1 密封和泄漏的概念
密封是一个相对的概念,没有不泄漏的工件。对于不同的应用有不同的密封程度要求,因此必须首先确定泄漏测试的方法、测试压力及允许的泄漏率。泄漏测试的任务就是在生产过程中尽早对工件在后续工艺中能否保证不漏做出判断,以避免对泄漏工件做进一步的加工和装配,这叫“废品剔除”。
在自动泄漏测试中,即使要求工件必须是液密的,也用空气或其它专用测试气体做为检测介质。因为气体的粘度低于液体,故用气体作为检测介质可获得很高的测试精度,对于液体无法渗透的质地疏松区域,气体则可透过并被检测到。
有空气溢出是自动泄漏测试的先决条件,任何方法甚至水下目测也无法检测到零泄漏;同样,没有气泡也是不可能的,只要观测时间足够即使最小的气泡也会出现。
例如,在水下检测时,空气从工件中渗出,在水中形成一个1mm大小的气泡升出水面,每30秒出现了一个,则泄漏率为0.001cm3/min。假设试件是一个汽车轮胎(内部容积约40升),这样大的泄漏率相当于在10年里压力下降了104Pa,那么它被认为是密封的,还是漏的呢?如果每3秒出现一个这么大的气泡,相当于0.01cm3/min泄漏率,在一年里压力会下降104Pa,此时又应被看作是漏还是不漏的呢?
冰箱压缩机的允许泄漏率是16×105Pa压力下每年漏掉1g氟里昂,这相当于泄漏率是8.4×10-7cc/min。
当提出“漏与不漏”的问题时,实际上是确定可允许的泄漏率,这样当工件的泄漏率<Vperml时判为密封的,当泄漏率>Vperml时则是漏的。
水下目测是一种相当的测试方法,可通过操作者仔细的观察来实现。水下目测度高,价格便宜,另一个重要的优势在于检测同时可确定泄漏部位。这种方法的缺点是,它取决操作者的水平(重复性低),节拍时间长,并会弄湿工件。这些也是使用自动检测仪的原因。
批量生产中,以空气为介质的泄漏检测已被广泛应用。其原因是:
● 可靠性高
● 客观、定量地质量表述
● 测试时间短
● 投资少、使用费用低 ● 精度高 ● 不损伤工件 ● 容易纳入生产线中 ● 易于标定 鉴于如下领域的要求,空气自动泄漏检测将得到更为广泛的应用: ● ISO9000要求 ● 产品质量要求 ● 记录、统计和分析的要求 ● 环保要求 ● 工厂设计 2 测试指标 测试指标包括两个数据:测试压力和允许泄漏率。 中心问题是:多大的泄漏率能保证工件在工作条件下没有液体泄漏。 允许泄漏率随具体应用而不同,它取决于很多因素。比如:工件的材料、结构及上述的实际工作状态下的后续工作重点。 在泄漏率较小(液体泄漏率几乎为零)的情况下,空气与液体的泄漏率之比无法计算出,对于较大的泄漏率,两者的粘度比可近似为泄漏率之比。 同样,工件壁厚、表面状态及疏松结构(铸造沙眼、裂隙)也起到关键作用。 通常,允许泄漏率都要参考给定的测试压力,而测试压力模拟后续的工作状态选择,这就首先提出一个测试压力等级的问题,其次是测试的方向。 确定测试压力时会遇到泄漏率与测试压力的关系问题。疏松度高,泄漏率与测试压力成正比;疏松度低,泄漏率与测试压力之比变小(见图1)。 |
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图1 泄漏率与试验压力关系
由于小泄漏在水下目测时不稳定,随时间而变化。因此,如果自动气试后要用水下目测进一步确定时,就必须将这一问题考虑进去。在工业生产中确定允许泄漏率时,从经济角度考虑是关键,测试应该是在必要条件下尽可能,而不是越越好。如果允许泄漏率定得比需要的低,废品率会增大,生产成本就会提高。
最终的允许泄漏率必须通过试验确定,在某些情况下,也可由经验数值或推荐的数值来确定。
以空气为介质的泄漏测试中(测量压力或流量),泄漏率以标准cm3/min给出,如果用特殊气体(比如氦气),通常以102Pa 1/s表示。
1 Std cm3/min=60×102Pa l/s
需要指出的是1 Std cm3/min是标准状态下(0℃、1.013×105Pa)充满1cm3的气量。1Std cm3不是指三维测量,而是以三维尺寸表示的气量。因此Std cm3/min表示的是质量流量而不是体积流量。对于泄漏检测,严格来讲,如果泄漏率以Std cm3/min表示,则不论是用质量流量法还是用压力法测量,测量信号必须加以修正以消除大气压和环境温度的影响。如果不这样做,泄漏率应以cm3/min或ml/min表示。标准状态与测试状态的平均差别在10%左右。