Medição de espessura da borracha do pneu

Esta nota de aplicação analisa como medir a profundidade do aço e da lona da carcaça de fibra ou cintura metálica em todos os tipos de pneus de borracha, assim como a espessura da parede total, em alguns casos.

Controle de qualidade na fabricação pneus de borracha

Para fins de controle de qualidade, os fabricantes de pneus precisam saber a posição do aço ou da lona da carcaça integrada às paredes dos pneus de automóveis, caminhões e veículos off-road. Isto é importante, principalmente, para pneus grandes e caros usados em caminhões pesados e equipamentos de construção, em que o posicionamento incorreto da lona da carcaça pode causar danos custosos. Em alguns casos, os fabricantes também precisam medir a espessura total da parede. Essas medições exigem consideração especial, devido à grande atenuação que a borracha causa às ondas sonoras de alta frequência e ao padrão complexo dos ecos gerados pela estrutura interna na maioria dos pneus.

Equipamento para medição de espessura de pneu de borracha

Existem duas abordagens comuns para a medição dos pneus, que dependem da espessura deles. Recomendamos os seguintes aparelhos para aplicações específicas: 

1. Medidores de espessura ultrassônicos para pneus de automóveis e caminhões leves

O primeiro método usa um medidor de espessura ultrassônico, como o 39DL PLUS™ ou 45MG, com o elemento Single Element, pareado com um transdutor M1036 (2,25 MHz).

Esses medidores de espessura são usados principalmente em pneus de automóveis e caminhões leves e, juntamente com o transdutor de baixa frequência, são geralmente utilizados para medir a profundidade da lona da carcaça, somente. O intervalo de medição é de, aproximadamente, 3 mm (0,125 pol.) a 25 mm (1 pol.), com precisão de calibração de ±0,25 mm (0,01 pol.) ou superior. A exibição da forma de onda, que é padrão no medidor 39DL PLUS e opcional no 45MG, é útil para verificar a detecção do primeiro eco da lona da carcaça que representa a espessura mínima da borracha.

2. Detectores de defeitos por ultrassom para pneus maiores

O segundo método utiliza um medidor de espessura ultrassônico, como o detector de defeitos da série EPOCH™, com um criador de pulsos de onda quadrada. Tanto o EPOCH 6LT quanto o EPOCH 650, usados com os transdutores de baixa frequência selecionados, devem funcionar. Estes detectores de defeitos com filtragem passa-banda selecionável oferecem penetração muito maior que o medidor de espessura e são recomendados para pneus largos, como de caminhões e veículos off-road. Borrachas com espessuras iguais ou maiores que 200 mm (8 pol.) podem, normalmente, serem medidas com transdutores de 500 kHz, às vezes em pares no modo pitch-catch. A precisão da medição típica varia de ±0,25 mm (0,01 pol.) ou superior, em pneus de automóveis de passageiros a ±1 mm (0,04 pol.) em pneus de grandes caminhões e veículos off-road.

Procedimento para medir a espessura do pneu de borracha

A atenuação do som e a estrutura interna variam bastante entre os vários tipos de pneus, então é importante avaliar individualmente cada tipo de aplicação. Para realizar medições em borracha é preciso usar sempre transdutores de baixa frequência, 2,25 MHz ou menos. Em alguns casos, é vantajoso usar um transdutor com superfície revestida com epóxi para melhorar o acoplamento entre o transdutor e a borracha. Os transdutores normalmente recomendados para testes de pneu são o M1036 (2,25 MHz, 12,5 mm [0,5 pol.] de diâmetro e alta penetração) e o V601-RB (500 kHz e 25 mm [1 pol.] de diâmetro).

Para aplicações de pneus muito grossos (espessura da borracha superior a 100 mm), o par de transdutores V601-RB tem sido usado com sucesso no modo pitch-catch juntamente com um detector de defeitos. Separar as funções de transmissão e recepção permitem ao usuário usar um ganho de recepção muito alto sem os potenciais problemas de ruído associado à ampliação da retomada do pulso de excitação. Para aplicações da borracha do pneu recomenda-se normalmente a utilização de um gel acoplante. Para garantir a umidificação adequada, o acoplante deve ser aplicado na superfície. Assim como nas medições ultrassônicas de espessura, é preciso calibrar a velocidade do som da borracha utilizada usando uma amostra com espessura conhecida. A velocidade do som na borracha muda rapidamente de acordo com a temperatura, então, para melhorar a precisão, a velocidade do som deve ser medida com uma temperatura que corresponde às condições reais de medição.

A realização de uma medição de espessura total do pneu bem-sucedida — em oposição à profundidade da lona da carcaça — depende da estrutura da lona da carcaça. Em alguns tipos de pneus, com várias camadas de lona de carcaça e/ou com camadas muito próximas entre elas, a energia do som não será suficiente para atingir a parede interna, impedindo a medição da espessura total. Em outros tipos de pneus, com muitas separações entre as lonas da carcaça individuais, um pouco da energia sonora passará pela parede interna, neste caso, é possível calcular a espessura total. Isto deve ser avaliado caso a caso. Nos casos em que o eco da parede interno é visível, o aparelho pode usar uma segunda configuração armazenada para realizar a medição.

A figura 1 mostra o eco a partir do aço da lona da carcaça, medida a partir da banda de rodagem externa, em um pneu de automóvel com banda de aproximadamente 12,5 mm (0,5 pol.) de espessura. A medição foi realizada com o medidor 39DL PLUS e um transdutor M1036 (2,25 MHz). Neste caso, o eco é medido para o primeiro pico positivo.

Figura 1
 

A figura 2 mostra a medição da espessura total de um pneu de um veículo de construção com espessura aproximada de 171,5 mm usando um detector de defeitos EPOCH 650 no modo de transmissão direta com dois transdutores V601-RB de 500 kHz. A porta de medição foi posicionada para capturar a espessura da borracha, que é representada pelo pico próximo ao lado direito da tela.

Figura 2