輪胎中鋼簾線層和纖維簾線層（帶束層）的深度，以及在很多情況下，如何測量輪胎的總壁厚。

橡膠輪胎制造中的質(zhì)量控制

為了控制橡膠輪胎的質(zhì)量，輪胎制造商需要了解嵌入到轎車、卡車和越野車的輪胎壁內(nèi)的鋼簾線或纖維簾線的位置。這一點(diǎn)對于重型卡車和建筑設(shè)備使用的大型、昂貴的輪胎來說尤其重要，因?yàn)楹熅€嵌入的位置不當(dāng)會導(dǎo)致出現(xiàn)損失慘重的故障。在某些情況下，輪胎制造商還希望測量輪胎的總壁厚。由于高頻聲波在橡膠材料中的衰減性很大，而且大多數(shù)輪胎內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的回波模式復(fù)雜復(fù)雜，因此在進(jìn)行這類測量時(shí)，需要考慮到一些特殊因素。

測量橡膠輪胎厚度的設(shè)備

有兩種常見的測量橡膠輪胎厚度的方式，具體使用哪一種取決于待測輪胎的厚度。我們建議使用以下儀器完成某些特定應(yīng)用：

1. 用于測量轎車和輕型卡車輪胎的超聲測厚儀

第一種方法將超聲測厚儀，如39DL PLUS或配有單晶軟件的45MG測厚儀，和M1036（2.25 MHz）探頭配套使用進(jìn)行測量。

這些測厚儀主要用于測量轎車和輕型卡車的輪胎，與低頻探頭一起使用，一般用于測量簾線的深度。測量范圍大約為3毫米到25毫米，校準(zhǔn)精度為±0.25毫米或更好。波形顯示（39DL PLUS測厚儀的標(biāo)準(zhǔn)配置，45MG測厚儀的選配功能），在確認(rèn)探測到代表最小橡膠厚度的第一個(gè)簾線回波方面，非常有用。

左：39DL PLUS超聲測厚儀；右：45MG超聲測厚儀

2. 用于測量大型輪胎的超聲探傷儀

第二種方法使用超聲探傷儀進(jìn)行測量，如帶有方波脈沖發(fā)生器的EPOCH系列探傷儀。無論是EPOCH 6LT還是EPOCH 650，與選定的低頻探頭一起使用時(shí)都可以完成測量工作。這些帶有可選帶通濾波功能的方波探傷儀，具有比測厚儀強(qiáng)得多的穿透性能，因此我們建議使用這類探傷儀測量更大的輪胎，如卡車和越野車的輪胎。橡膠層厚度等于或大于200毫米的輪胎通常使用500 kHz探頭進(jìn)行測量，有時(shí)候還需要使用成對探頭在一發(fā)一收模式下進(jìn)行測量。典型的測量精度范圍從轎車輪胎的±0.25毫米或更好到大型卡車和越野車輪胎的±1毫米。

左：EPOC 6LT；右：EPOCH 650

測量橡膠輪胎厚度的程序

不同類型輪胎的聲衰減和內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異很大，因此對每種被測輪胎進(jìn)行單獨(dú)評估至關(guān)重要。在橡膠材料的測量應(yīng)用中，總是需要使用2.25 MHz或更低的低頻探頭。在某些情況下，使用帶有環(huán)氧樹脂防磨面的探頭，可以改進(jìn)探頭與橡膠材料之間的聲耦合效果。在輪胎檢測中通常推薦使用M1036探頭（2.25 MHz，直徑12.5毫米，具有高穿透性能）和V601-RB探頭（500 kHz，直徑25毫米）。

在檢測很厚輪胎（橡膠層大于100毫米）的應(yīng)用中，我們成功地使用了一對V601-RB探頭和一臺探傷儀，在一發(fā)一收模式下完成了檢測。將發(fā)射器與接收器的功能分開，可以為接收器使用很高的增益，而不會出現(xiàn)由于放大激勵(lì)脈沖而引起的潛在噪聲問題。在所有測量橡膠輪胎的應(yīng)用中，通常建議使用凝膠耦合劑。為了確保輪胎表面良好的濕潤性，一定要將耦合劑施用到胎面的紋路中。正如任何超聲測厚應(yīng)用一樣，橡膠輪胎的測量也需要使用一個(gè)厚度已知的樣件，校準(zhǔn)所要檢測的橡膠的聲速。橡膠的聲速會隨著溫度的改變而迅速發(fā)生變化，因此要獲得準(zhǔn)確度很高的結(jié)果，必須要在與實(shí)際測量條件非常接近的溫度條件下測量聲速。

是否可以利用超聲技術(shù)成功地測量輪胎的總厚度（與測量簾線深度的應(yīng)用不同），取決于輪胎中簾線的結(jié)構(gòu)。在某些種類的輪胎中，會有很多簾線層，而且簾線層還可能非常緊密地疊加在一起，起到阻止聲波傳播的作用。在這種情況下，就不會有足夠的聲能達(dá)到輪胎的內(nèi)壁，因而不能測量輪胎的總厚度。在其他類型的輪胎中，每條簾線之間可能有更大的空隙，可以使聲能穿過并到達(dá)輪胎內(nèi)壁，因此就可以測量輪胎的總厚度。必須根據(jù)每種輪胎的不同的情況，進(jìn)行合理的評估。當(dāng)屏幕上出現(xiàn)了輪胎內(nèi)壁的回波時(shí)，儀器就會切換到第二個(gè)存儲的設(shè)置，對輪胎的總厚度進(jìn)行測量。

圖1顯示的是轎車輪胎鋼簾線的回波，厚度測量從外側(cè)胎面算起，胎面的厚度約為12.5毫米。檢測使用的是39DL PLUS測厚儀和M1036探頭（2.25 MHz）。本例中，對回波的測量到第一個(gè)正波瓣為止。

圖1

圖2顯示的是對一個(gè)大型建筑車輛輪胎總厚度的測量情況，輪胎厚度約為171.5毫米，使用1臺EPOCH 650探傷儀和兩個(gè)500 kHz V601-RB探頭在穿透模式下完成測量。測量閘門被放置在靠近顯示屏幕右側(cè)的波峰區(qū)域，以采集到橡膠輪胎的總厚度值。

圖2

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