鋁合金車輪氦氣氣密性檢測的開發(fā)與應用

段素娟 徐連弟

摘要：隨著汽車整車水平的發(fā)展，汽車車輪的配置逐漸向鋁合金車輪轉(zhuǎn)變，如果車輪在行駛中發(fā)生漏氣，將會導致嚴重的后果。文章重點分析鋁合金車輪氦氣氣密性檢測的開發(fā)與應用。

關鍵詞：鋁合金車輪;氦氣;氣密性檢測;開發(fā);應用

1.立項背景

隨著汽車整車水平的發(fā)展，汽車車輪的配置逐漸向鋁合金車輪轉(zhuǎn)變，如果車輪在行駛中發(fā)生漏氣，將會導致嚴重的后果。國內(nèi)外鋁合金車輪氣密性檢測大多采用的是人工操作水箱式壓力機，工人勞動強度大，效率低。這就需要開發(fā)新的檢測工藝，提高檢測效率，增大檢測頻率，提高產(chǎn)品品質(zhì)，車輪氦氣試漏機氣密性檢測技術(shù)適應了公司的發(fā)展要求。

2.總體研發(fā)思路

我司決定自主研發(fā)可以連續(xù)完成氣密性自動檢測，并區(qū)分合格品與不合格品檢測線。

（1）檢測能力：單工位檢測，各種尺寸規(guī)格的車輪能混線檢測，密封壓盤不受車輪尺寸的大小和形狀限制。

（2）檢測節(jié)拍：在18S～20S以內(nèi);

（3）采用混合氣體檢測，氦氣濃度為5%～20%，氦氣回收率在95%以上;

（4）根據(jù)PPL法滲漏測試，充入測試氣體，采用質(zhì)譜儀分析自動檢測泄漏率，設備自動辨別合格品與不合格品，泄漏率由數(shù)字量顯示，檢測數(shù)據(jù)自動保存;

（5）人工上下料、取放氣門孔塞，其余動作由設備自動程序來控制;

（6）設備系統(tǒng)內(nèi)安裝有標準泄漏率檢測模塊，開機或定時自動校準設備檢測的靈敏度。

3.技術(shù)方案

鋁合金車輪氦氣密性檢測線通過自動傳送軌道裝置、旋轉(zhuǎn)手臂將車輪自動運送到真空檢測艙內(nèi)，自動封閉真空倉，由高真空渦輪分子泵裝置分別將車輪內(nèi)部、外部抽為真空，由氦氣供應裝置對輪輞外部自動灌入氦氣，直到壓差平衡停止充氣，通過氣體質(zhì)譜儀對氦氣從車輪外側(cè)泄漏到車輪內(nèi)部的可能性進行測量，并自動分析，將檢測數(shù)據(jù)自動保存，操作人員直接可以從操作面板上讀數(shù)，檢測完畢，通過氦氣回收裝置抽空車輪外部的氦氣，氦氣室與真空室同時泄壓，旋轉(zhuǎn)手臂將檢測完的車輪轉(zhuǎn)到傳送軌道上，設備自動判定合格產(chǎn)品與報廢產(chǎn)品，合格產(chǎn)品和報廢產(chǎn)品分別從合格或者報廢軌道運出，設備自動循環(huán)下一車輪的檢測。

4.項目開發(fā)流程

4.1開發(fā)流程

制定設計任務書→收集設計用資料→設計機械部分→設計控制部分→設計制造→安裝調(diào)試→試運行→量產(chǎn)。

4.2具體開發(fā)方案

（1）設備分析

●傳送導向單元

●質(zhì)譜儀自動檢測單元

●工件真空檢測倉單元

●氦氣供應與回收系統(tǒng)單元

（2）輪輞泄漏量標準值換算

①基本要求 - 整個輪子總成的滲漏率：

整個輪子總成在容積V = 25L，大氣壓力P（ 0.1MPa ），和0.3MPa輪胎內(nèi)壓（絕對壓力）下，180天內(nèi)最大允許壓降 △P ? 0.02MPa。

泄漏量 Q = （△P/P）*（V/△T）=（0.02/0.1）*（25000/180） = 27.8 毫升/天

= 1.16毫升/小時

= 0.019 毫升/分

②輪輞氣密檢測要求 - 未噴漆輪輞的泄漏量：

對應一個輪胎內(nèi)壓為0.3MPa， 和一個輪子內(nèi)壓為0.1MPa，最大允許滲漏率為 3.2 × 10-5Pa ×m3/s。（空氣;T=20oC）

泄漏量 Q = （△P/P）*（V/△T）=（3.2X10-5/0.1X106）*（1X106/1） = 3.2 X 10-4 毫升/秒

= 0.019毫升/分

= 27.8毫升/天

③基礎測試條件：

輪胎內(nèi)側(cè)壓為0.3MPa， 輪子內(nèi)側(cè)壓為0.1MPa ，空氣，T = 20oC

④強化測試條件：

輪胎內(nèi)側(cè)壓：可增壓，使 測試壓差 > 0.2 Mpa

輪子內(nèi)側(cè)壓：可減壓，使 測試壓差 > 0.2 Mpa

檢測氣體：空氣，氦氣

4.3泄漏臨界值與檢測壓差的關系曲線

泄漏檢測臨界值與檢測壓差關系曲線如下：

4.4實驗驗證

經(jīng)過試驗驗證，使用氦氣氣密性檢測技術(shù)的檢測結(jié)果和使用水箱式加壓檢驗方法的結(jié)果完全一致，根據(jù)臨界狀態(tài)設定了泄漏率的標準值，完全符合客戶的使用要求。

5.關鍵技術(shù)及創(chuàng)新

（1）實現(xiàn)設備自動辨別合格品/廢品，泄漏率有數(shù)字量顯示，檢測數(shù)據(jù)自動保存。

（2）靈敏度高，檢測節(jié)拍18s-20s，自帶校正系統(tǒng)。

（3）實現(xiàn)連續(xù)批量生產(chǎn)，單臺漏機檢測設備的年檢測量達到200萬只/年。

（4）輪輞內(nèi)外部抽真空后，外部充入測試氣體，質(zhì)譜儀檢測車輪內(nèi)側(cè)的泄漏率。

（5）氦氣回收率高達95%以上。

6.總結(jié)

（1）技術(shù)成果及應用前景。車輪氦氣氣密性檢測技術(shù)為車輪氣密性檢測提供了新途徑，是車輪行業(yè)發(fā)展上的里程碑，能夠達到國外同行業(yè)的先進水平，進一步提升我國汽車制造業(yè)的品質(zhì)。該技術(shù)設計新穎，能夠促進國內(nèi)同類技術(shù)的研發(fā)，且可以和國內(nèi)外大型汽車廠進行配套生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)，節(jié)省人工成本，提高了企業(yè)的競爭力，實現(xiàn)了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

（2）存在的不足及有待完善的地方。雖然我們處于同行業(yè)領先水平，但是面對全球一體化的格局，我們必須進一步加快產(chǎn)品研發(fā)速度。后期我們將考慮提高檢測效率和檢測精度穩(wěn)定性，減少設備故障率，節(jié)約人工成本，進而創(chuàng)造出更大的企業(yè)和社會效益。

作者簡介：

段素娟（1973—）女，漢族，河北人，工程師 ，畢業(yè)于河北經(jīng)貿(mào)大學機電一體化專業(yè)，主要從事鋁合金車輪工程技術(shù)工作。