減速器殼氣密檢測技術(shù)的探討

賴祥華，高飛，郝峰，陳喜東，解曉斌，王遠(yuǎn)新

減速器殼氣密檢測技術(shù)的探討

賴祥華，高飛，郝峰，陳喜東，解曉斌，王遠(yuǎn)新

（四川建安工業(yè)有限責(zé)任公司，四川 雅安 625000）

減速器殼是汽車后橋重要的零部件，該零件為鑄造件，無法避免鑄造零件產(chǎn)生的氣孔和沙眼，問題件一旦漏檢或錯檢，泄漏出去會直接導(dǎo)致汽車后橋漏油，重則車毀人亡。在大批量生產(chǎn)中，不僅要追求高生產(chǎn)效率，還得采用有效檢測措施。它能有效檢測出漏氣件，杜絕零件漏油和安全隱患的產(chǎn)生。近年來眾多企業(yè)對類減速器殼采用水式或刷泡沫試劑檢測，通過肉眼觀測，檢查是否漏氣。文章結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和使用情況，對減速器殼干式氣密檢測進(jìn)行探討。

減速器殼；泡沫試劑；泄漏量；聚氨酯材料；丁晴橡膠

1 減速器殼氣密采用水式或刷泡沫試劑檢測氣密

減速器殼氣密采用水式和刷泡沫試劑檢測，密封均采用橡膠墊封堵，壓緊力偏大，使橡膠墊變形后密封，該方式使橡膠墊壽命周期短，不易封堵；零件有微小氣孔，水式檢測和刷泡沫試劑檢測，這需要人為的進(jìn)行判斷，會有誤判發(fā)生，不易檢測出來，即使有微小氣泡產(chǎn)生，或零件背面有氣泡產(chǎn)生，通過肉眼也很難發(fā)現(xiàn)。且水式或刷泡沫試劑檢測，需增加工序吹干工件或清洗泡沫試劑；采用該種工藝方式檢測，單臺裝置必須配置一名檢測人員，人工成本高。以上原因會導(dǎo)致氣密檢測漏檢、錯檢的發(fā)生，且成本居高不下，不符合批量、高效、精確檢測模式。

2 減速器殼干式氣密檢測的必要性和難點(diǎn)

由于減速器殼為鑄造零件，在汽車零部件中的使用要求，必須100%進(jìn)行氣密檢測。該零件氣密檢測有兩個難點(diǎn)：其一，該零件形狀復(fù)雜，機(jī)加工后盤部孔與密封外圓距離小，且上密封孔口壁厚小，近乎刀口，無法避免磕碰傷，導(dǎo)致密封性差（零件圖見附件）。其二，零件有微小漏氣孔，不一定漏油，氣密檢測值的確定至關(guān)重要，泄漏量取值偏小，檢測用時長，效率偏低，泄漏量取值偏大，將出現(xiàn)錯檢現(xiàn)場。零件見如圖1所示。

圖1 減速器殼

3 減速器殼干式檢測方案

減速器殼干式檢測需特別強(qiáng)調(diào)做好機(jī)體的剛性和強(qiáng)度，精細(xì)化研究密封件，密封需可靠保障，不允許有泄漏點(diǎn)，精確計(jì)算檢測泄漏值，按程序控制檢測，不合格件報警剔除。

3.1 減速器殼干式檢測機(jī)體及密封方案

干式檢測機(jī)體整體采用立式結(jié)構(gòu)，矩形方管焊接式框架，底座采用槽鋼焊接即可，整體剛性及強(qiáng)度需要增強(qiáng)，保證裝置整體框架滿足使用要求。密封定位方案以工件機(jī)加面外止口、法蘭盤面及盤面10孔任意一銷孔進(jìn)行定位。壓緊工件采用均布帶彈簧的壓桿夾緊工件的定位法蘭盤背面，避免因零件盤厚不均或壓桿長度不一致，導(dǎo)致盤面受力異常。

3.2 密封方面

減速器殼法蘭面因外圓止口與盤部孔距離較近，在夾具定位面設(shè)計(jì)增加“O”型線性密封圈密封，該密封圈結(jié)構(gòu)緊湊，富有彈性和回彈性，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，包括擴(kuò)張強(qiáng)度、伸長率和抗撕裂強(qiáng)度；性能需穩(wěn)定，在介質(zhì)中不易溶漲，熱收縮效應(yīng)??；制造簡單，拆裝方便，成本低廉。“O”型圈的壓縮量控制在線徑的25%，從而避免壓縮過度，保證機(jī)械強(qiáng)度，延長密封件使用壽命。

圖2 O型圈安裝方式

工件的上端密封采用開模件聚氨酯材料或丁晴橡膠密封零件小端內(nèi)孔，密封圈回彈力好，耐用。該漲緊式內(nèi)孔密封機(jī)構(gòu)有芯軸、密封環(huán)、西三外套筒、彈性件、卡簧、銷子組成；動力源為氣缸，氣缸固定在上端滑移板上，通過伸縮桿通過螺紋連接推動主軸桿移動，通過氣缸伸縮桿移動，將帶密封環(huán)的伸縮機(jī)構(gòu)伸入檢測件孔內(nèi)，限位套筒一面與待測工件的上平整端面接觸，氣缸桿繼續(xù)下移，帶有錐度的彈性漲膽漲開，漲膽外的錐度橡膠密封圈密封工件。氣缸配置獨(dú)立調(diào)壓閥穩(wěn)壓，預(yù)調(diào)壓力0.4 MPa，確保封堵力不受現(xiàn)場氣源壓力波動影響。

圖3 漲緊式密封機(jī)構(gòu)

3.3 夾具體方面

夾具體上的工件定位銷及定位面需耐磨，零件淬火處理硬度適中，防止其淬裂，夾具體設(shè)計(jì)需要進(jìn)行減重處理，設(shè)計(jì)時考慮增加填充物，以減少充氣時間，拆裝方便。推動下端夾具往復(fù)運(yùn)行的氣缸支腳不少于8個，增加其壓緊剛性和強(qiáng)度，滿足運(yùn)行時不至于氣缸產(chǎn)生松動。導(dǎo)向立柱需要增加伸縮性的防塵防護(hù)罩，同時增加自動加注潤滑油機(jī)及配套的帶液冷的小型液壓站。裝置壓緊工件的壓桿、上密封及下夾緊機(jī)構(gòu)均固定在一塊伸縮板上，換產(chǎn)時只需更換整體伸縮板夾具即可，以實(shí)現(xiàn)多品種的柔性化檢測，達(dá)到裝置多品種快速換產(chǎn)。

3.4 泄漏量的確定

測試主機(jī)可以以Pa、Pa/s壓力單位顯示泄漏情況，當(dāng)儀器用流量形式顯示泄漏情況時﹐儀器內(nèi)部用下列公式進(jìn)行計(jì)算：

（cm3/min）= 0.0006··Δ() （1）

其中，為泄漏流量，單位：cm3/min；為測試零件的容積（含測試管路），單位：cm3；Δ()為工件泄露壓降，單位：Pa/s。

工件腔體內(nèi)工作狀態(tài)使用的是潤滑油，采用空氣進(jìn)行測試工件，檢測和使用介質(zhì)不同，即泄漏量大小也不一樣。確定泄漏率規(guī)范的目的是確定合格不集散可以達(dá)到的最大容許泄漏值，并且仍能滿足工件使用要求。是否會泄漏與檢測介質(zhì)通過的孔徑最小的開口有關(guān)，與通過的開口路徑長度有關(guān)，與通過孔徑表面粗糙度有關(guān)，與使用的介質(zhì)粘度有關(guān)，與使用環(huán)境的壓力有關(guān)。

流量(ccm)、孔徑（mm）、路徑長度（mm）、流體粘度（厘泊）、壓力（bar）的計(jì)算公式如下：

檢測件實(shí)際泄漏量的確定，是根據(jù)上述理論計(jì)算工作狀態(tài)使用潤滑油的最小滲油量，理論計(jì)算泄漏量的孔徑，按理論孔徑加工泄漏孔隙，將加工后的工件安裝在實(shí)際要求的使用環(huán)境下，即實(shí)際使用的潤滑油，不同工況的溫度環(huán)境，不同溫度的密封腔體壓力下，在特定路況的條件下，通過長時間的路試試驗(yàn)，觀察零件滲油情況，取孔隙大小不同的工件，按上述路試進(jìn)行試驗(yàn)，確定選擇最大微小孔隙，且未滲油件作為標(biāo)件，該標(biāo)件即作為氣體為介質(zhì)，干式氣密檢測的標(biāo)準(zhǔn)件，以此確定零件檢測的泄漏量或壓差。

氣路原理如圖4所示。

圖4 氣路原理圖

F.R.L為氣源減壓過濾器組件，V1、V2、V3、V4為氣控閥，用于氣路通斷及切換，V5、V6為手動閥，用于儀器自檢或單端測試使用，Pg為壓力傳感器，Pd為差壓傳感器，MS為消音器。首先將V1、V3、V4打開，V2關(guān)閉，從氣源端向標(biāo)準(zhǔn)端與被測端同時抽走相同壓力的壓縮空氣。其次將V1關(guān)閉，V3、V4保持打開，此時被測端與標(biāo)準(zhǔn)端像是一只密閉容器，這個密閉容器內(nèi)的氣體經(jīng)過一段時間的平衡后，關(guān)閉V3與V4，此時的被測端與標(biāo)準(zhǔn)端被分隔成兩個獨(dú)立的氣室，兩個獨(dú)立的氣室內(nèi)氣體在經(jīng)過一段時間的平衡后，差壓傳感器也將進(jìn)入平衡狀態(tài)，接下來進(jìn)入檢測階段它是對被測端與標(biāo)準(zhǔn)端兩端壓力進(jìn)行比較，并給出相應(yīng)的差壓值及合格與不合格信號。

3.5 檢測件狀態(tài)

有的廠家目前只在總成類的零部件上進(jìn)行試漏檢測，而忽視機(jī)加工完成后的檢測，這樣的工藝安排也是不科學(xué)的，在機(jī)加工完成后，殼體類的零件必然有泄漏件的存在，如果此不合格的殼體類零件組裝到總成上，在總成檢測時肯定不合格，造成了組裝工時和材料浪費(fèi)，因此最佳的檢測是在各個零件加工完成后就進(jìn)行試漏檢測。

3.6 裝置測試原理、過程

整個過程分為定位封堵、充氣、平衡、測量、排氣5個階段。定位封堵主要是按設(shè)計(jì)要求將零件放置到位，避免零件尖角棱邊磕碰橡膠密封圈，啟動程序，壓緊工件，壓緊力適中；充氣階段主要是向工件內(nèi)加壓，為盡量減少充氣時間，檢測件腔體內(nèi)需增加填充物，填充物盡可能大；穩(wěn)定平衡階段：主要是檢測腔體內(nèi)氣體趨于穩(wěn)定，無氣流串動，完成熱交換，為穩(wěn)定的檢測建立前提條件；測量階段：傳感器檢測到泄漏值與參考值比較得出△P，若△P超出預(yù)先設(shè)定的界限就為不合格。

圖5 裝置測試過程原理圖

測試面板為屏幕顯示，操作界面清晰、易懂，具有手動測試模式與自動測試模式兩種。傳感器精度不大于1 Pa，檢測精度不大于1 Pa/s，顯示分辨率不大于0.01 ml/min。由于測漏儀對氣源質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，要求氣源無雜質(zhì)、無水、無油污，考慮使用現(xiàn)狀，需在裝置上配有專門的二級氣源干燥處理裝置。裝置總體使用PLC控制運(yùn)行，裝置內(nèi)部元件發(fā)熱情況在電控柜內(nèi)需設(shè)置功率相配的通風(fēng)散熱裝置，保證系統(tǒng)良好的工作。各系統(tǒng)應(yīng)有緊急停止功能并切斷相應(yīng)的電路，各種工況下的互鎖及安全保護(hù)，復(fù)位并確認(rèn)后方能重新啟動。加裝光柵安全保護(hù)，防止操作人員誤操作產(chǎn)生安全隱患。檢測使用的壓縮空氣進(jìn)入儲氣罐穩(wěn)壓裝置，氣缸封堵力經(jīng)過調(diào)壓后供給固定輸出力，經(jīng)過儀器對工件進(jìn)行充氣，此時末端壓力監(jiān)控，防止閥路、管道堵塞造成誤判，將密封樣件在裝置上重復(fù)安裝、測量30次，裝置準(zhǔn)確性測試極差值R≤±5%T，錯檢率為0。

3.7 電控系統(tǒng)

使用系統(tǒng)穩(wěn)定的品牌，預(yù)留10%以上I/O點(diǎn)。電源總開關(guān)、低壓電氣元件、按鈕及指示燈均，光電開關(guān)，電器部分符合國家規(guī)定和安全標(biāo)準(zhǔn)?？刂乒窆駜?nèi)配一個AC220 V的電源插座，電氣柜采用塑料走線槽布線，線號與PLC地址相同，電器柜安裝制造應(yīng)符合相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。各種工況下的互鎖及安全保護(hù)，加裝光柵安全保護(hù)。試漏機(jī)上的運(yùn)行采用自動夾緊、封堵、測漏；并帶有手動調(diào)整功能。要設(shè)門鎖，供裝置維修時使用。根據(jù)內(nèi)部元件發(fā)熱情況，在電控柜內(nèi)需設(shè)置功率相配的通風(fēng)散熱裝置，保證電控柜內(nèi)各控制組件的工作溫度不得超過當(dāng)時的環(huán)境溫度+10 ℃，保證系統(tǒng)良好的工作，保護(hù)開關(guān)應(yīng)采用漏電保護(hù)開關(guān)。各裝置總開關(guān)應(yīng)有過流保護(hù)功能和明顯分?jǐn)帱c(diǎn)，總開關(guān)應(yīng)能在柜（箱、臺）面板或門上操作。控制柜布置要留有足夠的備用空間，個別元件更換不應(yīng)影響周邊其他元件，電器元件安裝應(yīng)采用導(dǎo)軌安裝或攻絲安裝。操作面板應(yīng)預(yù)留一定的盲孔。各系統(tǒng)應(yīng)有緊急停止功能并切斷相應(yīng)的電路，復(fù)位并確認(rèn)后方能重新啟動。電控柜內(nèi)弱電部分（控制部分）要與強(qiáng)電部分分開，信號線與交流電源線要分槽走線，交流電源線、直流電源線、輸入/輸出信號線的顏色要區(qū)分開?？刂乒駳んw必須接地，接地線用綠與黃色花紋線。安裝完畢的開關(guān)柜外殼其保護(hù)等級至少為IP54。

4 減速器殼干式氣密檢測優(yōu)勢

干式氣密檢測可以實(shí)現(xiàn)全自動化的封堵和檢測，并且檢測速度非常適合大批量的生產(chǎn)要求，一名檢測人員可操作多臺裝置，檢測介質(zhì)為空氣，降低加工成本[1]。干式檢測的定量分析功能可以幫助工藝設(shè)計(jì)人員改進(jìn)工藝，通過準(zhǔn)確計(jì)算工件泄漏量，檢測整個過程自動程序化實(shí)施，對檢測精度可調(diào)整、可控制，檢測靈活性強(qiáng)。零件合格與否通過面板或有色燈直觀顯示，避免水式和刷泡沫試劑檢測存在的人為因素，避免漏檢和錯檢的現(xiàn)象發(fā)生，確保產(chǎn)品合格。干式氣檢相對水式和刷泡沫試劑檢測，現(xiàn)場操作環(huán)境干爽、清潔，無污染，對外部環(huán)境無不良影響，占地面積小，操作勞動強(qiáng)度小，因此在各行各業(yè)中得到迅速推廣使用。

5 結(jié)語

對于大批量需進(jìn)行氣密檢測的加工件，采取干式氣密檢測，控制產(chǎn)品質(zhì)量，提升現(xiàn)場環(huán)境，降低加工成本，降低勞動強(qiáng)度，有明顯優(yōu)勢，對批量氣密檢測具有廣闊的市場前景和發(fā)展空間。

[1] 商曉強(qiáng).干式氣密檢測優(yōu)點(diǎn)[J].在線工博會,2008(6):6.

Discussion on Air Tightness Detection Technology of Reducer Housing

LAI Xianghua, GAO Fei, HAO Feng, CHEN Xidong, XIE Xiaobin, WANG Yuanxin

( Sichuan Jian'an Industry Co., Ltd., Sichuan Ya'an 625000 )

It is impossible to avoid blowholes and trachoma in casting parts.Once the problem piece is missed or mistakenly checked.The leakage directly leads to the oil leakage of the rear axle.If it is serious,the car will be destroyed and people will die.In mass production,we should not only pursue high production efficiency,but also adopt effective detection measures.It can effectively detect the air leakage parts and eliminate the oil leakage and potential safety hazards.In recent years,many enterprises have tested the reducer shell with water or brush reagent.Check for air leakage by visual inspection.In this paper,combined with the existing technology,and the use of the reducer shell dry air tightness detection are discussed.

Reducer shell; Foam reagent; Leakage; Polyurethane material; Nitrile rubber

A

1671-7988(2021)22-148-04

TH132.46

A

1671-7988(2021)22-148-04

CLC NO.: TH132.46

賴祥華，就職于四川建安工業(yè)有限責(zé)任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.022.038