Mesure de l’épaisseur de pneus en caoutchouc

Cette note d’application explique comment mesurer la profondeur des câbles ou des ceintures en acier et en fibre dans tous les types de pneus en caoutchouc, ainsi que l’épaisseur totale des parois dans certains cas.

Contrôle de la qualité dans la fabrication des pneus en caoutchouc

À des fins de contrôle qualité, les fabricants de pneus en caoutchouc doivent connaître la position des câbles en acier ou en fibre intégrés dans les parois des pneus d’automobiles, de camions et de véhicules hors route. Cette information est particulièrement importante dans le cas des grands pneus dispendieux utilisés sur les poids lourds et les engins de chantier, car un mauvais positionnement des câbles peut entraîner des défaillances coûteuses. Dans certains cas, les fabricants doivent aussi mesurer l’épaisseur totale des parois. Ces mesures doivent faire l’objet d’une attention particulière, car le caoutchouc est un matériau à forte atténuation des ondes sonores haute fréquence, et la structure interne de la plupart des pneus génère des échos complexes.

Équipement utilisé pour la mesure de l’épaisseur des pneus en caoutchouc

Il existe deux méthodes courantes pour mesurer les pneus en caoutchouc, selon l’épaisseur des pneus à mesurer. Nous recommandons l’utilisation des appareils suivants, selon l’application en vue :

1. Mesureurs d’épaisseur à ultrasons pour les pneus d’automobiles et de camions légers

La première méthode consiste à utiliser un mesureur d’épaisseur par ultrasons, comme un mesureur 39DL PLUS™ ou 45MG avec option logicielle pour sonde monoélément, ainsi qu’une sonde M1036 (2,25 MHz).

Surtout utilisés pour les pneus d’automobiles et de camions légers, ces mesureurs servent généralement à mesurer seulement la profondeur des câbles à l’aide d’une sonde à basse fréquence. L’étendue de mesure est d’environ 3 à 25 mm (0,125 à 1 po) avec une précision étalonnée de ±0,25 mm (0,01 po) ou plus. L’affichage de la forme d’onde, inclus sur le 39DL PLUS et en option sur le 45MG, est utile pour confirmer la détection du premier écho renvoyé par les câbles, qui permet de calculer l’épaisseur de caoutchouc minimale.

2. Appareils de recherche de défauts pour les pneus plus grands

La deuxième méthode consiste à utiliser un mesureur d’épaisseur à ultrasons, comme un appareil de recherche de défauts de la série EPOCH™, ainsi qu’un émetteur d’ondes carrées. Ainsi, l’utilisation d’un appareil EPOCH 6LT ou EPOCH 650 avec certaines sondes à basse fréquence fonctionnerait. Ces appareils de recherche de défauts avec émetteur d’ondes carrées et filtrage passe-bande sélectionnable offrent une pénétration beaucoup plus grande qu’un mesureur d’épaisseur ; ils sont donc recommandés pour les grands pneus, comme ceux des camions et des véhicules hors route. Les épaisseurs de paroi de 200 mm (8 po) ou plus peuvent généralement être mesurées avec des sondes de 500 kHz, parfois par paires en mode à émission-réception séparées. La précision typique des mesures varie entre ±0,25 mm (0,01 po) ou mieux sur les pneus d’automobiles et ±1 mm (0,04 po) sur les très grands pneus des camions et des véhicules hors route.

Procédure pour mesurer l’épaisseur des pneus en caoutchouc

L’atténuation acoustique et la structure interne varient grandement entre les différents types de pneus. Il est donc important d’évaluer chaque application individuellement. La mesure du caoutchouc nécessite toujours l’utilisation de sondes à basse fréquence de 2,25 MHz ou moins. Dans certains cas, il peut être avantageux d’utiliser une sonde ayant une surface d’usure en époxy pour améliorer le couplage acoustique entre la sonde et le caoutchouc. Les sondes le plus souvent recommandées pour le contrôle des pneus sont les sondes M1036 (2,25 MHz, diamètre de 12,5 mm [0,5 po], haute pénétration) et V601-RB (500 kHz, diamètre de 25 mm [1 po]).

Pour le contrôle de pneus très épais (épaisseur de caoutchouc supérieure à 100 mm [4 po]), une paire de sondes V601-RB fonctionne bien avec un appareil de recherche de défauts en mode à émission-réception séparées. La séparation des fonctions d’émission et de réception permet d’utiliser un gain de réception très élevé sans rencontrer les problèmes de bruit potentiels associés à l’amplification de la récupération de l’impulsion d’excitation. L’utilisation d’un couplant en gel est normalement recommandée pour toutes les applications de pneus en caoutchouc. Pour assurer une bonne humidification, il faut faire pénétrer le couplant dans la surface. Comme avec toute mesure d’épaisseur par ultrasons, il est nécessaire d’étalonner la vitesse de propagation des ondes sonores dans le caoutchouc en question à l’aide d’un échantillon d’une épaisseur connue. La vitesse de propagation dans le caoutchouc change rapidement selon la température. Pour obtenir la meilleure précision possible, il faut donc mesurer la vitesse dans cet échantillon à une température correspondant de près aux conditions de mesure réelles.

La réussite de la mesure par ultrasons de l’épaisseur totale du pneu – par opposition à la profondeur des câbles – dépend de la disposition des câbles. Dans certains types de pneus contenant plusieurs couches de câbles, ou dans lesquels les câbles sont très rapprochés, la quantité d’énergie sonore qui atteint la paroi intérieure ne sera pas suffisante pour mesurer l’épaisseur totale du pneu. Dans d’autres types de pneus où la séparation entre les câbles est plus importante, une certaine quantité d’énergie sonore arrivera à se rendre jusqu’à la paroi intérieure et il sera alors possible de mesurer l’épaisseur totale. Ce facteur devra être évalué au cas par cas. Dans les cas où un écho provenant de la paroi de fond intérieure est visible, il est possible de basculer vers une seconde configuration enregistrée dans l’appareil pour effectuer la mesure.

La figure 1 montre un écho provenant de câbles d’acier, mesuré à partir de la bande de roulement extérieure d’un pneu d’automobile (cette bande a une épaisseur approximative de 12,5 mm [0,5 po]). Ici, on a utilisé un mesureur d’épaisseur 39DL PLUS et une sonde M1036 (2,25 MHz). Dans ce cas, l’écho est mesuré au premier lobe positif.

Figure 1
 

La figure 2 montre la mesure d’épaisseur de la paroi totale d’un pneu d’un gros véhicule de construction d’une épaisseur approximative de 171,5 mm (6,75 po). Cette mesure a été prise à l’aide de l’appareil de recherche de défauts EPOCH 650 en mode de transmission directe avec deux sondes V601-RB de 500 kHz. La porte de mesure est positionnée pour mesurer l’épaisseur du caoutchouc, qui est représentée par la crête près du côté droit de l’écran.

Figure 2