英?？担簯?yīng)用于汽車工業(yè)的高敏非真空檢漏法

受益于的氦氣檢漏法，成本效益與高檢出率得以二者兼?zhèn)?/span>

　　業(yè)界對(duì)汽車制造的質(zhì)量要求越來越高，但汽車制造業(yè)的盈利壓力卻一如既往并沒有降低。對(duì)密封性的要求及其檢測(cè)方法的發(fā)展?fàn)顩r同樣如此。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法不再，而像真空氦氣檢漏儀這樣的儀器卻價(jià)格昂貴，并且過于，上千種因素都能引起其變化。如今，一款常壓氦檢漏設(shè)備添補(bǔ)了空白。

　　壓力和氣泡檢測(cè)不夠

　　一直以來，大多數(shù)汽車與摩托車容納液體的容器都需要在水槽中水檢或者采用壓力衰減法進(jìn)**密性檢測(cè)。雖然這兩種方法的檢測(cè)成本較低，但其只能檢測(cè)高為10-2 至 10-3 mbar l/s的泄露。另外，由于水的表面張力，小氣泡根本無法形成，所以，在水中進(jìn)**泡檢測(cè)根本無法檢測(cè)出較小漏孔。與此同時(shí)，空調(diào)零部件或帶閥門的燃油箱的檢測(cè)漏率范圍為10-5 mbar l/s，但噴射閥的檢測(cè)范圍還是保持在10-4 mbar l/s。所以，傳統(tǒng)的泄漏檢測(cè)法在汽車業(yè)根本不適用。此外，由于有些檢測(cè)部件是潮濕的，該方法不能對(duì)零部件進(jìn)行檢測(cè)，而且作為一項(xiàng)純粹的需要眼力的工作，檢測(cè)結(jié)果取決于進(jìn)行檢測(cè)的人的能力及其注意力。

　　采用壓力衰減法時(shí)(或壓降法檢測(cè))，將空氣以特定的壓力引入到檢測(cè)部件中。如果有泄露情況，壓力則會(huì)降低，其差值可以被檢測(cè)出來。理論上簡(jiǎn)單，但在實(shí)際操作中，必須應(yīng)對(duì)變量的干擾。因?yàn)閴毫ψ兓⒉灰欢ㄊ切孤对斐傻?。一方面，檢測(cè)部件本身的彈性變化也會(huì)對(duì)壓力產(chǎn)生影響，當(dāng)空氣快速地進(jìn)入檢測(cè)部件時(shí)，檢測(cè)部件會(huì)膨脹，然后再逐漸緊縮檢測(cè)。因?yàn)樗鶞y(cè)差值取決于壓力和體積，所以在檢測(cè)過程中需要等待，直至檢測(cè)部件恢復(fù)其原始體積(穩(wěn)定期)。原始體積與空氣進(jìn)入時(shí)的壓力越大，檢測(cè)部件達(dá)到穩(wěn)定期所需的時(shí)間則越長(zhǎng)。在生產(chǎn)情況下，檢測(cè)部件體積上限約為5升。

　　如果穩(wěn)定期所需時(shí)間太長(zhǎng)，該種檢測(cè)法也稱不上低成本了。另外，當(dāng)空氣進(jìn)入塑料檢測(cè)部件時(shí)，還需要考慮蠕變性能(檢測(cè)部件的塑料部分會(huì)因載重而變形)。檢測(cè)過后，取決于塑料的分子結(jié)構(gòu)，檢測(cè)部件的體積會(huì)有不同程度的增大，壓力也會(huì)隨之衰減。這種情況下，不可能對(duì)低泄漏率進(jìn)行測(cè)量。此外，隨著溫度的不同，壓力也會(huì)發(fā)生很大的變化。當(dāng)檢測(cè)壓力為5巴，檢測(cè)體積為1升，檢測(cè)時(shí)間為30秒時(shí)，溫度每下降0.1°C就會(huì)產(chǎn)生610-2 mbar l/s的虛擬泄漏率。然而，如果溫度上升0.1°C，即使泄漏率為610-2 mbar l/s，在檢測(cè)部件上也不會(huì)有所體現(xiàn)，這是因?yàn)?，檢測(cè)盡管隨著溫度的變化壓力增加了，但這些增加的壓力卻被泄露而導(dǎo)致的壓力衰減同時(shí)抵消了。制造汽車所需的很多零部件大多都直接來源于生產(chǎn)線，由于生產(chǎn)過程，這些零部件的溫度一般不會(huì)低。

　　如果在檢測(cè)過程中冷卻這些零部件，會(huì)使檢測(cè)結(jié)果不真實(shí)，從而不利于對(duì)泄漏率進(jìn)行控制。我們當(dāng)然可以在檢測(cè)部件達(dá)到適當(dāng)穩(wěn)定期之后再行檢測(cè)，從而抵消這種不利影響，但浪費(fèi)掉的大量時(shí)間也是影響成本的因素?；蛘撸覀兛梢栽O(shè)立一個(gè)冷卻區(qū)，但這意味著投資的大幅度增加。周圍環(huán)境的溫度也是一個(gè)主要問題，甚至日照變化都可能引起溫度的波動(dòng)，從而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的改變。一般來說，高溫是值得警惕的問題。后，空氣濕度也會(huì)使檢測(cè)結(jié)果發(fā)生變化，因?yàn)榭諝庵兴魵獾恼羝麎簳?huì)影響測(cè)量，產(chǎn)生差值檢測(cè)。以上這些都是亞洲區(qū)域低成本生產(chǎn)設(shè)備的主要特點(diǎn)，所以在亞洲建立檢測(cè)區(qū)極為復(fù)雜且富于挑戰(zhàn)，并且這樣做還會(huì)抹殺我們?cè)诔杀旧系膬?yōu)勢(shì)。這種情況下，很難出現(xiàn)同一測(cè)量結(jié)果，而且，隨著泄漏率變小或容積變大，各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)相同的幾率會(huì)持續(xù)下降。所以，就汽車行業(yè)批量生產(chǎn)的諸多要求來說，壓降法已經(jīng)無法其測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，或者可以說，該方法在某些地區(qū)已失去效用。

　　真空檢漏價(jià)格昂貴

　　我們還可以選擇其他檢測(cè)方法：如將氦氣作為檢測(cè)氣體采用質(zhì)譜儀檢測(cè)泄漏情況。雖然用少的氦氣就能檢測(cè)出的泄漏率(10-11 mbar l/s)，但這必須在高度真空的條件下才能進(jìn)行。就這一點(diǎn)而言，這種方法成本太高。真空箱必須高度密封，而且還要配備高性能泵才能產(chǎn)生真空效果，這樣一來，生產(chǎn)和操作成本都太高。這種方法，極小的泄漏也能被檢測(cè)出來，并且檢測(cè)僅需幾秒就可完成，該系統(tǒng)，在完成幾輪檢測(cè)后依然可以保持佳檢測(cè)狀態(tài)，即使在氦氣濃度持續(xù)增高的情況下，也依然如此。

　　但是，該系統(tǒng)并不是上述問題的佳解決方案，因?yàn)檫@項(xiàng)檢測(cè)度極高，多達(dá)上千種因素都可引起其檢測(cè)結(jié)果的變化，而且其購(gòu)置和操作成本太高，大大抵消了其優(yōu)勢(shì)。另外，為檢測(cè)部件而將檢測(cè)室抽成真空意味著其壓差通常會(huì)高達(dá)1巴。由于設(shè)計(jì)零部件時(shí)通常不會(huì)考慮到會(huì)出現(xiàn)如此大的壓力，許多塑料部件可能會(huì)被損壞。在這種情況下，同時(shí)對(duì)檢測(cè)室和檢測(cè)部件進(jìn)行真空處理，與之前低壓下用氦氣填充檢測(cè)部件花費(fèi)相當(dāng)。另外，對(duì)于大體積檢測(cè)部件如汽車水箱和其他零部件而言，真空室的大小也需相應(yīng)變化。因此,一方面檢測(cè)室真空處理的泵送時(shí)間以及整個(gè)檢測(cè)時(shí)間都會(huì)延長(zhǎng);另一方面，安裝工程較大，致使投資成本上漲。在汽車行業(yè)向低成本、高效率轉(zhuǎn)型的今天，無論是時(shí)間的延長(zhǎng)還是成本的增加，都已經(jīng)不再適用。

　　在非真空條件下進(jìn)行替代檢漏/混合氦氣檢漏

　　在汽車工業(yè)中，采用空氣進(jìn)行檢測(cè)在很多方面已經(jīng)達(dá)到極限，但在真空環(huán)境下進(jìn)行檢測(cè)成本又過于高昂。泄漏率在10-2 到 10-5 mbar l/s之間，確實(shí)存在一個(gè)區(qū)域可以采用高性能、全自動(dòng)的檢測(cè)方法。如今，在大氣壓下，在積累箱內(nèi)采用氦氣或氫氣進(jìn)行泄漏檢測(cè)(積累法)，已經(jīng)成為填充這一區(qū)域的解決方案(見圖1)。氫氣，更準(zhǔn)確地說是一種含氫量為5%的合成氣體，它與氦氣一樣也可用于泄漏檢測(cè)。作為一種檢測(cè)氣體，它的價(jià)格更為合理(在，它只是氦氣價(jià)格的1/3，在，這個(gè)數(shù)字是1/10)。但是采用這種氣體進(jìn)行檢測(cè)，無法保持相同的度，且對(duì)于較小泄漏率如10-3 mbar l/s而言，在檢測(cè)部件凈容積為10升的情況下，檢測(cè)時(shí)間約為5分鐘(氦氣檢漏為11秒)。

　　就檢測(cè)情況來說，氫檢漏法更接近于壓降法，但其在彈性和溫度方面卻沒有壓降法的那些弱點(diǎn)。氦氣也適用于泄漏率為10-4 至 10-5 mbar l/s的泄漏檢測(cè)。因?yàn)闄z測(cè)在正常壓力下，這種檢測(cè)方法不能使用質(zhì)譜儀，所以需要一個(gè)度高的傳感器來測(cè)量不斷增加的氦濃度。這些傳感器采用Wise Technology，且僅應(yīng)用于英?？迪到y(tǒng)。在檢測(cè)室內(nèi)通過檢測(cè)氣體的連接氦氣被導(dǎo)入到檢測(cè)部件中檢測(cè)，如果存在泄漏，檢測(cè)氣體就會(huì)通過泄露處跑到積累箱中。

　　風(fēng)扇可以腔室中氦氣的平均分布。如此一來，就可以在不知道泄漏位置的情況下進(jìn)行測(cè)量。傳感器可檢測(cè)出大氣中檢測(cè)氣體的含量。在英?？?T-Guard 系統(tǒng)中，傳感器由真空玻璃管構(gòu)成，該玻璃管上部帶有能滲透氦的石英膜，這層石英膜像一塊海綿，只有分子水平的氦氣才能從中穿過。玻璃管中氦氣濃度的變化可以通過輔助的壓力測(cè)量裝置中的電流變化測(cè)量出來。(見圖2)

　　采用這種方法，傳感器解決方案可以確切地分辨出濃度到底是增加了25 ppb還是增加了0.025 ppm，檢測(cè)能夠地檢測(cè)出10-6 mbar l/s以內(nèi)的泄漏率。在生產(chǎn)過程中， 對(duì)于一個(gè)5升的自由容積檢測(cè)室(自由容積是指檢測(cè)室容積減去檢測(cè)部件容積)，該方法可以在大約30秒之內(nèi)檢測(cè)出110-4 mbar l/s的泄漏率。對(duì)于容積為1升的檢測(cè)室，檢測(cè)出這樣的泄漏率僅需11秒。連同開機(jī)設(shè)定時(shí)間在內(nèi)，每個(gè)檢測(cè)部件的檢測(cè)時(shí)間僅需約16秒，每小時(shí)可檢測(cè)225個(gè)檢測(cè)部件。(見圖3)

　　該檢測(cè)方法還有其他應(yīng)用，如檢測(cè)排氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部和外部的氣密性，能檢測(cè)的泄漏率為2 sccm，約合3.3 10-2 mbar l/s。在一個(gè)體積為40升、以混合氣體(含10%氦氣)作為檢測(cè)氣體的檢測(cè)箱中，檢測(cè)時(shí)間為11秒，每個(gè)檢測(cè)部件循環(huán)時(shí)間為45秒。除了速度快之外，該檢測(cè)方法還有其他，如它可以對(duì)塑料檢測(cè)部件進(jìn)行檢測(cè)。氣體導(dǎo)入后，檢測(cè)部件容積變大，但并不會(huì)影響該測(cè)量系統(tǒng)。此外，溫度、濕度和彈性也都不能造成任何影響。為了檢查該系統(tǒng)是否能達(dá)到泄漏率檢測(cè)限檢測(cè)部件，可將檢測(cè)部件放置在檢測(cè)箱的不同位置，以便進(jìn)一步檢查檢測(cè)箱中的氦氣濃度是否保持。

　　傳感器和系統(tǒng)

　　作為泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的組成部分，度并非是對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)的要求。此外，還需要易于集成、個(gè)性化設(shè)置以及低維護(hù)運(yùn)行性能。另外，為迎合工廠工程需求，檢檢測(cè)系統(tǒng)還必須設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單緊湊，這樣該系統(tǒng)就可以與液壓件和電子元件很好地進(jìn)行連接，同時(shí)還可以在多種檢測(cè)模式中靈活運(yùn)用。(見圖4)

　　該積累法優(yōu)勢(shì)明顯。首先無需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)大氣進(jìn)行真空處理，這樣就可以避免使用渦輪分子泵、氣密性要求極高的真空箱，以及高敏質(zhì)譜儀。這地簡(jiǎn)化了測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并能更好地控制或降低整個(gè)系統(tǒng)的采購(gòu)和維護(hù)成本。另外，采用該種方法能檢測(cè)得出且具有重復(fù)性的檢測(cè)結(jié)果，即使采用家用塑料盒也能成功完成。此外，即使檢測(cè)部件體積大、高溫度或潮濕，這種混合氦氣檢漏的測(cè)量值依然具有高度的重復(fù)性，檢測(cè)部件無需在檢測(cè)前進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的冷卻或干燥。從上考慮，快速、全自動(dòng)的檢測(cè)是生產(chǎn)線上為關(guān)鍵的部分，所以這種無需真空條件的氦檢漏方法是汽車零部件制造業(yè)的理想手段，能滿足汽車制造業(yè)對(duì)于質(zhì)量和成本的雙重需求。

　　圖1：在常壓下，氦氣檢漏可以填充10-2 到 10-5 mbar l/s之間的區(qū)域。(理想狀態(tài)：10-6mbar l/s)　　

　　圖2：傳感器中心是真空玻璃管，該玻璃管上部帶有能滲透氦的石英膜?！　?/span>

　　圖3：常壓下氦檢漏過程中檢測(cè)部件泄漏率與凈容積之間的關(guān)系。　　

　　圖4：在大氣壓下T-Guard就能通過簡(jiǎn)單檢測(cè)箱工作，無需復(fù)雜的高真空箱及真空泵。　　

　　圖5：以積累箱進(jìn)行混合氦氣檢漏，該方法已用于檢測(cè)汽車行業(yè)的扭矩轉(zhuǎn)換器?！　?/span>

圖6：檢測(cè)箱需與檢測(cè)部件盡量靠近，有限的自由容積使檢測(cè)時(shí)間更短且更富有成效。

　　關(guān)于英?？?/span>

　　英?？?INFICON)是的檢漏儀器儀表的商，制造商與供應(yīng)商。其檢漏儀被應(yīng)用于生產(chǎn)和質(zhì)量監(jiān)控中有較高難度的工業(yè)流程中。英?？档闹饕蛻粲兄评浜涂照{(diào)設(shè)備的制造商與服務(wù)商，汽車制造商和汽車零部件供應(yīng)商，半導(dǎo)體行業(yè)以及檢漏系統(tǒng)集成商。全球重要的汽車制造商及零部件供應(yīng)商是英?？档目蛻簦渲邪饽?、空調(diào)及元件、油箱、噴油器系統(tǒng)、流體容器生產(chǎn)商等。

　　作為英福康控股(總部位于)的一個(gè)分支，檢漏業(yè)務(wù)部門使用了英?？悼毓傻钠渌聦贅I(yè)務(wù)部門的產(chǎn)品，如質(zhì)譜儀和真空控制設(shè)備。在2006年，英?？?“智慧科技(Wise Technology)”的應(yīng)用，為示蹤氣體檢漏帶來了**性的。在2011年，英?？凳召?gòu)了Pfeiffer Vacuum(前身為Sensistor的下屬部門)公司的氫泄漏檢測(cè)。

　　英?？翟跈z漏50多年的經(jīng)驗(yàn)。它通過在科隆()，查斯(列支敦士登)，林雪平()，雪城()和上海()地區(qū)的生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)，在重要工業(yè)國(guó)家的銷售辦事處，以及與銷售伙伴組成的銷售網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行產(chǎn)品的全球銷售管理和支持。在2011年，在全球范圍內(nèi)，英?？祵?shí)現(xiàn)了3.15億美元的收益，員工約950名。INFICON在 SIX 交易所上市，代號(hào)為IFCN。

　　英?？翟?/span>

　　英福康()是英?？导瘓F(tuán)在的全資分公司，于2006年在上海投資設(shè)立了制造工廠，并在北京、上海、廣州、香港分別設(shè)有銷售辦事處。英?？翟谕教峁┘?*列的產(chǎn)品，并響應(yīng)客戶的生產(chǎn)要求，為綜合性的銷售、培訓(xùn)、應(yīng)用支持和維修服務(wù)提供本地化的支持。截至2012年年中，英?？翟诘膯T工人數(shù)出 100人。英福康在發(fā)展迅猛，并計(jì)劃伴隨市場(chǎng)的不斷發(fā)展進(jìn)一步擴(kuò)大。