虹科分享|橡膠行業(yè)非接觸無損檢測技術(shù)——光熱紅外

橡膠（Rubber）是指具有可逆形變的高彈性聚合物材料，在室溫下富有彈性，在很小的外力作用下能產(chǎn)生較大形變，除去外力后能恢復(fù)原狀。橡膠可分為天然橡膠與合成橡膠。天然橡膠主要來源于三葉橡膠樹，當(dāng)這種橡膠樹的表皮被割開時(shí)，就會流出乳白色的汁液，稱為膠乳，膠乳經(jīng)凝聚、洗滌、成型、干燥即得天然橡膠。合成橡膠是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（單體）可以合成出不同種類的橡膠，雖然性能與天然橡膠有差異，但其低成本、易制造的優(yōu)勢，使其在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

橡膠行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一。它廣泛應(yīng)用在汽車、石油化工、采礦、電力、工程機(jī)械、建筑、鐵路和軌道交通、冶金、紡織、家電、航空航天、國防軍工、船舶及海洋工程等行業(yè)領(lǐng)域。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入快速發(fā)展軌道，主機(jī)裝備行業(yè)國產(chǎn)化進(jìn)程的加快，橡膠制品的市場需求也將穩(wěn)步擴(kuò)大。

汽車行業(yè)離不開各類橡膠配件，包括常見的汽車雨刮、車頂天窗及導(dǎo)軌、密封條等。由于橡膠制品在使用或存放時(shí)，外界的環(huán)境溫度、灰塵、鹽霧、雨水等因素都會嚴(yán)重影響多個(gè)汽車零部件的摩擦系數(shù)、安全性能、降噪及防磨損特性等。因此，生產(chǎn)廠家們需要在橡膠基材上噴涂潤滑劑、聚氨酯、有機(jī)硅等涂層，從而賦予足夠的保護(hù)和功能，有效提高零部件抗磨和降噪能力。延長使用壽命。而這些功能的實(shí)現(xiàn)，需要生產(chǎn)過程對涂層實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的厚度質(zhì)量控制。

常規(guī)的橡膠涂層厚度檢測方法包括接觸式與破壞性的方法，以及放射性的射線測厚法。需要注意的是，接觸式的測量方法不易于自動化檢測，通常需要人工手持儀器進(jìn)行測量，不能滿足工業(yè)自動化的要求；破壞性的測厚方法則消耗了樣品，造成人力與材料的浪費(fèi)；射線測厚雖然是非接觸式，但是其源的放射性會對操作人員造成傷害，并且測量的結(jié)果是基底與涂層的總厚度，對于涂層厚度的測量結(jié)果并不是那么直觀。

因此，橡膠行業(yè)需要一種測厚技術(shù)，能夠無損非接觸式地測量涂層厚度，適配工業(yè)的高度自動化以及防爆安全區(qū)的要求，并且能夠適配多種涂層種類與涂層狀態(tài)，直接測量得到涂層的厚度。虹科針對橡膠行業(yè)的涂層測厚需求，提出了基于光熱效應(yīng)的PS涂層測厚儀。

基于光熱原理的涂層測厚技術(shù)

光熱涂層測量法是一種基于熱波的非接觸和非破壞性的油漆涂層厚度測定，其測量原理被稱為光熱效應(yīng)。光熱效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)至今已經(jīng)有100多年的歷史了，它指的是材料可以吸收光輻射并將其轉(zhuǎn)化為熱量的效果。

光熱紅外法的原理如下：

1.利用調(diào)制后的激光/LED脈沖對涂層表層進(jìn)行加熱只是加熱1°~2°(對涂層不會有任何傷害和影響)，然后產(chǎn)生的熱量向涂層內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散。

2.當(dāng)?shù)竭_(dá)涂層和基材的分界面時(shí)，熱輻射會反射，從而被測量頭中的傳感器探測到。

3.這個(gè)特征時(shí)間取決于涂層的散熱效率，利用紅外探測器探測紅外熱輻射（相移）的信號就可以獲得涂層的厚度信息。

在設(shè)備中需要一個(gè)紅外光源，比如激光或者LED，其次需要一個(gè)紅外傳感器進(jìn)行探測，這些結(jié)構(gòu)都可以集成到一個(gè)單體的測量探頭中。

這種方法由于表征涂層厚度（或其他參數(shù)）的不是信號幅度而是信號相位，即輻射熱波相對于激發(fā)光波的時(shí)間偏移，因此這種測量方式對測量距離或探測角度的變化不敏感。對于曲面、粗糙表面以及濕膜，光熱紅外測厚技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的厚度測量，而不受涂層表面狀態(tài)的影響。這也是光熱紅外測厚方法相較于其他非接觸測厚方法的最大優(yōu)勢。

光熱測厚法最適合測量多種基底上的有機(jī)涂層厚度，包括金屬、塑料、橡膠以及多種復(fù)合材料基底。當(dāng)然需要考慮激光紅外光源對非金屬基底的潛在損傷，而這一點(diǎn)通過使用LED紅外光源可以簡單解決。

橡膠行業(yè)涂層測厚技術(shù)

虹科基于光熱測厚原理，提供應(yīng)用于橡膠行業(yè)的涂層測厚方案——PS燈涂層測厚儀。

PS燈涂層測厚儀采用 650nm的 LED光源，對眼睛安全，可以在沒有大量保護(hù)措施的情況下操作，這允許零件的最大吞吐量。LED光源在測厚過程中能夠避免對塑料、復(fù)合材料等基底的燃燒損傷，因此特別適用于塑料、復(fù)合材料基底的有機(jī)涂層測量，比如汽車行業(yè)中橡膠零部件的涂層檢測。

在實(shí)際生產(chǎn)車間中，單體結(jié)構(gòu)的PS燈涂層測厚儀能夠通過定位支架簡單安裝在產(chǎn)線的各個(gè)位置，適合各類生產(chǎn)環(huán)境；抗干擾能力強(qiáng)，移動的橡膠制品不會影響厚度測量的結(jié)果，測厚儀不受震動、角度、距離的影響；對同樣的基材和材料只要一次校準(zhǔn)，校準(zhǔn)信息可轉(zhuǎn)移到別的設(shè)備上或別的測量位置，可自動儲存測量數(shù)據(jù)。因此，對于橡膠生產(chǎn)車間的多種涂層，只需要提前做好校準(zhǔn)，在檢測時(shí)只需要選擇對應(yīng)涂層的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測厚，無需其他復(fù)雜的調(diào)制步驟或更換儀器。

虹科PS燈涂層測厚儀應(yīng)用于橡膠行業(yè)實(shí)景

目前，橡膠行業(yè)的領(lǐng)頭企業(yè)，比如海達(dá)、薩固密已經(jīng)在工廠中使用虹科PS燈涂層測厚儀來測量各類橡膠制品，特別是橡膠密封件的涂層厚度。

現(xiàn)階段，隨著汽車行業(yè)的變革，橡膠行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向在于：挖掘適合新能源汽車用高彈性、低壓變的橡膠密封材料及制品，滿足新能源汽車防護(hù)等級要求以及耐電池電解液、防火阻燃等性能需求；研發(fā)減震降噪性能優(yōu)越的減震降噪橡膠制品，滿足燃油車及電動汽車不斷提升的減震降噪需求，同時(shí)滿足耐久性能需求。

虹科提供高精度與高穩(wěn)定性的PS光熱涂層測厚設(shè)備，為橡膠行業(yè)，特別是橡膠密封件與橡膠減震制品提供無損的涂層質(zhì)量控制，保證橡膠制品的功能與質(zhì)量。

審核編輯黃宇