氦氣檢測(cè)在鋁合金車輪行業(yè)的應(yīng)用

劉嘯宇　何更雷（保定市立中車輪制造有限公司，河北　保定　071000）

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氦氣檢測(cè)在鋁合金車輪行業(yè)的應(yīng)用

劉嘯宇何更雷
（保定市立中車輪制造有限公司，河北保定071000）

在傳統(tǒng)車輪行業(yè)中，一般采用鋼材來(lái)進(jìn)行鑄造，不僅消耗鋼材較多，在生產(chǎn)的過(guò)程中也會(huì)消耗大量能源，隨著能源價(jià)格的增長(zhǎng)，鋼車輪的成本也不斷上升。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋁合金被更加廣泛地應(yīng)用到車輪行業(yè)中，以其較低的重量、較好的外觀和較強(qiáng)的散熱性得到了行業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)同，也得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。但是，鋁合金車輪一般采用低壓鑄造技術(shù)，在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)難以用肉眼看出的砂眼，如果沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的氣密性檢測(cè)，就很容易出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，威脅汽車的行駛安全。當(dāng)前，氦氣氣密是應(yīng)用較為廣泛的漏氣檢測(cè)方法，我們應(yīng)對(duì)其進(jìn)行深入分析和探索。

一、鋁合金車輪的特點(diǎn)

汽車用鋁合金車輪以美國(guó)標(biāo)號(hào)A356.2鋁合金為原材料，其制作工藝分鑄造和鍛造兩種，具體來(lái)說(shuō)，鋁合金車輪有著如下四大特點(diǎn)：

1 使行駛的舒適性得到提升。吸收振動(dòng)和反彈力量是鋁合金車輪的金屬特性，通過(guò)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工之后，其尺寸精度較高，擺動(dòng)跳動(dòng)小、真圓度高，并且具有良好的平衡能力，使得汽車駕駛過(guò)程中的舒適度得到提升。

2 降低燃油造價(jià)。相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼車輪，鋁合金車輪的重量大大降低，減少了四個(gè)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，提升汽車的加速性，從而降低了對(duì)燃料的需求，有效降低油耗，進(jìn)一步提升了燃油的使用效率。

3 提升駕駛安全性。在汽車行駛的過(guò)程中，輪胎會(huì)與路面進(jìn)行摩擦，如果速度過(guò)快、溫度過(guò)高就有可能產(chǎn)生爆胎、制動(dòng)性能降低等現(xiàn)象，使駕駛過(guò)程中存在著安全隱患。相較于傳統(tǒng)的鋼車輪，鋁合金車輪的散熱系數(shù)是其兩到三倍，并且結(jié)合鋁合金車輪的結(jié)構(gòu)特性，能夠快速、便捷地將摩擦產(chǎn)生的熱量排放到空氣當(dāng)中，汽車就算長(zhǎng)時(shí)間行車，并連續(xù)剎車，也能夠使輪胎保持適當(dāng)?shù)臏囟?。這種較強(qiáng)的排熱性能夠使剎車系統(tǒng)和車輪的使用壽命得到延長(zhǎng)，更能夠降低爆胎的幾率，因此提升駕駛的安全性。

4 提升汽車整體美觀度。鋁合金車輪以其美觀大方、安全舒適等特點(diǎn)博得越來(lái)越多私家車主的青睞。

二、傳統(tǒng)鋁合金車輪漏氣檢驗(yàn)方法

一般情況下，檢測(cè)鋁合金車輪漏氣采用的介質(zhì)是水，通過(guò)外力將鋁合金車輪的內(nèi)側(cè)和外側(cè)密封起來(lái)，將車輪整體浸入水中，再向鋁合金車輪內(nèi)部注入空氣。由于鋁合金車輪是一個(gè)密閉的空間，空氣的進(jìn)入會(huì)使空間內(nèi)部的壓力升高，如果鋁合金車輪中有漏洞，氣體就會(huì)從漏洞中擠出來(lái)，在水中形成明顯的氣泡。這種方法一般稱為氣泡檢測(cè)法。當(dāng)前，我國(guó)很多鋁合金車輪生產(chǎn)企業(yè)都采用了這種方法，操作較為便捷且成本較低。但是這種方法有著明顯的缺點(diǎn)，由于整個(gè)檢測(cè)是在密閉的空間中進(jìn)行，如果產(chǎn)生壓力較大，會(huì)出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備和操作人員帶來(lái)人身財(cái)產(chǎn)傷害。并且，在檢測(cè)的過(guò)程中，為了獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，需要檢測(cè)人員不間斷地對(duì)水中的鋁合金車輪進(jìn)行觀測(cè)，使得檢測(cè)人員的雙眼過(guò)于疲勞，會(huì)忽略檢測(cè)過(guò)程中的微小氣泡，使檢測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確，如果將不合格產(chǎn)品投入到市場(chǎng)中、應(yīng)用在汽車上，將會(huì)給客戶造成很大的安全隱患。

三、氦氣檢測(cè)在鋁合金車輪行業(yè)中的應(yīng)用途徑

（一）氦氣檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)

1 氦氣測(cè)量精度較高。在室溫和大氣壓力下，氦是無(wú)色、無(wú)味的氣體，是人類發(fā)現(xiàn)臨界溫度最低的物質(zhì)。氦是單原子氣體，化學(xué)性質(zhì)不活潑。氦氣一般不生成化合物，在低壓放電管中受激發(fā)可形成He＋2、HeH等離子及分子，廣泛應(yīng)用于軍工、科研、石化、制冷、醫(yī)療、半導(dǎo)體、管道檢漏、超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、金屬制造、深海潛水、高精度焊接、光電子產(chǎn)品生產(chǎn)等。由于氦氣是惰性氣體，因此不會(huì)腐蝕設(shè)備。應(yīng)用氦氣質(zhì)譜檢測(cè)儀，能夠?qū)z測(cè)合格及不合格的鋁合金車輪自動(dòng)區(qū)分到不同的地方，使輪胎的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)降低，防止微小漏氣造成的安全隱患。

2 降低人工成本。由于氦氣氣密檢測(cè)設(shè)備是全自動(dòng)操作設(shè)備，既不需要人工搬運(yùn)鋁合金車輪，也不需要操作人員目不轉(zhuǎn)睛地觀察，全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，使得人工成本得到降低。

3 大大提升檢測(cè)效率。正常情況下，每班次能夠檢測(cè)鋁合金車輪1300只，每年就可以檢測(cè)140多萬(wàn)只鋁合金車輪，而傳統(tǒng)的氣泡檢測(cè)設(shè)備每班次只能檢測(cè)300只，每年檢測(cè)30多萬(wàn)只。由此可見(jiàn)，應(yīng)用氦氣檢測(cè)方法，能夠使檢測(cè)效率得到大大提升。

（二）氦氣檢測(cè)的基本步驟

首先，將被檢測(cè)的鋁合金車輪通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行軌道送入到規(guī)定位置，將鋁合金車輪進(jìn)行中心定位，車輪由升降旋轉(zhuǎn)機(jī)械手抓取到檢測(cè)平臺(tái)上，等待檢測(cè)。然后，檢測(cè)平臺(tái)檢測(cè)到有工件時(shí)，密封罩就會(huì)自動(dòng)合攏；密封罩降到最底時(shí)，密封罩上面的增壓缸就會(huì)得到信號(hào)，密封罩內(nèi)部有一個(gè)帶角度的橡膠墊就會(huì)在增壓缸的作用下進(jìn)行下降對(duì)輪轂上部及下部進(jìn)行密封。增壓缸的壓力必須達(dá)到280kg～300kg才能保證密封墊能夠有效密封。在真空泵的抽力作用下，連接真空泵的單向閥就會(huì)得到信號(hào)自動(dòng)打開(kāi)實(shí)施抽內(nèi)外腔真空。輪轂內(nèi)外部抽真空值達(dá)到0.12mbar，然后關(guān)閉單向閥。當(dāng)真空度達(dá)到設(shè)備設(shè)定值時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)設(shè)備就會(huì)自動(dòng)通 過(guò)壓力閥向輪轂外腔輸入測(cè)試氣體，在測(cè)試氣體中氦氣占測(cè)試氣體的10%～12%，測(cè)試壓力在2500 mbar ～3000mbar。 測(cè)試氣體在密封的真空室內(nèi)保壓6s左右，連接質(zhì)譜撿漏分析儀的單向閥就會(huì)打開(kāi)，如果鋁合金輪轂有漏孔，氦氣分子就會(huì)通過(guò)輪轂上的漏孔經(jīng)單向閥進(jìn)入質(zhì)譜撿漏分析儀中進(jìn)行分析，單向閥打開(kāi)一定時(shí)間后就會(huì)進(jìn)行關(guān)閉，防止空氣進(jìn)入質(zhì)譜撿漏分析儀，對(duì)質(zhì)譜撿漏分析儀造成損壞。最后，系統(tǒng)根據(jù)質(zhì)譜檢測(cè)漏洞分析儀器的數(shù)值與設(shè)備設(shè)定值的比較，來(lái)判斷鋁合金車輪是否符合應(yīng)用的基本質(zhì)量要求，并自動(dòng)將合格與不合格的輪胎進(jìn)行區(qū)分，放置到不同的周轉(zhuǎn)料道中。再測(cè)試完成之后，回收泵會(huì)將多余的檢測(cè)氣體進(jìn)行回收，完成整個(gè)檢測(cè)的全過(guò)程。

結(jié)語(yǔ)

從上文的分析中我們可以看出，隨著氦氣檢測(cè)在鋁合金車輪行業(yè)的逐步推廣，其優(yōu)點(diǎn)和好處也越來(lái)越得到認(rèn)可，不斷探索氦氣檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)和方法，從而使其在鋁合金車輪行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]韓國(guó)利，馬力.保護(hù)氣體在鋁及鋁合金焊接中的應(yīng)用[J].中國(guó)化工裝備，2004 （04）：30-33.