泄漏测试技术ppt课件

1 泄漏测试技术讲座德国佛罗里西有限公司 Copyright 2001 JWFroehlichMaschinenfabrikGmbH 2 内容 第1章 泄漏测试基础第2章 以干燥空气为介质的泄漏测试原理第3章 典型影响因素第4章 设备制造准则第5章 检查与维护第6章 测试能力考核第7章 JWFroehlich试漏仪简介 3 学习目的 理解泄漏测试的基本概念和意义了解测量原理并对测量结果进行正确判别和分类了解哪些因素会对测量结果产生不良影响 以及如何避免 正确检查设备认识如何维护 保养试漏仪 机 4 第1章 泄漏测试基础 5 概念 密封性 允许泄漏率介质 工作介质 测试介质测试参数 测试压力 测量时间 测试容积 6 工作介质1如 水 工作介质2如 油 被测腔壁 可能存在的泄漏点 密封性 密封性用于描述适当的密封程度 如下图所示 必须保证被测腔的四壁足以将其中的介质与另一种介质或外界分隔开 7 内燃机曲轴箱从密封性的角度来看 通常有三处应进行测试 1 水腔 冷却水在其中循环2 压力油道 其中有比如供给曲轴的润滑油 3 无压油腔 接收回流到油底壳的润滑油 例如 压力油道应与下列领域分隔开 外部环境 密封性要求高冷却水循环 密封性要求高无压油腔 密封性要求较低 典型工件的密封性测试举例 8 其它不同的密封性测试应用举例 葡萄酒瓶 要求其中的葡萄酒及其它物质几乎经年不漏 密封性要求高汽车轮胎 要求半年内几乎不漏密封性要求高内燃机阀座 由于此处阀和阀座之间是金属密封 因此对密封性的要求较低 9 允许泄漏率 是密封性要求的公差和中心值 在此基础上进行检测 定义 单位时间内介质损失的多少 在此范围内可使被测件的功能在其额定使用寿命内得到保障 由于原始工作介质的损失 比如水腔中水的损失 多数情况下无法直接测得 因此多数将其对应的公差值直接作为测试介质公差值 10 介质 充入测量腔内的物质分为 工作介质 实际工作过程中被测腔内充入的介质 比如 水腔中的水 油腔中的油 等等 测试介质 在密封性测试过程中采用的介质 比如 压缩空气 氦气等 11 测试参数 测试时间 泄漏率 测试时间长 测试时间短 允许泄漏率 可供利用的测试时间长度 对测试结果的可信度有很大影响测试时间长 充入被测腔内的空气稳定的更好 重复精度高测试结果更好 更好地消除工件内部结构特点产生的影响 比如结构复杂 不易操作的被测腔 测试结果的分散 12 测试参数 测试压力 测试压力是指测量阶段工件内的压力值 该压力值应尽可能参照实际工作压力该压力值的设定应视工件的工艺参数而定 而不能随意选择 腔内的压缩空气以相应的力向工件施压 从而决定了某一特定孔径下的泄漏气流的大小 泄漏气流 被测腔 13 测试参数 测试容积 测试容积是整个测试系统各部分容积的总和 它包括 被测工件的内部容积封堵元件内连接管路的容积从试漏仪到封堵夹具之间的管路容积试漏仪内部容积测试容积不只是被测工件的容积 如果被测工件的容积很小 如 对杯堵或球堵的泄漏测试 所有上述容积都会直接影响测试结果 此时测试容积大部分为被测部位以外的容积 因此清楚地认识这一点对泄漏测试很重要 14 密封性测试的方法 直接法 举例 发动机热试 充入液体介质目测间接法 举例 水下目测气泡用压缩空气进行自动测试 15 直接法 优缺点 例如 内燃机热测试目测介质损失 工人查找水迹 接近实际工作状态 温度 机械负载 直接观测介质损失 主观判断密封与否许多情况下无法观察到 比如 水腔和油腔之间的内漏 只能在生产线的最后阶段进行测试 如果工件不密封 必须经过很多步骤进行维修 16 间接法优缺点 工作介质的损失通过参考介质体现 例如 通过压缩空气进行泄漏测试对被测腔以一定压力充气 然后检测空气损失 可执行性好更易辨别不密封性 因为空气黏度小于大多数工作介质 不损伤污染工件 工件保持干燥 客观评判 始终按同一公差标准进行检测 可在生产过程中任何时间进行检测 废件不会被继续加工 测试过程易于实现自动化可检测到被测腔任何部位存在的泄漏测试工况与实际工况不同 温度 机械负载 干扰 温度和压力波动将直接影响测试 17 有下列不同型号的试漏仪MPS20 40 200 400 相对压力法试漏仪MPS25 45 250 450 差压法试漏仪MFL40 400 质量流量法试漏仪 用于小到中漏MFL60 460 质量流量法试漏仪 用于大漏MPS40 用于通道畅通性检查 第2章 以干燥空气为介质的泄漏测试原理 18 MPS20 40 200 400相对压力法试漏仪 特点 结构简单 自身容积最小测量范围大经济实用缺点 分辨率随测试压力的升高和测试容积的增大而降低应用范围 在满足节拍要求 能够获得足够大压力降的情况下 可应用于所有领域 应用举例 缸体 缸盖 水腔 油道医疗器械 导液管 离心分离器等等 调压器 压力传感器 待测腔 压缩气源 充气阀Y1 泄漏导致的压力降 预充气充气稳定测量 泄漏 充气压力 测量压力 19 MPS25 45 250 450差压法试漏仪 特点 高测试压力 可达80bar 高分辨率 且不取决于测试压力 可在高压下检测微小泄漏 对于状态不稳定的工件 可采用标准件参考缺点 量程较小 不适用于泄漏较大的工件应用范围 高测试压力 高分辨率要求较大容积工件应用举例 离合器壳体 压缩机零件 调压器 压力传感器 被测腔 压缩气源 隔离阀LY1和HY1 泄漏导致的压力降 预充气充气平衡测量 泄漏 充气压力 测量压力 DP 差压变送器 20 MFL40 400质量流量法 特点 显著缩短测试时间直接测量标准状态下的流量scc min应用范围 大容积工件 要求较短的测试时间 应用举例 发动机整机变速器壳体 调压器 压力传感器 待测腔 压缩气源 充气阀Y1 储气缸工件测量排气充气充气 泄漏 流量 VEX 旁路阀Y2 传感器阀Y3 充气压力 测量压力 质量流量 21 MFL40 400 内漏测试的测试顺序 测试油腔和水腔之间的泄漏 VEX充气 VEX充气 工件充气 内漏测量 工件充气 测量 测量 排气 排气 水腔 油腔 油腔VEX 油腔 FS 水腔 FS 无压 22 MFL60 460质量流量法试漏仪 特点 测试时间短直接测量标准状态下的流量scc min量程大应用范围 大泄漏工件 测量范围可达200l min 应用举例 缸盖 气门节流阀 调压器 压力传感器 被测腔 压缩气源 充气测量 泄漏 流量 旁路阀Y2 传感器阀Y3 测量压力 质量流量 23 MPS40压力法通道测试 特点 测试通道孔径或是否存在和畅通应用范围 所有含铸造或钻的通道的工件 应用举例 自动变速器通道孔发动机润滑孔阀通路 调压器 压力传感器 压缩气源 节流阀 测量排气 连接阀Y1 测量压力 通道孔 孔太大 孔太小 24 空气泄漏测试的局限性 分辨率 与任何其它方法一样 空气泄漏测试的分辨率也有其极限 针对不同的允许泄漏率应采用不同的测试方法 方法范围 单位 ccm min 水下目测10 3bis100压力降法10 1bis100流量法0 5bis200000人工气体探测10 3bis10 4自动真空测试气体10 5bis10 70 01ccm min左右的泄漏率相当于每3秒出现一个直径1mm的气泡 25 空气泄漏测试的局限性 气体密封性 大多数情况下 需要对液体介质 水 油等 进行泄漏测试 但有时也需要进行气体的密封性测试 比如 轮毂 煤气喷灯 烟筒原则上对这些工件不能用空气进行泄漏测试 粘滞度差别太小 如果立法者或使用者允许一定的泄漏公差 也可用空气进行泄漏测试 比如 对于煤气喷灯 如果允许泄漏率为0 08 0 12ccm min 则可用空气进行泄漏测试 26 a 发动机制造 各部位泄漏测试测试压力允许泄漏率barNormcm3 min缸体 缸盖灰铸铁 水套1 0 1 510 12压力油道2 0 3 05 6铸铝 水套1 0 1 54 5压力油道2 0 3 03 4进气管吸气室1 0 1 530 50水套1 0 1 54 5水泵1 0 1 56 10燃油系统4 0 5 00 5 2 不同试件的泄漏测试要求举例 27 b 发动机制造 短发和长发泄漏测试测试压力允许泄漏率barNormcm3 min冷却水系 0 5 1 54 50润滑油系 0 1 0 320 200燃油系2 0 5 00 5 100 28 c 变速器 测试压力允许泄漏率barNormcm3 min壳体外部 0 5 1 03 50壳体内部 0 5 1 050 150总成 0 1 0 35 25 29 第3章 典型影响因素温度容积稳定性湿度夹具密封不严被测腔 件的可操作性差 30 影响因素 温度测量期间温度变化导致被测腔内压力变化温度变化可对测量结果产生不同的影响 通常 温度变化会加剧泄漏 也就是说 测量值高于实际值 原因在于 通过被测腔的表面会很快将工件热量传递给测试空气 工件温度 测试空气温度 测量阶段 31 影响因素 温度原因 被测件在进行泄漏检测前清洗过被测件由于被加工而升温 比如 焊接 被测件由于运行而升温 如 发动机运转 32 温度补偿 压力降式泄漏检测仪 根据温度差 工件温度 环境温度 移动阈值来实现补偿AP2 压力降废品点2 设为正值 不对AP2进行单独评估 温度差 压力降 测得的压力降接近曲线 合格曲线 阈值曲线 平行于合格曲线 无温度影响时 合格 不合格件间隔 33 温度补偿 质量流量式泄漏检测仪 通过扣除受温度影响的流量值来补偿 显示器上只显示补偿后的流量值 温度差 DT 泄漏率 实测流量值接近曲线 合格曲线 流量零点 实测温度差 应从当前实测流量值扣除的值 34 举例 缸盖水套泄漏测试夹具未进行热隔离 绿色 或未完全热隔离 红色和黑色 的测试结果分布 35 影响因素 容积稳定性测量期间容积的变化导致被测腔内压力的变化其影响的方式和程度无法预测 取决于在有关测试阶段 其被测容积是否增大或缩小 36 影响因素 容积稳定性原因 机床震动使得封堵板的位置改变封堵力不稳定封堵橡胶较软且无限位机构 在测量阶段被挤入被测腔 被测件容积不稳定 如 燃料箱 37 影响因素 湿度影响 通常会补偿泄漏 也就是说 泄漏率变小甚至成为负值 这一点很关键 因为它会将一个不合格件判为合格件 因此我们要求被测工件保持干燥 38 影响因素 湿度原因 工件在清洗机出口未完全吹干 被测腔内残余加工液很冷的工件进入较热的环境 冷凝水 工件在生产过程中被注入液体 例如 从冷测试台下来的维修后的发动机 其油腔内仍有润滑油 39 影响因素 测量气路不密封测量气路包括 试漏仪内部的测量气路从试漏仪到封堵夹具的气路封堵夹具本身结果 出现太多的不合格件 而且这些不合格件无法通过比如水下目测得到确认 40 影响因素 测量气路不密封可能的原因举例 封堵橡胶老化封堵夹具未正确封堵 机械移位 封堵受到污染管路或接头不密封试漏仪内部有泄漏 41 影响因素 测量气路不密封确定气路的密封与否 可通过启动仪器自检很快加以判断 通过自检可将泄漏限定在某一范围 然后再对这一段气路作细致的检查 42 影响因素 工件被测腔可操作性差影响 压缩空气在被测腔内的稳定过程因工件的状况不同而不同 这可能导致测量结果与实际值的显著偏差 这种情况的典型例子是发动机整机泄漏测试 其油腔内存在多处不易操作 比如 在工作冲程 通常只能通过活塞环对汽缸充气 43 影响因素 工件被测腔可操作性差原因 工件内腔存在一些部位 无法直接与测试空气接口相连 工件的进气管路设计不合理 进气孔在封堵时被堵死 到被测腔某部分的进气路有开 关功能 发动机整机的机油滤清器部分只能通过止回阀充气 44 影响因素 工件被测腔可操作性差措施 如果这一不足存在于工件内部且不能通过附加的充气口改善 则从测试技术的角度看是无法提高的 在工艺上应将测量值的摆动考虑为过程不确定度 如果从外部可加充气口 但还没有或没有正确连接 那么应由机床制造商采取响应措施 45 第4章 设备制造准则密封性机械去耦容积稳定性隔离温度影响进气可操作性其它 46 密封性封堵单元必须能提供足够的密封度 并保证长期的密封稳定性 封堵压力要足够高 不密封性公差取决于要求的允许泄漏率 因为在夹具中有许多封堵单元 对于每个封堵单元来说 允许的不密封公差就更小 总体来说 所有封堵单元的不密封度不应超过允许泄漏率的1 注意封堵部位是否完全盖住 47 机械去耦多个测试腔之间的耦合 如果有2个被测腔通过同一个封堵板封堵 由于测试时间不同会产生不利影响 原因 一个测试完成后 该被测腔将被排气 相应的封堵力就会落在封堵头上 这可能会造成另一个被测腔容积的变化 措施 封堵力要足够大 封堵板应该尽量以机械方式与工件接触 举例 缸盖水套和无压油腔泄漏测试 水套进行得较快 并会在油腔测试完成前排气 封堵力落在封堵橡胶上后 会减小油腔的容积 48 机械去耦机床震动 通过床身传递的机械震动使封堵头的位置改变 造成被测腔容积和压力的变化 原因 封堵头较软且无限位 因此其形状以脉动方式改变 措施 封堵头尽量以机械方式与工件接触 这对于大封堵板来说较难实现 因此对每个封堵位置都采用单独的封堵头更好举例 夹持器行进 气 油缸前进 后退 49 容积稳定性测试期间测试容积存在可测得的变化 原因 工件受到封堵头的压力 产生容积变化 或者封堵橡胶变形挤入测试回路 措施 封堵力适当 封堵橡胶体积不应太大橡胶硬度不应太低举例 燃油系统及其零部件需要用较高的封堵力 封堵后橡胶会继续向被测腔内膨胀 50 隔离温度影响封堵夹具的构造与温度影响的大小有关 原因 封堵板及工件支座与工件接触 如果工件和夹具之间存在温差 就会间接被测腔内的测试空气产生影响 从而影响测试结果 措施 对工件和夹具的所有部件进行热隔离 避免直接接触 举例 热的工件进入冷的夹具 或者相反 51 进气的通畅性影响泄漏测试平衡阶段的稳定效果 原因 如果测试空气进入被测腔的某一部分太慢 会导致一个模拟泄漏的效果 从而无法保证测试的重复精度 措施 采用多个管径足够的充气口 同时注意测试容积的大小 举例 发动机总成应当通过油尺入口充气 52 其它气动控制的膨胀单元 膨胀橡胶不密封导致测试回路内压力升高 因为控制气体会进入被测腔 注意 补偿泄漏固定封堵板 如果测试回路中有螺钉 应该采用空心的螺钉 否则可能会存在通过螺纹到螺钉后面盲孔的渗漏 用户应该指明这一点 水下目测或维修工位 必须注意与线上的夹具封堵状态一致 封堵状态不同可能会产生较大的问题 53 第9章 各种泄漏测试方法的参数设置 压力降法质量流量法 54 各种泄漏测试方法的参数设置 压力降法 前提 选择内部编程状态并调出参数设置菜单 选择测试程序号 并对该程序设定初始参数 将预定的总的测试时间分配到各测试阶段 确定被测腔的密封性 检查允许公差 用密封的标准样件测试 模拟允许泄漏率进行测试 1 压力降法泄漏测试 55 设定其它测试参数 检查上述设置的重复性 完成参数设置 1 56 各种泄漏测试方法的参数设置 MFL40 前提 选择内部编程状态并调出参数设置菜单 选择测试程序号 并对该程序设定初始参数 确定VEX的充气压力 确定被测腔的密封性 检查允许公差 1 MFL40Lecktest 将预定的总的测试时间分配到各测试阶段 57 设定其它测试参数 检查上述设置的重复性 完成参数设置 1 用密封的标准样件测试 模拟允许泄漏率进行测试 确定流量修正值和测试容积系数 58 第5章 检查和维护 用标准样件测量用LK20泄漏标定仪模拟泄漏泄漏定位 59 用标准件测量 意义和目的 检查泄漏测试设备所有部件功能 泄漏测试设备是一个复杂系统 它由许多部件组成 每个部件都可能出现问题 被测腔 工件 其密封性未知 密封橡胶 必须对其定期检查 因为橡胶会磨损和老化 进气管路 从试漏仪到封堵夹具的管路可能损坏 试漏仪内部气动系统 可能出现故障 60 用标准件测量 借助标准件和仪器自检可将大部分设备不密封问题限制在封堵夹具和进气管路范围内 什么是标准件 与原始工件吻合且其泄漏率小于限值的 如何产生标准件 选择一个尽可能密封的工件 也许要被浸渍 它应该通过喷涂颜料或做标记与其它生产的工件区别开 需要多少个标准件 存在多少不同的测试程序 就需要多少个标准件比如有5个不同型号的工件 就应该有5个不同的标准件 61 用标准件测量 多长时间应该用标准件检查一次 理想情况下应该每班一次如何进行标准件测量 标准件通过机床控制系统上料 这样确保进入正确的工位 可通过机床控制系统设定标准件测量次数 标准件进入测试工位后 自动开始测试如果测试合格 标准件将被继续输送到不