[发明专利]轮胎超声波无损检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

 本发明涉及橡胶无损检测领域，特别涉及汽车轮胎无损检测领域。

背景技术

轮胎无损检测是轮胎翻新的重要步骤之一。轮胎翻新是指旧轮胎经局部修补、加工、重新贴覆胎面胶后再进行硫化，恢复其使用价值的一种工艺流程，是轮胎循环利用产业链中的重要环节。随着我国提出要建立“资源节约型、环境友好型、质量可靠型”的发展战略，废旧轮胎回收再利用已列入重点发展行业，轮胎翻新行业得到了较大的发展。最近几年，我国的翻胎生产呈逐年上升趋势，翻胎产量2000 年为 350 万条，2001 年增至 400 万条，2002 年增至 490 万条，2003 年增至 700 万条,2004 年增至 800 万条，2005年达到 920 万条，年增长速度高达 15％－25％，成为世界上翻胎增幅最大的国家。但相对于轮胎产量(2005 年新胎产量为 2.5 亿条）而言，我国的翻新轮胎产量较低，比国外先进水平低30%－40%。相信今后轮胎翻新这一废旧轮胎回收再利用最佳首选的举措，会有更大的发展前途。

目前国外常用的轮胎翻新无损检测技术包括电脉冲、电磁波、X光、超声和激光技术。

电脉冲技术通过发射具有穿透性的电子束，可检出轮胎微小的钉眼及裂纹，对轮胎中的杂质（铁钉）等也有反映，价格也相对便宜，约为 2－3 万美元，但用途单一，需和其他设备配合使用。轮胎中钢丝生锈、钢丝断裂和金属杂质对电磁波具有散射效应，电磁波技术通过检测这种散射效应来探测上述损伤，对轮胎中金属材料成分的变换敏感，对其他的损伤引起的变化不敏感，也需要和其他设备配合使用。 

X光技术是一种传统的无损检测技术，在许多领域都有应用。穿透式的X 射线对材料成分原子量、 密度敏感， 对轮胎钢丝帘线、 胎圈钢丝的损伤检测效果好，对帘布脱空、气泡等缺陷的检测效果一般，对欠硫、胶料混炼不均等缺陷则无法检测。近年来，轮胎 X 光检测设备有较大的改进，如采用全景 X 光发射管、数字式图像变送器大大提高了图像的成像质量。然而，X光检测设备存在需要屏蔽、价格昂贵和使用寿命短等问题。一台用于新胎检测的X光设备价格高达30万美元，面向轮胎翻新行业进行简化了的设备也依然需要 7－8 万美元，这种设备只能用于胎侧钢丝损伤的检测。

随着激光检测技术的进步，应用了错位散斑技术的激光轮胎检测设备已经在市场上出现。错位散斑技术将轮胎在两个不同状态下的空间干涉图相比较，从而得到所测部位典型蝴蝶状的相位干涉差图。如果轮胎内部有损伤，当外部环境条件(如压力、温度等)发生变化时，损伤所在部位会发生与其它部位所不同的体积变化，由于橡胶本身所具有的特性，这些体积变化会引起轮胎(内侧或外侧)表面出现微小的特征形变,人们由此可以推断所检测部位存在气泡、脱层及肩空等内部缺陷。目前，这样的激光检测设备的价格在 13－25 万美元之间，检测的损伤范围大，能够直观地显示出轮胎的内部缺陷，且易于判断。但这种设备需要获取轮胎不同状态下的空间干涉图，因此需要采取抽真空等方法对轮胎进行加载，比较加载前后的轮胎状态才能获取最终的检测结果，影响了检测速度，并增加了额外的安装和使用成本。虽然对胎体脱层的检测具有突出效果，但对轮胎内部的非金属杂质，如塑料、纤维等，图像显示不明显。

超声波对复合材料的界面、杂质敏感，因此是比较理想的轮胎翻新检测技术，能够检出帘布层脱空、带束层翘边、衬里脱空、裂纹、气泡、欠硫、钢丝生锈、帘线疲劳、松散和钢丝拉链式断裂等损伤和缺陷。超声波频率跨度大，不同频率的超声波表现出来的特性不同：低于50K HZ的超声波容易同周围的环境形成震荡并生成热量，因此，低频超声一般用于超声清洗和超声焊接；低频声波也能在空气中传播，因此低频声波也用于测距；高于500K HZ的超声波具有良好的穿透性，对被测物体内部结果的细微差别反应明显，但是超声波在空气中衰减很快，不利于在空气中传播，因此高频声波一般用于液体耦合的金属探伤。

现有的轮胎超声波无损检测设备都是以液体耦合的方式对轮胎进行检测的，这就是说，在轮胎检测的过程中必须借助液体耦合剂，在检测完成之后必须对轮胎进行烘干。这种方式使轮胎的超声波无损检测耗时长、工序繁杂、效率低、成本高，这就大大的限制了无损检测在轮胎检测中的实际应用。并且，现有的轮胎无损检测，仅能检测轮胎整体上是否存在毁损点，不能准确在轮胎上给毁损点准确定位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轮胎超声波无损检测装置及其检测方法，解决现有技术所存在的轮胎无损检测不方便、检测效率低的缺陷，并能够对检测到的毁损点准确定位。