試漏技術及其在發(fā)動機零件試漏工藝中的應用

1、發(fā)動機零件泄漏檢測技術及應用龔棟梁一、概述泄漏檢測技術，有時也稱為試漏技術或密封性檢測技術。近年來已廣泛地 應用于汽車制造業(yè)，如缸體水套、缸蓋水套、曲軸油道孔等，此外，還有燃燒 室容積測定和發(fā)動機總成檢測等。隨著泄漏檢測技術的應用和發(fā)展，專業(yè)廠商也已形成，比較有名望的廠商 如德國的 JWFROEHLICH 公司、法國的 ATEQ 公司、美國的 U-SON 公司、 In tertech公司、此外還有日本的COSM，東京測范株式公社、意大利的Microctrol 等。試漏機是由泄漏檢測儀器、機械密封夾具、上下料機構等機械部件和電控 系統(tǒng)組成。有些廠商如德國佛羅里西公司，不僅可以提供各類泄漏檢測儀器

2、， 并可以提供試漏機或試漏自動線。在泄漏檢測技術中，首先要指出的是泄漏和不泄漏只是一個相對的概念， 從理論上講是沒有不泄漏的， 只是當泄漏的量值不超過一定的允許范圍時， 我 們就認為是不泄漏的，或者說是合格的。例如，一個好的輪胎（容積為 40 立 升），十年后壓力降 p=0.1x I05pa可認為是不泄漏的。對發(fā)動機鑄鐵件缸體 水套來說，Vl=710cm3/min可認為是不泄漏的。二、泄漏的基礎知識1.1、流體的流動所謂泄漏就是內容物由一個有限的空間跑到外部或者是其它物質由空間外 部進入內部。內容物可以是氣體、液體或固體。有限空間可以作各種解釋，如 發(fā)動機缸體上被密封的水道就是一個有限空間。簡

3、而言之， 泄漏就是一種流體的流動現(xiàn)象。 在一般情況下， 流體是通過物體上的小孔流出或流入的。流體的流動就象電的流動一樣，電子的移動是因為有電勢的高低，只 要導體之間存在電勢差， 就會有電荷的流動。 物質的運動必須要有原動力， 這里的電勢差就是原動力。泄漏也是如此，泄漏量的大小取決于原動力， 可用下式表示：Q=f( )，這里Q表示泄漏量，表示原動力，f就是函 數(shù)。通常 f 是一個復雜函數(shù)，它的大小很難確定，如果我們將它只看作是 一種極單純的比例關系，而且也僅以壓力差 P1-P2來表示，則上式可 以變?yōu)椋篞=C (P1-P2) , C式比例常數(shù)，P1、P2表示空間內外的壓力，泄漏 中的原動力就好比

4、電流中的電動勢， C 好比電導， 因此可以將 C 稱作為傳 導。所謂泄漏就是指流體通過小孔的透過現(xiàn)象， 透過量與孔的兩側的壓力 差有關，也與流體通過的難易程度，即傳導有關。1.2、流體的運動狀態(tài) 根據(jù)流體力學理論，流體的流動存在著兩種狀態(tài)，即層流和紊流。層流時粘性力起主導作用，流體的質點受粘性約束，不能隨意運動， 紊流時慣性力起主導作用，流體的質點在高速運動時粘性不再約束 它。在真空技術中，可以分為層流(粘性流)和分子流。根據(jù)氣體分 子運動的理論， 對于通過圓筒的氣體來說， 當氣體的平均自由程比圓 筒的直徑大時， 為分子流。 反之， 氣體的平均自由程比圓筒的直徑小 時，則為粘性流。1. 3 、

5、管道的阻力與傳導同電的傳導需要有導體一樣， 這里的導體便是管道。 對泄漏本身來 說，不論是很小的孔還是裂紋，都可以看作是一種管道。在上式中， Q=C (P1- P2),傳導C為阻力的倒數(shù)。因此，可從管道傳導中求出 管道阻力。流體的流動遠比電的傳導復雜，在計算 C值時，應根據(jù)管道 的尺寸、形狀、壓力、流體的特點等具體條件進行計算。例如，液體在圓管中的層流流動，根據(jù)泊肅葉公式，其流量Q可以表示為：Q =n4?p128 pl3#式中:Q流量d圓筒直徑p流體的l 管道的長度 P壓差根據(jù)比較，可以得到液體層流狀態(tài)時，圓直筒的傳導，即氣體在圓筒中作粘性流動時，若將氣體的量用PV表示，則流量Q為:n4128

6、 pyP1 + P2X ( Pl P2)#根據(jù)以上公式可以得出:C=nd4128 pVP1 + P2X#以上僅是流體在層流狀態(tài)時，圓直管的傳導計算公式，若管道為其它形 狀，則C值的計算就更為復雜。紊流是一種很復雜的運動，其過程迄今為 止仍是流體力學深入探討的課題。而當氣體處于分子流狀態(tài)時，依據(jù)氣體 分子運動的理論，氣體分子的平均自由行程僅為：入二 KT M.; 2 nd2 p ;式中入一平均自由行程k 玻耳茲曼常數(shù)T溫度d 分子直徑p壓力通過計算可以得出，在一個大氣壓且屬常溫狀態(tài)時，空氣分子得的平均自由行程入 104mm顯然，對于這種近于分子和光的波長的泄漏是沒有必 要考慮的。一個容器若在某一

7、壓力下漏氣，但卻不一定漏水。從我們已談到的公式 可以得之，氣體和液體在同一管道的傳導是不一樣的。為了說明它們之間的關系，我們不妨引入以下幾個概念：有效截面積s值，是指空氣通過某裝置內部可能具有的幾個節(jié)流孔及通道時，其實際流量等于設想通過一個與該裝置有相同壓力條件及相同流量 的等效節(jié)流孔的流量，并用該節(jié)流孔截面積的大小代表裝置內部可能具有 的幾個節(jié)流孔及通道大截面積。按此規(guī)定求得得面積稱為有效截面積。流通能力Cl,其定義為把p =1g/cm3,的清水流過節(jié)流孔，并保持以0.98 x 105Pa的壓力的孔前后壓差流動時的流量。Cl與有效截面積s的換算關系為S=21.53Cl； 經(jīng)驗證明,實際泄漏量

8、小于理論計算出的泄漏量,甚至根本無泄漏。因 此各種理論計算公式計算出的泄漏量一般只是看作是可能的最大泄漏量。1.1、 泄漏的形式容器出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象,如發(fā)動機缸體的水道等出現(xiàn)泄漏,通常主要是由于 毛坯鑄造質量上存在局部組織疏松、 鑄造或機械加工誤差引起孔道壁過薄以 及工藝堵處密封膠涂抹不均等原因所致。實際上,對于泄漏技術而言,沒有必要準確地了解泄漏的各種形式,而 且也是不可能的。泄漏的檢測屬于一種非破壞性的檢測, 它不同于材料的金 相分析。因此，我們力所能及的是測定泄漏量。為了更好地理解泄漏現(xiàn)象，有必要了解一些與泄漏現(xiàn)象相類似的擴散和 透過現(xiàn)象。這些現(xiàn)象在氣體通過固體流動這一點上， 與泄漏的結果是

9、相同的。擴散現(xiàn)象是指氣體在某媒介物的兩側有一個壓力差，或者說是分壓差。 氣體從壓力高或分壓高的方向向低的方向流動。 這一現(xiàn)象與泄漏很類似。當 媒介物為固體時，氣體是從媒介物的小孔流過的， 還是擴散到媒介物（媒介 物無泄漏孔）之后流過去的。這兩種情況究竟是屬于哪一種， 有時是很難判 斷的。透過是指氣體從固體中通過時，先溶解于那種物質，濃度不斷增大，最 后在相反側表現(xiàn)出來。1.2、泄漏量的表示泄漏量的表示方法有三種：1、 用尺寸表示，例如對圓直管形，表示時要注明內徑和長度各為多 少。實際上這種尺寸的測量很難做到，甚至根本做不到。所以， 這種方法并不實用。2、用泄漏的難易程度表示，即用傳導表示。這種

10、方式不是表示泄漏 形狀本身，而是表示氣體通路的大小。3、用氣體流量表示。這種方法目前被普遍采用，因為很容易用儀器 測出氣體的流量，或用采集氣泡的方法測定氣體流量。此外，還有百分比等方法，但都是從第三種方法中演變出來的。 另外，還應規(guī)定泄漏量的單位。在討論泄漏量時，流體的移動量一般用 kg/h 或 g/s 來表示，如果流體為液體，就應用 L/min,cm 3/s 等表示。液 體為氣體時，用 m3/min 或 cm3/s 來表示。但由于氣體的體積隨壓力變 化，因此用體積表示氣體量時必須注明其壓力。5在泄漏技術領域，氣體的泄漏量通常采用 mmHg.L/s 為單位，也有以 標準狀況下氣體的體積為單位的

11、。如發(fā)動機有關零件的泄漏指標通常用 std.cm3/min 為單位，也有以標準狀況下氣體的體積為單位的。 他們之間 的換算關系為 1mmHg.L/s=78.947std.cm 3/min2、泄漏的檢測方法2.1 、檢測方法的分類對于某裝置，要知道其有無泄漏，并且還要知道其泄漏量有多大，就 必須施加一個原動力，即讓裝置內外產(chǎn)生一個壓力差，因此就可以對該裝 置加壓或減壓兩種辦法。另外，還可以根據(jù)泄漏檢測的過程進行分類，其中一類為放置法，另 一類為動態(tài)法。也有按測定對象來分類的，可分為氣體量或液體量的測定 法、壓力直接測定法或分壓測定法。在上述檢測方法中，加壓法為目前常用的檢測方法。 加壓法為目前常

12、用的 檢測方法。加壓法又有加壓放置法和加壓動態(tài)法。 減壓法通常稱為真空法，該 方法雖沒有加壓法用得普遍， 但卻具有檢測精度高、對被測工件得密封容易等 優(yōu)點。真空法同加壓法一樣，也有真空放置法和真空動態(tài)法。如真空差壓法、 液體涂敷法等。而且在真空條件下的檢測方法的種類比加壓條件下的檢測方法 的種類還要多。2.2 、泄漏檢測法的選擇 在眾多的檢測方法中，每種方法都有其不同的特點。 選擇的時候應考慮那些 適合，那些不適合。按照各種檢測方法的不同特點選擇時應從以下幾個方面加 以考慮： 原理 不論采用哪種方法，不完全理解該方法的原理，就不會收到好的效果。 靈敏度（即可測出的最小泄漏量）應考慮采用哪種方法

13、可測出哪一級的泄漏。例如發(fā)動機缸體水道的泄漏量允許小于7std.cm3/min,（約為9X 10-2mmHg.L/s），若采用水壓法，顯然不滿足 要求。反之，若采用靈敏度為 10-3 mmHg.L/s 的方法，原理上對，可檢測費用 必然提高。另外，靈敏度不僅與所采用的檢測方法所需儀器的靈敏度有關， 而且與整 個系統(tǒng)的大小，管路的狀況等使用條件有關。 檢測時間不論采用哪種檢測方法，都要花一定的時。如采用放置試驗法時，從理論 上將講延長放置時間會提高靈敏度，但檢測一個工件的泄漏需要很長的時間， 顯然就不能用于對發(fā)動機零件的在線檢測。 檢測環(huán)境 各種檢測方法對檢測環(huán)境的要求是不同的。如采用測定壓力值

14、的方法，都是遵循理想氣體狀態(tài)方程的，因此溫度、濕度等因素對測量結果的影響較大， 在選擇是必須加以考慮。 泄漏部位的判斷 在各種檢測方法中，有的僅能給出泄漏量，可判斷工件是否泄漏，但不能判斷泄漏部位，有的能反映工件是否泄漏， 并判斷泄漏部位，但具體的泄漏量 很難給出，還有的即能給出泄漏量，又能判斷出具體的泄漏部位。 若要對泄漏 的工件進行修理，則泄漏部位的判斷就是必要的。 可靠性泄漏檢測屬于一種計測技術，其測量結果必須可信、可靠。通常需人工肉眼 檢測的各類方法，由于認為因素的影響，其一致性差，但比較穩(wěn)定，可靠。而 各類儀表法，雖然一致性較好，但其穩(wěn)定性、可靠性要受到儀表等諸多因素的影響。 經(jīng)濟性

15、檢測的經(jīng)濟性在選擇測量方法時也是一個需要考慮的因素。上述幾項便是我們如何選擇何種檢測方法的出發(fā)點。在具體選擇時，應將它們及其它因素，如對被檢測工件的影響、密封的難易程度等 綜合起來進行考慮，從而選擇最佳的泄漏檢測方法。附表：加壓下的檢測方法方法工作丿原理是否可以判斷 泄漏部位？靈敏度(mmHg.L/s)放 置 法壓降法泄漏制引起壓力變化否差壓法泄漏制使差壓計兩側產(chǎn)生壓差否10流量法泄漏制使儲氣容器中的氣體流向 被測容器否動態(tài)法泄漏出的氣1體等于送進的氣體否水壓法將水加壓后注入被測容器，水從 泄漏部位流出可以10-1浸水法加壓后放入水中，泄漏部位產(chǎn)生氣泡可以10-3肥皂液法泄漏部位產(chǎn)生氣泡可以1

16、0-1聽音法泄漏部位有聲音可以10 101超聲波法泄漏部位發(fā)生超聲波可以10-3橡皮膜法在可能泄t漏部位貼橡皮膜，有泄 漏時，橡皮膜鼓起基本可以10-2氣體化學變化法，用氣體（如氨）加壓，在容器外 部放一張能應這種氣體變色的 試驗紙可以10-4放射性同位素法:參入弱的放射性氣體用計數(shù)器 計測泄漏氣體可以10-10半導體檢測法向寸半導體有影響的氣體加壓， 半導體的輸出放大基本可以10-6鹵素加壓法用含有t二鹵二氟甲烷等鹵素氣體進行加壓，用鹵素檢測器檢漏可以10-4熱傳導率檢漏法2把熱傳導與空氣不同的氣體加 壓，檢測泄漏氣體的傳導率可以10-6氨氣加壓法用氨氣1或混合氣體加壓，用氨氣 檢漏器檢測可

17、以10-9質量分析法用質量$分析儀檢測泄漏的氣體可以10-74、幾種主要泄漏檢測儀及檢測方法在泄漏檢測技術中，目前采用的主要泄漏檢測儀和檢測方法有以下幾種（見下圖）電氣控制和試驗壓力顯示系統(tǒng)閥1p壓力傳感器工件 1電氣控制和 顯示系統(tǒng) 試驗壓力a）絕對壓力式泄漏檢測儀閥1U |差壓傳感器CXJ閥2工件參考件b）差壓式泄漏檢測儀閥1工件試驗壓力電氣控制和顯示系統(tǒng)C）質量流量泄漏檢測儀5.1、絕對壓力式泄漏檢測儀及檢測方法通常使用的是降壓法，也可以使用升壓法和真空法進行測量。其試 驗程序大致可以分為：預充氣一充氣一穩(wěn)壓一測量一排氣五個階段;閥門1打開，氣源充氣至規(guī)定的壓力 Pt,充氣階段又可細分為

18、預充 氣和充氣兩步。穩(wěn)定階段：閥門1關閉，此階段是提供氣體穩(wěn)定和熱交換的時間， 它是精確測量的必要條件，把穩(wěn)定階段結束瞬時的壓力值做為參考壓力 值存貯起來。測量階段：測量系統(tǒng)進行測量。對最后的壓力進行監(jiān)控，并與參考 值進行比較，測量出AP 值，AP值超過規(guī)定的門檻就為不合格，由AP 值可以求得泄露率 V|;排氣階段：把工件中的氣體排出大氣，通常采用松堵工件來排氣。5.2 、差壓式泄漏檢測儀及檢測方法 在絕對壓力式檢測儀器中，敏感元件使用的是壓力傳感器，在差壓 式泄漏檢測儀中是使用差壓傳感器。差壓式泄漏檢測儀的測量過程基本上也分為五個階段。所不同的是 充氣階段閥門 1、2都打開。由充氣階段進入穩(wěn)

19、定（平衡）階段時，閥門 1關閉，閥門 2 打開，所以平衡階段末，背壓室 H 和測壓室 L 的壓力相 等， P=0。當進入測量階段時，閥 2 關閉。如果工件有泄漏，則 L 腔的壓力降低，產(chǎn)生壓差 P,用同樣的方法，可從AP 求出泄露率V|。差壓式泄漏檢測儀和絕對壓力式檢測儀都是利用測量壓力的變化值 來間接測出泄露率 Vl 。5.3 、質量流量式泄漏檢測儀及檢測方法 質量流量式泄漏檢測儀是直接測量工件泄露流量的儀器， 其敏感元件是 流量傳感器（通常使用的是模塊組件） 。在流量傳感器中有一個恒溫的加 熱系統(tǒng)，當氣流（流量）變化時，帶走的熱量使溫度 t 發(fā)生變化，從而使 恒溫閉環(huán)系統(tǒng)的加熱電流（或電壓

20、）產(chǎn)生變化，因而可測量出流量的變 化，由于采用對零法測量，所以可獲得較高的精度。這種流量傳感器不僅可以測出很小的流量，也可以測出較大的流量泄 漏率，同時也可測出氣流的方向。由于是在恒溫下測得的流量，所以測得的是質量流量，對溫度的影響 比較小，可用于大流量、大容積的泄漏檢測。為提高測量精度，質量流量式檢測，也常使用標準工件和被測工件組成 的氣路。當被測工件有泄漏時，其壓力降低，而標準工件容器內的壓力保持不變。傳感器接在這兩個工件之間，壓力為Pt的壓縮空氣從標準工件經(jīng)傳感器至被測工件。質量流量傳感器測出與工件泄漏率成比例的流量，這種方法可以測出分辨精度高達：std.0.05cm3/min.盡管上述

21、三種測量方式都可以滿足絕大多數(shù)的泄露檢測的要求，但從實踐情況及價格情況來看，首先推薦使用的是絕對壓力式泄露檢測儀，因為其比較簡單可靠，不需要平衡參考工件。在精度要求較高的情況下，推薦使用差壓式泄露檢測儀。在大泄露流量下，推薦使用質量流量式泄露檢測儀，例如對進、排 氣閥座的泄露檢測。試驗壓力X3、發(fā)動機零件試漏工藝分析及常用的試漏方法密封性是相對的概念，依據(jù)泄漏的理論和實踐理論，漏氣的零件 不一定漏水，對發(fā)動機的零件如何確定漏與不漏呢？通常的做法是給出允許的最大泄漏量，并應規(guī)定檢測所需時間、 工作溫度和工作壓力等。在發(fā)動機零件的試漏工藝中，首先遇到的問題是如何確定有關的 工藝參數(shù)。由于傳統(tǒng)的水壓

22、試漏法基本上是模擬零件的工作狀態(tài)下進行 的，因而確定工藝參數(shù)的問題被掩蓋了。而在氣壓試驗中，不論是濕式 的還是干式的，都將涉及到這個問題。目前，一些廠家對該工藝參數(shù)的確定不夠完善，有的不夠合理，甚至有的根本沒有這方面的指標。根據(jù)工件所允許的最小泄漏量，應采用不同的泄漏檢測方法。在 發(fā)動機零件的試漏工藝中，有的采用濕式，有的采用干式。濕式中有水 壓試漏法和氣壓浸水試漏；干式法中有絕對壓力法，差壓法和流量法等。 目前，我國以水壓試漏法和氣壓浸水試漏法為主。近年來，隨著國外新 技術的引進和產(chǎn)品質量的提高，一些廠家也相繼采用了干式法。3.1 、水壓試漏法這種方法已被普遍采用，在使用種中應合理地確定試漏

23、的水壓和時 間這兩個工藝參數(shù)。通常發(fā)動機零件的試漏壓力是根據(jù)其所承受的流體 的最大工作壓力來確定的。水壓試漏法屬于放置法的范圍，延長試漏時間，測量的靈敏度會有 提高。然而，在發(fā)動機零件的大批量生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)節(jié)拍的限制，過 長的試漏時間是不可能的。為此有的采用提高試漏壓力的辦法。水壓法只有當被測量的零件有嚴重缺陷而發(fā)生噴漏或滴漏時，才能 確定出明顯的泄漏。對于輕微的滲漏， （即冒汗或浸潤）則很難確定，如 果零件的內外結構復雜，則其內部的泄漏也無法測出。3.2 、氣壓浸水試漏法也稱為氣泡試漏法。其原理是將密封的工件加壓后浸入水中，在規(guī) 定的時間內觀察水面有無氣泡逸出，以此判斷工件是否泄漏。通過觀

24、察氣 泡的大小或數(shù)量，可估計出泄漏量的大小，并可從氣泡發(fā)出的部位，判斷 出工件的泄漏部位。該方法在國內外零件的試漏工藝中被普遍采用。氣壓浸水試漏法具有較高的靈敏度，其靈敏度為10-3mmHg.L/s，即為 0.0798std.cm 3/min. 這種靈敏度是足以滿足發(fā)動機零件試漏工藝要求的。在選用該方法時，必須確定有關的工藝參數(shù)。因為依據(jù)泄漏的理論， 漏氣的不一定漏水，而目前有的廠家尚未確定這方面的工藝參數(shù)，僅以 有無氣泡來判斷工件是否合格，從而使得完全沒有必要進行清理的工件 進行了返修，甚至報廢，這樣勢必會增加生產(chǎn)的成本。另外，有的廠家在采用氣壓浸水試漏法時，所確定的有關工藝參數(shù)不 夠合理。

25、如某廠發(fā)動機缸體水道的試漏工藝規(guī)定試漏介質為空氣，試漏 壓力為2.5 X 105pa,試漏時間為0.5分鐘，工藝要求為米粒大的氣泡不 允許超過 3 個。如果米粒大的氣泡視為直徑為 4mm 的球形氣泡，那么 通過計算得知，此時所允許得最大泄漏量為0.201std.cm 3/min.對于一般發(fā)動機的缸體的水道來說，其密封性沒有必要達到這樣高的 程度。根據(jù)我們所收集到的資料表明，發(fā)動機缸體、缸蓋的水道密封性 要求最嚴的最大泄漏量是 4.2 std.cm 3/min.在實際生產(chǎn)中，采用氣壓浸水試漏法需將工件浸沒在水槽中，而工件 底部等處的小泡會依附在工件上，從而使得短時間內無氣泡逸出水面。 為此有些廠

26、家設計制造出了帶有翻轉機構和擺動入水得氣密試驗機床， 便于工件各部位的觀察，投入使用效果較好。該方法需用肉眼觀察，由于檢測者的觀測技巧不同， 以致對檢測結果會有影 響。特別是當工件剛浸入水中時， 會產(chǎn)生一些非泄漏而引起的氣泡， 例如水中 已溶解的氣體，受氣溫等條件的影響而變成氣泡逸出， 從而影響觀測者的觀測總之，氣壓浸水試漏法具有較高的靈敏度，能夠滿足一般發(fā)動機零件的試漏工藝要求，且具有判斷直觀等優(yōu)點。其缺點是需人工肉眼觀測及 容易造成被測零件的銹蝕等。3.3 、差壓試漏法差壓法原理如下圖所示：由被測工件通過差壓計與標準容器相連組成一個比較系統(tǒng)。檢測時首先將閥門1、2打開，向標準容器和被測工件

27、測量腔內同時充氣，達到測量壓 力后，關閉閥1。經(jīng)過一定時間的平衡后，使差壓計兩側壓力相等，然后再關 閉閥2,進入測量階段。經(jīng)規(guī)定的試漏時間，標準容器無泄漏，若被測工件也 無泄漏，則差壓計仍處于平衡狀態(tài)； 如果工件有泄漏，便會引起工件測量腔內 氣壓下降，使差壓計失去平衡。通常情況下因泄漏引起的工件測量腔內的氣壓下降是很小的，一般的壓力表或壓力傳感器根本反映不出來，而差壓計卻能精確地反映這種壓力差。但測出的壓差必須是由于泄漏而造成的，依據(jù)波意耳定 律，泄漏出的氣體量為:PalVl=A P.Vt式中PAt大氣壓Vl 泄漏的氣體體積 P壓差Vt試驗體積上式也可改寫為:a P= PAt.Vl；Vt ；依

28、據(jù)上述公式，采用差壓試漏法測量時，氣體處于平衡狀態(tài)然而,氣體完全平衡 是不可能的，由于氣體分子的熱運動永不停息，因而其與外界必將發(fā)生能量交換. 在檢測過程中 , 充氣時 , 系統(tǒng)內的氣體被壓縮 , 使溫度曲線迅速提高 ; 進入平衡階 段后溫度先是很快下降 , 然后漸漸下降 ; 在測量階段溫度仍在變化 , 最后漸漸地 接近終值 .與此同時 , 其壓力曲線 （不含由泄漏引起的變化 ）同溫度曲線一樣隨溫 度而變化 . 通過這一過程的分析 , 可以看出 , 有的文章關于氣體壓差試驗法就是 測量由于試件滲漏所引起的壓力降低與試驗前壓力相比而產(chǎn)生的壓差的提法, 在實際上是不夠嚴密的 .通過差壓試漏法檢測過

29、程的研究可以得出這樣的結論 , 即采用差壓試漏法進 行測量必須在同溫的條件下進行 , 即被測工件測量腔內的氣體溫度與標準容器 內的氣體溫度相同 .要實現(xiàn)這一點 , 就得使被測工件與標準容器得溫度相同 , 并 且與氣體進行能量交換得性能也相同. 目前最經(jīng)濟且最可靠的辦法是以被測的工件作標準容器 , 并采用與被測工件相同的密封材料和密封方式對其進行密封, 而且使它們均達到室溫條件 , 但在現(xiàn)在的一些生產(chǎn)線上 , 由于工件被高溫清洗等 原因, 以致很難達到室溫條件 , 從而必須采取其它的補償措施 .根據(jù)上式可知，壓差AP的大小與試驗體積有關，因此在試驗過程中，試驗體 積不能發(fā)生變化 . 但完全做到這

30、一點也是很困難的 , 因為對工件 （ 包括作為標準 容器的工件 ） 的密封只能采用彈性材料 , 如橡膠等 , 而這些材料在氣壓作用下勢 必發(fā)生變形 , 從而改變試驗體積 . 不過若按前面所說對被測工件和標準容器采用 相同的密封材料或密封方式進行密封 , 并對差壓計兩側的氣體管路采取相應的 對稱方式 , 就可以使兩側因體積變化而導致的壓力變化互相抵消 , 從而減少對測 量結果的影響 .由于壓差AP與試驗體積Vt成反比，因此應當盡量減少試驗體積，即應縮短 試驗裝置中氣體的管路 .有可能的話可采用體積縮減塞減少被測工件的容積 ,從 而提高測量精度 .密封材料的選擇除了應考慮上面提到的溫度、體積問題外

31、，還應考慮盡量選用對空氣擴散系數(shù)和透過系數(shù)較小的材料。如體積縮減塞應選用金屬材料，而不應選用材質疏松易透氣的材料。差壓試漏法的靈敏度與氣壓浸水法的相同，為10-3mm.Hg.L/s,即 O.lstd.cm3/min.但這在實際測量上是很難達到的。 前面提到的靈敏度不僅與儀 器的靈敏度有關，而且與整個系統(tǒng)的大小、管路的狀況等使用條件有關。如某 差壓試漏儀，所采用的差壓變送器的量程為200mmH 2O,誤差為1.5%,即為3mmH 2O,若試驗體積為200cm3,即使不考慮其它因素的影響，誤差也為0.6std.cm 3/min .影響差壓試漏法檢測精度的因素，除已提到的被測工件的溫度、容積外，還有

32、諸如環(huán)境的溫度、濕度等。采用該法將一個四缸機的缸體水套密封浸水后在 拿出來測量，則比原測量結果相差23mmH 2O,而如果密封腔內被弄濕的話， 則對檢測結果影響更大，此外還應考慮測量裝置中電磁閥的發(fā)熱對測量結果的 影響，以及其它一些如時間繼電器產(chǎn)生的誤差等。3.4、絕對壓力試漏法通常采用絕對壓力試漏法中的壓降法，其原理如下圖：首先打開閥充氣，充氣完后關閉閥，使系統(tǒng)內氣體平衡。然后轉入測量，通過絕對壓力傳感器測得測量開始時的壓力值并存入到中央處理器。 經(jīng)過一定的 測量時間，在測出測量終了時的壓力值也輸入到中央處理器， 將這兩個壓力值 進行比較，若工件有泄漏必然產(chǎn)生壓降。 同差壓法一樣，也是遵循理

33、想氣體狀態(tài)方程的。這樣溫度、濕度等因素必然對測量結果有影響，其解決的方法也與差壓法相似。壓降法可以說是真正“就是測量由試件滲漏所引起的壓力降低與試驗前壓力相比而產(chǎn)生的壓力差”。依據(jù)伯努力方程，則Vl2= V L1 Pt2 ； Pti式中Pti檢測壓力1；Pt2檢測壓力2Vli檢測壓力1下的泄漏容積Vl2 檢測壓力2下的泄漏容積從上式中可以看出，試驗壓力的實際大小對測量精度影響不大，只要絕對壓力傳感器的重復精度高，就可以滿足使用要求，當然，由于絕對壓力傳感器的 量程要比差壓傳感器的范圍寬得多，因而絕對壓力試漏法得測量靈敏度也就沒 有差壓法的高，但是也足以滿足一般發(fā)動機的零件的試漏工藝要求。壓降法

34、結構簡單，所需的元器件少，可靠性高，因而在國內外被廣泛采用。依據(jù)壓降法的檢測原理，對于某些零件也可以采用差壓傳感器代替絕對壓力傳感器進行泄漏試驗，其原理圖如下圖所示：先打開閥1和閥2進行充氣，然后關閉閥門1進行平衡，再關閉閥2進入 測量階段。3.5、流量試漏法泄漏檢測屬于流量計測的范疇，當然也就可以采用流量法進行泄漏檢測， 下圖左中的流量計能直接測出工件的泄漏量。顯然這種測量方法需要一個非常穩(wěn)定的恒壓氣源，盡管通常采用高精度的差壓流量計， 但由于它的測量精度低, 因而只適用于一些寬范圍泄漏量的檢測。下圖右所示的流量法可以提高測量精度。 該方法同差壓法一樣采用了標準樣 件，其測量過程與差壓法相同

35、。 這種方法為流量測量提供了一個較為穩(wěn)定的氣 源，從而提高了測量精度。近年來，國外已有廠家研制出高精度的質量流量計 用以替代差壓流量計，從而使得測量精度有了進一步的提高。流量法原理圖3.6、干式泄漏試驗的溫度補償由泄漏的基本理論，只要管道兩側有壓差，就會產(chǎn)生流體的流動。流量 法同差壓法一樣，若平衡階段氣體未達到完全平衡， 則進入平衡階段后由于受 溫度的影響，流量計兩側便會產(chǎn)生壓差，即使工件沒有泄漏，流量計也將測出 氣體的流量。因而無論采用哪種干式試漏檢測，都應考慮溫度的影響。通常溫度的影響來自兩個方面：一是環(huán)境溫度，二是工件溫度。對于環(huán)境 溫度，應使整個檢測系統(tǒng)處于同一環(huán)境溫度下， 在試驗過程

36、中還應避免環(huán)境溫 度的變化。此外，壓力測量法中采用差壓法時， 使被測工件與標準件處于同樣 的環(huán)境溫度下，即可起到補償作用。而對于工件溫度，在生產(chǎn)線上很難實現(xiàn)使 工件達到室溫狀態(tài)。特別是通常在試驗前，需將工件清洗，吹干，在這種情況 下應如何解決工件溫度對測量結果的影響呢？可以采取以下幾種方法：一、二次測量法，即將被試工件密封后，首先以低于所要求的試驗壓力 充氣測量，然后再按所要求的試驗壓力進行二次充氣測量，顯然這 種方法將加速工件與檢驗氣體溫度趨于一致。這種方法因其測量精 度較低，加之生產(chǎn)節(jié)拍的限制，故較少應用。二、統(tǒng)計法，以實際試驗所得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為依據(jù)，找出其中的規(guī)律， 并適當?shù)匦拚龔U品閥值

37、以滿足測量要求。該方法結構簡單費用低， 目前被廣泛采用。如果工件間的溫差較大，而檢測精度要求較高時， 統(tǒng)計法也就無法滿足要求了。三、采用兩個溫度傳感器，一個用于檢測檢驗氣體的溫度，一個用于測 量被測工件的溫度。其辦法是根據(jù)泄漏標準工件，測出其與檢驗氣 體的各個溫度差及相應的壓降值，依據(jù)廢品點，作出溫度補償曲線 （見下圖），并將此曲線編程到試漏儀中。 在實際生產(chǎn)條件下，將再 次測得的檢驗氣體與被測工件之間的溫度差及相應的壓降值輸入到 儀器中，與所存入的溫度補償曲線相比較，即可得出補償后的檢測這種方法也可以用于補償環(huán)境溫度對測量結果的影響，其辦法是用上述測量故采被試工件的溫度傳感器測量密封夾具的溫

38、度。 上述溫度補償技術是德國佛羅里 西公司的專利技術。但應當指出的是這種補償方法也是遵循某種統(tǒng)計規(guī)律的， 并不是依據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程僅測出檢驗氣體的溫度變化就可以進行補償 的，因為在整個測量過程中檢驗氣體不可能達到平衡狀態(tài)的。k、b、a、c、采用溫度補償后其測量精度勢必有所降低，而溫度傳感器又容易損壞,用溫度補償將增加費用。此外在實際應用中，還應按實際生產(chǎn)條件做出一批工件的實驗數(shù)據(jù)，從中選定一條適宜的曲線編程到儀器中。由于溫度補償非常復 雜，應盡量避免采用溫度補償。5、試漏機的類型通?？煞譃楦墒交驖袷絻煞N類型。 常用的干式試漏機是在密封夾具中向待測工件的容腔內充氣至一定壓力，用泄漏儀檢測泄漏

39、量是否在允許 的范圍內，若在允許的范圍內則為合格。干式試漏機的好處是不會弄濕工件，生產(chǎn)效率高，可自動化管理，但 不易找到工件的泄漏部位。濕式試漏機通常是在密封夾具中向待測工件的容腔內充氣并沉水目 測檢查。其缺點是會弄濕工件，效率低，不易實現(xiàn)自動化，但濕式法的 優(yōu)點是可以找到工件的泄漏部位，便于進行修復。有時把試漏機設計成干式、濕式兩用方式，使用兩種程序，即在通常 的情況下使用干式程序檢查工件的泄漏量是否在允許的范圍內，當測到 工件不合格時再使用濕式程序檢查泄漏部位（泄漏檢測儀器一般都可以 提供多個檢測程序）。這種復合式的試漏機綜合了兩種方式的優(yōu)點。因為,實際上大多數(shù)工件是合格的，所以可以滿足生產(chǎn)效率的要求。對于少部 分不合格件可用濕式程序找到泄漏部位從而進行修復。例如在缸體和缸 蓋水套的檢測試驗中往往會發(fā)現(xiàn)泄漏部位的大都在堵蓋部位，在這中情 況下，只要重新堵蓋，便可以達到合格。干式試漏中，既可以通正壓力氣體，也可以是負壓力（即真空法），壓力氣體通常使用的是空氣。但是，有的情況可以是其它氣體，如氦氣泄漏檢測法，它是利用對氦氣 敏感的傳感器檢出泄漏的氦氣的方法，這種泄漏檢測法的精