發動機及其本身的氣密性檢測技(jì)術應用
發布日期:2017-12-22 瀏覽次數:7892
在(zài)發動機的製(zhì)造中(zhōng),氣密(mì)性檢測技術對保(bǎo)證產品質量起(qǐ)著至(zhì)關重要的作用(yòng),奇瑞汽車發動機(jī)事(shì)業部采用(yòng)在線氣密測試技術,通(tōng)過多年的測(cè)試應用,在檢測(cè)參數的(de)設定、試漏設備的使用等方麵積(jī)累了寶貴的經驗。
為治理車(chē)輛 “漏(lòu)氣、漏水、漏油” 的三漏問(wèn)題,特(tè)別是其發動機三(sān)漏,在發動機製造過(guò)程中,以往廠家采用“沉水檢漏”對發動機的氣缸體、氣缸蓋、排氣管和進氣(qì)管進行檢漏,以發現(xiàn)不合格工件。這種方(fāng)法無法準確得到被測工件的泄漏量,並且液體在泄(xiè)漏孔內側發生張力,增大了流量(liàng)抵(dǐ)抗,這(zhè)種方法往往會漏檢,同(tóng)時還存在需要幹燥以及無(wú)法實現自動(dòng)化等問題。
隨(suí)著鑄件質量、加工質量和裝配質量的提升,以及20世紀80年代以來在線氣密試漏技術的應用,發動機三漏問(wèn)題終於得到了徹底(dǐ)的控製,發(fā)動機(jī)質量也有了可靠的保證。在氣缸體、氣缸蓋等生產線(xiàn)上進行的在線氣密試(shì)漏測試可以有效避免到總成裝配後做試漏時才發現問題,從而可以(yǐ)減少不必要的損失。
在發動機缸(gāng)體、缸蓋(gài)生產線(xiàn)中,根據工藝的編排,我們均設置有中間氣密試漏和最終氣密試漏工序,部分試漏工序根據需(xū)要還配備了水試設備,主要用於檢查確定氣試不合格工件的漏點,當然,並不是所有漏點都可以通過水試找到。這裏主要結(jié)合我公司在線氣密試漏技術在氣缸體、氣缸蓋生產線的應用做重(chóng)點介紹。
氣密(mì)性測試原理
空氣有可壓縮性,且粘度較低(dī),這意味著空氣通過漏點(diǎn)的(de)速度(dù)比液體要快100~400倍。空氣本質(zhì)上沒有表麵張力,這(zhè)個特點使它比液體更容易通過小的漏點。然而,空氣可以通過的泄漏(lòu),對液體而(ér)言並不(bú)一定會泄漏。這就是為什麽以空氣作為介質進行試漏的時候要定義一個(gè)最大允(yǔn)許空氣(qì)泄漏量。
物理學(xué)研究得出了“理想氣體”狀態變化規律的“理想氣(qì)體的狀態(tài)方程”,即:
PV/T=R
式中P為氣體壓力(lì),V為氣體的體積,T為氣體(tǐ)的溫度,R是(shì)氣體普適常量,即對所(suǒ)有氣體均普遍適用(yòng)的常量(說明:空氣接近於理想氣體)。
這個方程表(biǎo)明,在溫度恒定的情況(kuàng)下(xià),經過一定的(de)時間(jiān)後(一般大於20s),它的內腔容積沒有變化,而腔內壓力如果下降(jiàng)了一個確定值△P,則可判定該工件“有泄漏”。這就是采用氣體對工件(jiàn)進行密封性能(néng)測試的基本原理。利用此原理進行試漏(lòu)測試的電子空(kōng)氣試漏儀已經成為迄今為止速度最快、最有效(xiào)且最實用的泄(xiè)漏自動(dòng)測試儀器。
當然,工件漏還是不漏,是一個相對(duì)的概念,每個工件都有一定的空氣泄漏,絕對(duì)的“不漏”是(shì)不存在(zài)的。當我們說工件無液體泄漏時,我們就可以據此定義一個空氣泄漏率。我們(men)以空氣為介質測試大部分的零配件(jiàn),以(yǐ)保(bǎo)證無液體泄漏,因此不能(néng)定義這些(xiē)工件(jiàn)不漏空氣或其他氣體。
氣(qì)密性測試的(de)主要參數
要對工件的(de)容積進行測試,試漏機製造廠家需結合(hé)用戶生產線生(shēng)產節拍的要求(qiú)和工件的實際(jì)工況要求,合理確(què)定以下參數:
1. 測試壓力
測(cè)試壓力一般(bān)與發動機在運轉過(guò)程中各類介質的實際壓力相當。
2. 測試(shì)節拍
工件的泄露(lù)量測試一般包括4個階段,即充氣、平衡、測試和(hé)排(pái)氣。各階段時間的(de)設定首先保證被測物或夾具沒有泄漏,其次要設定足夠(gòu)長的充氣時間進行測(cè)試,之後慢慢縮(suō)短充氣時間求得泄漏值穩定並接近於零時的最短充氣(qì)、平衡時間。
理(lǐ)論上測試時間(jiān)越長(zhǎng),越有助於獲得準確的測試精度,但這不適合於生產線的實際需要(yào),試漏機的節拍應在保證測試精度的情況下,與(yǔ)生產線的整體節拍相匹配。此外,在(zài)夾具中(zhōng)采用減小容積的填(tián)充物(wù)有助於加快測試節拍。當工件(jiàn)的測試壓力較高、工件測試容積較(jiào)大、工件泄漏率較小、工件及夾具密封部(bù)有壓力變形時,需要延長測試(shì)時間,以保證工件泄漏率的測試精度(dù)。
3. 泄漏率
發動機各(gè)零件及總成的泄漏率(lǜ)標準應滿足發(fā)動機運轉時實際工況的要(yào)求,並且與工件的材料、結構和試漏機的技術狀態密切相(xiàng)關,泄漏率過高會造成發動機出現漏油、漏水和漏氣的質量問題,過低會導致毛坯的料費率提高,增加發動機的製造成本(běn)。
我們可以從試漏機製造廠家和試漏儀(yí)的供(gòng)應商處獲得(dé)某一工件的泄漏率標準,也可以參照同類產品的泄(xiè)漏率。表示為發動(dòng)機各(gè)零件及總成的泄(xiè)漏率測試通常采用的參數。
此外,為保證測試精度,氣密(mì)性測試對測試密封元件的材料選擇與結構設計、密封(fēng)設計、工(gōng)件(jiàn)定位加緊裝置和密封夾具等(děng)方(fāng)麵都有一定的要求,如:密封元(yuán)件應沒有彈性蠕變,耐(nài)油耐壓;密封設計有助於減少不必要的密封性測試的穩定時間;密封夾具必須提供適當的壓力來封堵被測工件,夾(jiá)緊的力量應該是測(cè)試壓力的3倍左(zuǒ)右,同時,夾具支撐框架的強度要足以(yǐ)支撐此壓力,而且各封堵汽缸應有可靠的導向,確保封堵位置準(zhǔn)確。
氣密性測試(shì)應注意的問題(tí)
1. 試漏儀的定期標定
試(shì)漏儀應定(dìng)期用專(zhuān)用儀器進(jìn)行標定,一般半年(nián)標定一次,以確保試漏(lòu)儀的測試精度。
2. 試漏機的重複(fù)測試精度
衡(héng)量試漏(lòu)機(jī)的測試穩定性的一個很重要的指標,就是重複測試精度(Cgk)。測試精度除了受試漏儀的精(jīng)度影響外,還與氣體管路、密封夾具和密封元件密切相關。隻有重複精度才能綜合反映試漏機的測試穩定性。重複性測試一般需(xū)要對同一個工件連續測50次,要求Cgk≥2,並且要求兩次測試之(zhī)間需要間隔(gé)10min,以充分(fèn)排出工件和密封夾具裏的殘餘空氣,並將工件的溫度降(jiàng)下來(lái),減少對測試精度的(de)影響。否則,測試出來的泄露率會越來越小。
3. 標準件
應用工件製作一個實際泄露率在公差帶上限和下(xià)限之間的標(biāo)準件,其主要(yào)作(zuò)用是(shì):用於驗證試漏機(jī)的重(chóng)複測試精度;每班用(yòng)標準件對試漏機進行測試並進行記錄,以掌握試漏機的工作狀態;在進行試漏機維修或調整時,用於驗證試漏機的試漏效(xiào)果。
當試漏機的測試情況與與平時相比(bǐ)出現異常時,應用標準件進行測試(shì),以了解試漏機當前的工作狀態。為更進一步掌握試漏機的狀態,建議再製作一個(gè)超出(chū)泄露(lù)標準的標準件(必須能夠測出泄露率),用(yòng)不同顏色進行區分。
4. 壓縮空氣的質(zhì)量(liàng)
壓縮空氣必須清潔幹燥,若試漏儀內有水、油混入時,會引起差壓傳(chuán)感器發生故障。為了徹底防止水(shuǐ)、油的混入,要求安裝油(yóu)霧分離(lí)器(qì)和空氣幹燥器作為前置過(guò)濾器。特別(bié)是負壓運行方(fāng)式中,絕對不允許雜質進入試漏儀內部。
壓縮空氣的穩定性也會影響測試精(jīng)度,應將流量大(dà)的、調整過的且比(bǐ)測試壓力高的壓縮空氣(至少比測試壓(yā)力要高105Pa以上)供給調壓閥,這樣可提高測試的穩定(dìng)性。
5. 工(gōng)件的清潔度
對(duì)於需要進行泄露測試的工件,應先進行(háng)清洗和(hé)幹燥,以免因異物影響測試精度,或造成密封元件的磨損(sǔn)。對曾經發生過液體泄漏的泄漏孔進行氣體(tǐ)測試時,泄漏量會變小或消失,難(nán)以(yǐ)如實計測,因此,在泄漏量的比較試驗中(zhōng),一(yī)定要先進行氣體的(de)泄漏測試。
6. 工件和環境(jìng)溫度
根據玻(bō)-馬定律(PV=nRT),在體積不變的情況(kuàng)下,溫度變化會引起壓力變化,最(zuì)終影響到測試精度(dù)。為保證(zhèng)泄漏率的測(cè)試精度,應使工件和(hé)環境(jìng)的溫度相一致。
在(zài)缸(gāng)體和缸蓋生(shēng)產線上(shàng),工(gōng)件進行試漏之(zhī)前一般要經過加熱(rè)清洗,為保證工件和環境的溫度相一致,需要在(zài)清(qīng)洗機出口設置降溫裝(zhuāng)置。為保證測試精(jīng)度,還可以應用溫(wēn)度補償裝置。
7. 測試用氣管及附件要求(qiú)
必須使用壓力膨脹少(shǎo)的硬質尼龍管和外套嵌入式接頭,以減少對(duì)測試精度的(de)影響。工件和標準件要采用同樣的配管,以保證變(biàn)化(huà)量相同。為了在短時間的測試中不產生移動,應盡量固定配管。
配管不可用銅管、鋼管,因為(wéi)這些材(cái)料(liào)很容易受到環境溫度的影響從而產生測試誤(wù)差;也不可采用快插式接頭,因其(qí)內部O形圈(quān)的變形會影響到(dào)測試精度。
8. 試漏機的點檢和維護保養
為保證密封性測試的精度,除上文所述外,做好平時試漏機的點檢和維護保養工作,確保試漏機處於良好的技術狀態同樣(yàng)重要。
結語
在發動機的製造中,氣密性測試對保證產(chǎn)品的質量起著至關(guān)重要的(de)作用,是控製發動機(jī)質(zhì)量的一個重要指標,因此,我公司要(yào)求做到“100%測(cè)試,100%合格”。
在我們的實際生產中,經氣密試漏測試(shì)及相關分析發現,不合格產品出現泄漏的主要原因是毛坯鑄造質量上存在缺陷,如局部組織有疏(shū)鬆、砂眼、針孔、裂(liè)紋、裂隙、應力集中和彎折等,有時也會因加工工藝不(bú)合理、結構(gòu)不合理、安裝不(bú)合理等原(yuán)因造成。就此,我們對鑄件供應商提出了更高的要求(qiú),同時在加工工藝和安裝等(děng)過(guò)程中采取了相應的措施,使產品(pǐn)不合格率不斷下降,從而提高企業效益。
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