Dickenmessung bei Gummireifen

In diesem Anwendungsbeispiel erfahren Sie, wie Sie die Tiefe von Kordeinlagen oder Gürtellagen aus Stahlkord und die gesamte Wanddicke bei allen Arten von Gummireifen messen.

Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Gummireifen

Im Rahmen von Qualitätskontrollen müssen Hersteller von Gummireifen die Position der Kordeinlagen oder Gürtellagen aus Stahlkord kennen, die in Wänden von Pkw-, Lkw- und Geländewagenreifen eingebettet sind. Besonders wichtig ist die bei großen und teuren Reifen für große Lkws und Baustellenfahrzeuge, da eine falsche Position der Kordeinlage zu teurem Versagen führen kann. In einigen Fällen wollen Hersteller auch die gesamte Wanddicke messen. Diese Messungen erfordern besondere Aufmerksamkeit, da Gummi hochfrequente Schallwellen sehr stark dämpft und aufgrund des komplexen Echomusters, das durch die innere Struktur der meisten Reifen erzeugt wird.

Ausrüstung zur Dickenmessung von Gummireifen

Für die Dickenmessung von Gummi wird in der Regel, je nach der zu messenden Dicke des Reifens, einer von zwei Ansätzen gewählt. Wir empfehlen folgende Geräte für spezifische Anwendungen:

1. Ultraschall-Dickenmessgeräte für Auto- und Leicht-Lkw-Reifen

Bei der ersten Methode wird ein Ultraschall-Dickenmessgerät verwendet, wie z. B. ein 39DL PLUS oder45 MG Messgerät mit Einzelschwingersoftware, zusammen mit einem M1036-Messkopf (2,25 MHz).

Diese Dickenmessgeräte werden hauptsächlich für die Messung der Tiefe der Kordeinlagen in Reifen für Pkws und kleinere Lkws mit einem niederfrequenten Messkopf verwendet. Der Dickenmessbereich liegt ungefähr bei 3 mm bis 25 mm mit einer kalibrierten Genauigkeit von ± 0,25 mm oder besser. Die A-Bild-Anzeige, die Vorgabe beim Dickenmessgerät 39DL PLUS und optional beim Dickenmessgerät 45MG, dient der Überprüfung bei der Erkennung des ersten Echos der Kordeinlage, das die Mindestdicke der Gummidicke angibt.

2. Ultraschall-Prüfgeräte für größere Reifen

Bei der zweiten Methode wird ein Ultraschall-Dickenmessgerät verwendet, beispielsweise ein Prüfgerät der EPOCH Serie mit einem Rechteckwellenimpulsgeber. Das EPOCH 6LT oder das EPOCH 650 Gerät mit ausgewählten Niederfrequenz-Messköpfen würde funktionieren. Diese Prüfgeräte mit Rechteckimpuls und auswählbarem Bandpassfilter bieten eine größere Durchdringung als ein Dickenmessgerät. Sie eignen sich für größere Reifen, wie von großen Lkws und Geländewagen. Der Dickenmessbereich liegt ungefähr bei 200 mm und mehr mit Messköpfen von 500 kHz, manchmal im Sender-Empfänger-Modus. Die typische Messgenauigkeit liegt bei ± 0,25 mm oder besser bei Pkw-Reifen, und bei ± 1 mm bei Reifen für sehr großen Lkws und Geländewagen.

Verfahren zur Dickenmessung der Gummireifen

Die Schallschwächung und die Innenkonstruktion können zwischen den verschiedenen Reifenarten stark variieren. Daher ist es wichtig, jede Anwendung einzeln zu bewerten. Die Messung von Gummi erfordert immer niederfrequente Messköpfe mit 2,25 MHz oder niedriger. In einigen Fällen ist es vorteilhaft, einen Messkopf mit einer Epoxidharz-Ankoppelfläche zu verwenden, um die Schallankoppelung zwischen Messkopf und Gummi zu verbessern. Häufig empfohlene Messköpfe für die Prüfung von Reifen sind die Messköpfe M1036 (2,25 MHz, 12,5 mm Ø, hohe Durchdringung) und V601-RB (500 kHz, 25 mm Ø).

Für Anwendungen mit dicken Gummireifen (dicker als 100 mm) wurden Messkopfpaare des V601-RB im Sender-Empfänger-Modus erfolgreich mit einem Prüfgerät eingesetzt. Durch getrennte Sender und Empfänger kann eine sehr hohe Verstärkung am Empfänger, ohne potenzielles Rauschen von der Verstärkung des angeregten Sendeimpulses, verwendet werden. Für alle Anwendungen mit Gummireifen wird Koppelmittel (Gel) empfohlen. Für eine gute Befeuchtung muss das Koppelmittel auf der Oberfläche verteilt werden. Wie bei allen Ultraschalldickenmessgeräten muss auch hier die Schallgeschwindigkeit des zu prüfenden Gummis mittels einer Probe von bekannter Dicke kalibriert werden. Die Geschwindigkeit im Gummi ändert sich schnell mit der Temperatur. Eine hohe Genauigkeit ist nur dann möglich, wenn die Schallgeschwindigkeit bei einer Temperatur gemessen wird, die den tatsächlichen Messbedingungen möglichst genau entspricht.

Eine erfolgreiche Ultraschallmessung der gesamten Reifendicke, im Gegensatz zur Tiefe der Kordeinlage, hängt von der Konstruktion der Kordeinlage ab. Bei einigen Reifenarten mit mehreren Kordeinlagen oder sehr nah aneinander liegenden Kordeinlagen gelangt nicht genügend Schallenergie zur Innenwand, sodass eine Messung der Gesamtdicke nicht möglich ist. Bei anderen Reifen mit größeren Abständen zwischen den Kordeinlagen erreicht ein Teil der Schallenergie die Innenwand und ermöglicht die Messung der Gesamtdicke. Dies muss von Fall zu Fall beurteilt werden. In Fällen, in denen ein Innenwandecho sichtbar ist, kann das Gerät zu einer zweiten gespeicherten Einstellung umgeschaltet werden, die zur Durchführung der Messung verwendet werden kann.

Abbildung 1 zeigt das Echo einer Stahlkordeinlage, gemessen vom Profil eines Pkw-Reifens (mit einer Profildicke von ca. 12,5 mm). Dies wurde mit dem Dickenmessgerät 39DL PLUS und einem Messkopf M1036 (2,25 MHz) gemessen. In diesem Fall wurde das Echo der ersten positiven Nebenkeule gemessen.

Abbildung 1

Abbildung 2 zeigt die Messung der Gesamtdicke (mit einer Dicke von ca. 171,5 mm) eines Reifens eines großen Baustellenfahrzeugs mit dem Prüfgerät EPOCH 650 im Durchschallmodus mit zwei Messköpfen V601-RB (500 kHz). Die Messblende wurde so positioniert, dass die Gummidicke aufgezeichnet wurde, die durch das Maximum rechts auf dem Bildschirm angezeigt wird.