鋁合金缸蓋零部件差壓泄漏檢測系統(tǒng)研究

肖　榕

（東風本田發(fā)動機有限公司，廣東廣州510700）

汽車發(fā)動機鋁合金缸體、缸蓋等箱體類零件的內腔進氣通道、冷卻水循環(huán)道或油道一般都有氣密性要求，必須對每一件成品或半成品進行氣密性檢測[1]。

以前的測漏方法是將被測物浸在水中，向被測物充入規(guī)定壓力的空氣或特殊氣體，目視觀察水泡漏出的數量進行判斷，但這種方法不僅效率低，且容易漏檢，同時被測物上的水影響生產。隨著電子技術的進步，出現了各種傳感器，在現代化生產中大量采用，可以大幅提高效率和工序品質穩(wěn)定性。

1　泄漏檢測技術發(fā)展現狀

國外的泄漏檢測設備是依據氣體流量公式發(fā)展而來的氣密性檢測方法。根據檢測量與泄漏量相關的數據，如壓差、壓力、彈性波等，將這些相關量轉換為相應的泄漏量。這種檢測方法檢測精度高、受主觀因素影響小，并且易于實現自動控制，能夠較大程度的提高檢測效率[2]。

2　幾種不同的氣密性檢測方法及特點

2.1　氣密性檢測方法差異對比說明

根據檢測原理的不同，氣體泄漏檢測可以分：水檢法、流量法、壓力法、差壓法等。為了提高審查效率，選擇正確的檢測方法可以達到節(jié)約成本的目的。以下是差異對比。

表1　各檢測方法的差異對比

2.2　差壓檢測法說明

差壓法是向準備好無泄漏的標準品與被測物品同時通入調壓后的空氣，測量其內部壓力變化（即被測物與標準品之間的差壓）。從而檢測出是否有泄漏的測試方式。

差壓檢測以其高精度、低成本和易操作在汽車領域得到了廣泛的應用，但對于大泄漏并不適用。

3　東本發(fā)動機缸蓋零件泄漏檢測分析

鑄造零部件泄漏檢測過程中采用的是COSMO公司的LS-1842測漏儀。根據缸蓋零部件的特點，檢測方法采用差壓檢測法。

圖1　缸蓋泄漏檢測系統(tǒng)

3.1　系統(tǒng)組成結構

LS-1842測漏儀的系統(tǒng)結構見圖1。

主要由以下部件組成：氣動閥、比例壓力調節(jié)閥、氣動閥及泄漏測試控制單元和差壓傳感器。

3.2　LS-1842的工作過程

LS-1842的工作原理（如圖2），當夾具密封工件后，會向PLC控制器發(fā)送起動信號，此時氣動閥打開，氣源向被測物和標準品加壓，當壓力達到規(guī)定的測試壓力時，停止加壓，導通被測物與標準間之間的空氣，通過差壓傳感器（DPS）測出兩者之間的壓力差ΔP，計算出工件的泄漏值及泄漏比率，之后與標準值進行比較，判斷工件是否合格。

圖2　缸蓋泄漏檢測工作原理

式中ΔVL——泄漏量（ml）；Ve——等效內容積（ml）；ΔP——差壓（Pa）。

3.3　缸蓋泄漏檢測參數說明

現生產使用的LS-1842內有2套用于不同體積的缸蓋泄漏檢測程序。現對缸蓋的泄漏參數進行說明（見表1）。

表1　缸蓋泄漏檢測參數

3.3.1檢測壓力設定

通常檢測壓力大小是依據工件實際工況條件來確定，根據工件的使用壓力和內部工作介質的粘度，通過公式換算來計算出所需壓縮空氣的檢測壓力，理論換算公式如下：

Q0/Qa=μaP0/μ0Pa

式中Q0——介質泄漏量（ml/min）；

Qa——空氣泄漏量（ml/min）；

μa——空氣動力粘性系數；

圖3　工序A壓檢密封示意圖

圖4　工序B壓檢密封示意圖

μ0——介質動力粘性系數；

P0——介質實際使用壓力（Pa）；

Pa——檢測壓力（Pa）。

泄漏率與檢測壓力一般為正比關系，工件疏松度高時比值大，疏松度小時比值變小。但檢測壓力不能過高，高的檢測壓力會導致溫度波動明顯，所需平衡時間會延長，降低檢測效率。因此在工況壓力較大的條件下工作的部件，需換算到低壓狀態(tài)的泄漏率。

3.3.2檢測時間

在工件檢測的過程中，檢測結果的影響因素有：充氣時間、等壓時間和檢出時間，如果出現檢測時間過長或過短的情況，會造成工件誤判。

3.3.3泄漏范圍確定

根據以下公式進行工件泄漏計算，測量在差壓傳感器檢測結束與開始的壓力差，也就是工件泄漏量，與設定目標進行比較之后，進而判定工件是否合格。

式中ΔP——差壓（Pa）；

Q——泄漏量（ml/min）；

Ve——等效內容積（ml）；

T——檢出時間（s）。

4　影響氣密性檢測精度的因素[3]

4.1　檢測溫度的影響

檢測行程中，一旦密閉容器中空氣的溫度發(fā)生變化，根據Charle法則，回路中的空氣會發(fā)生壓力變化，導致測試誤差。

被測零件側回路氣溫變化與壓差的關系：

式中ΔPt——由溫度引起的壓差變化（Pa），在完

全真空狀況下，ΔPt=0；

t——平均空氣溫度（℃）；

P——測試壓-大氣壓為零值（kPa）；

Δt——溫度變化（℃）。

4.2　檢測容積的影響

在泄漏測試的檢出過程中，一旦被測物側或標準容積側空氣回路的容積變化，就會產生壓差導致測量有誤差。一般發(fā)生在被測物體夾緊時，密封圈和工件發(fā)生變形，應注意密封圈的設計，防止微小變形的產生。

容積變化和壓差的關系：容積變化和流量的關系(公式變換求得)：

式中ΔPv——容積變化產生的壓差（Pa）；

ΔV——容積變化量（mL）；

Ve——等效內容積（mL）；

P——測試壓（kPa）；

T——檢出時間（s）。

5　氣密性檢測技術發(fā)展趨勢

目前東風本田發(fā)動機采用的是將氣密性檢測技術和水檢方法結合在一起的整體式壓檢泄漏檢測設備。 首先進行工件的氣密性檢測，如果泄漏量在標準范圍內，則工件合格，刻印壓檢標記后流向下工序；如果工件的泄漏量超出標準值，則將工件連同壓檢夾具一起整體沉入水箱中進行泄漏位置確認。再將泄漏位置統(tǒng)計后作為鑄件改善的數據基礎。

近年來,氣密性檢測技術得到了飛速的發(fā)展。稀有氣體質譜檢測、超聲波定向檢測、以及紅外線熱成像技術等，得到了廣泛的重視。目前這些技術都還在研究開發(fā)階段，相信不遠的將來就能運用到生產中。

6　結束語

將來人們對產品品質的要求會更加苛刻，而隨著電子和傳感技術的飛速發(fā)展，泄漏檢測技術的發(fā)展將迎來新的發(fā)展契機。未來的氣密性檢測技術將向高精度、高效率、智能化的方向發(fā)展。

參考文獻：

[1] 王正勇.鋁合金零件氣密性檢測設備的設計[J].金屬加工,2010(21):64-66.

[2]彭光正,紀春華,葛楠,等.氣密性檢測技術現狀及發(fā)展趨勢[J].機床與液壓,2008,36(11):172-174.

[3] 王勇,馬凱.氣密性檢測技術在發(fā)動機生產過程中的應用[J].生產現場,2009(7):4-10.