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试漏基本原理


泄漏测试基础作者:K.H.Meurer
1. 密封和泄漏的概念 密封是一个相对的概念, 没有绝对密封不漏的工件. 泄漏测试基础 在不同的应用条件下,对密封程度有不同的要求, 因此必 须首先确定进行泄漏测试的方法、测试压力及允许的泄漏 对测试结果的影响 因素 这就提出了第一个问题 - 什麽是允许泄漏率?工件必 须是密封的!比如, 内燃机的零部件必须是水密的或油密 温度补偿

的, 其它则必须是不漏气或无燃料泄漏的 。 这样, 泄漏测试的任务就是在生产过程中尽早对工件 能否保证在以后的使用条件下不漏做出判断, 避免对泄漏 的工件做进一步加工和装配, 这叫“废品剔除”。 率 。

空气泄漏测试的变 形

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。 如果这样的气泡每 30 秒出现一个,则相当于 0.001cm3/min 的泄漏率 。 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其压力 10 年下降 0.1bar, 那么它 应该被认为是密封的,还是漏的呢?如果每 3 秒出现一个这么大的气泡,则相当于 0.01cm3/min 的泄漏率。那么在一年内,轮胎的压力就会下降 0.1bar, 此时又应被看做 漏还是不漏的呢?

冰箱压缩机的允许泄漏率是 16bar 压力下每年 1g 氟里昂, 这相当于 8.4?10-7cc/min 的泄漏率 。

当提出“漏与不漏”的问题时, 实际上是确定可允许的泄漏率 Vperm1, 这样当被测工 件:

泄漏率 < Vperm1 = 密封的

泄漏率 > Vperm1 = 不密封的

水下目测是一种相当精确的测试方法一这可通过操作者仔细的观察实现。 水下目测精 确度高,价格便宜,且其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 在于它取决于操作者的水平(重复性低), 测量时间长, 并会弄湿工件。 这些也是使用 自动检测仪的原因。

各种泄漏测试方法的精度比较 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、结构及实 际工作状态下的工作重点。

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, 而测试压力通常参照实际工作状态选 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, 泄漏率正比于测 试压力, 疏松度低, 泄漏率与测试压力之比变小。

泄漏率与试验压力关系 另一个问题是小泄漏在水下目测时不稳定, 而是随时间变化。 因此, 如果自动气试 后要用水下目测进一步确定, 就必须将这一问题考虑进去。

并且, 在工业生产中从经济角度考虑确定允许泄漏率是很关键的, 测试应该是在必

要条件下尽可能精确, 而不是越精确越好 。 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, 可得到经验数值或推荐的数 值。

以空气为介质的泄漏测试中(测量压力或流量), 泄漏率通常以标准 cm3/min 给出, 如 果用特殊气体(比如氦气), 通常以 mbar l/sec 表示。

1 Std. cm3/min=60 mbar l/sec

需要指出的是 1 Std. cm3/min 是指标准状态下(0 ℃、 1013mbar)充满 1cm3 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, 这意味着严格来 讲, 如果泄漏率以 Std cm3/min 表示, 则不论是采用质量流量法还是用压力测量法, 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。

汽车发动机零件允许泄漏率举例: 名称 缸体-曲轴箱 -灰铸铁:水套 油道 -铝 质:水套 油道 进气歧管: 进气室 水套 水泵: 燃油分配器 -铝质 4.0-5.0 0.1-1 1.0-1.5 1.0-1.5 1.0-1.5 30-50 4-5 约8 1.0-1.5 2.0-3.0 1.0-1.5 2.0-3.0 10-12 5-6 4-5 3-4 测试压力(bar) 允许泄漏率(Std cm /min)
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