浅谈试漏技术在发动机生产中的应用

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  摘要:密封性是检验产品质量的重要指标, 而泄漏检测技术作为产品质量监控手段也已经非常成熟,由专业化厂生产的商品化程度很高的各种定型产品,已能在很大程度上满足用户的不同需要,特别是在批量生产方式的制造业中得到了广泛地应用,汽车行业就是一个典型的应用领域。
  关键词:泄漏检测;工艺分析;故障;处理方法

引言
  试漏机是由泄漏检测仪器、机械密封夹具、上下料机构等机械部件和电控系统组成主要应用于汽车,内燃机,摩托车,压缩机等行业;是检测其零部件泄漏状态,保证产品质量的重要设备。随着我国汽车工业的高速发展,发动机需求量飞速增长,行业将面临着增产及提高产品性能的考验,与此同时试漏机的测漏效率要求也越来越高。
  1.泄漏基础知识及方法
  泄漏检测是控制产品质量和工艺的一种重要手段。它是通过对被测零部件用空气或其它气体冲压,用一种或几种方式来判定零件是否存在气体泄漏。
  泄漏检测属于一种非破坏性的检测,我们只能测量出工件的泄漏量及泄漏位置。因为很容易用仪器测出气体的流量和测定气体流量,通常泄漏量采用气体流量表示。在泄漏检测技术中,泄漏和不泄漏只是一个相对的概念,从理论上讲是没有不泄漏的,当泄漏量不超过一定的允许范围时,我们可判定为没有泄漏,或者说是合格的工件。近年来泄漏测试由于采用了先进的电子技术和高品质的气动元件,以及洁净、干燥的压缩空气,标准的压力衰减式的检测方法已广泛应用于汽车制造业,如缸体水套、缸盖水套、曲轴油道孔等,此外,还有燃烧室容积测定和发动机总成检测等。
  现在市场上的试漏机主要有干式气密试漏机、干湿组合气密试漏机和流量检测气密试漏机以及发动机总成气密试漏机。但它的工作的类型只分为干式和湿式两种类型。
  干式试漏机是需要在密封夹具中向被测工件的容腔内压入一定的气压,用泄漏仪检测泄漏量是否在允许的范围内,如若在允许额范围内则为合格,超出则为不合格。干式试漏机的优点是不会弄湿工件,生产效率高,可自动化管理,但缺点也非常明显,不易找到工件的泄漏部位。
  湿式试漏机通常是在密封夹具中向待测工件的容腔内充气并沉水观察水面有无气泡逸出,即可判断工件有无泄漏,通过观察气泡的数量和气泡发出的部位,判断出工件的泄漏部位。湿式试漏具有较高的灵敏度,可以找到工件的泄漏部位,判断直观,便于修复等优点。其缺点是测漏时间较长,效率低,不易实现自动化,无法满足节拍要求较快的生产线,会弄湿工件造成被测零件锈蚀等。
  2.试漏工艺分析及工作原理
  在发动机零件的试漏工艺中,有的采用湿式,有的采用干式检测法。湿式中有水压试漏和气压浸水试漏;干式法中有绝对压力法,压差法和流量法等。
  一般缸体会采用干式充气试漏机,由两个工位测漏的形式对加工后缸体主油道、回油道、水套、水泵水道分别冲入压缩空气,再通过一台差压法试漏仪测量其泄漏量的密封性。其工作步骤为机型探测→油道测漏→水道及曲轴室测漏→合格打标→输出合格工件。
  为确保试漏机的稳定性和正确性,该类试漏机通常都挑选有合格参考件和不合格参考件。定期对试漏仪标定,对参考件重新评审,批量生产前先验证参考件泄漏情况,以确保试漏机的检测的正确性。
  3.影响试漏不稳定因素
  试漏机FTQ低可分为两种情况;一种是由于毛坯自身原因,铸造质量上存在局部组织疏松、局部有砂眼,气孔、铸造误差引起孔道壁过薄或油水贯通,这种情况造成的FTQ影响是无法避免的,需工件供应商铸造时加以控制。另一种则是来自设备或环境,合格的零件由于其他外在原因导致泄漏量超出设定范围被判定为不合格的零件,造成设备的误判。影响误判的原因归结为以下几种:
  3.1灵敏度
  灵敏度不仅与所采用的检测方法所需仪器的灵敏度有关,而且与整个系统的大小,管路的长短状况等使用条件有关。
  3.2机械部件
  试漏密封部位的水道、油道、曲轴室封堵破损或封堵板倾斜,定位不准等造成机械密封性差引起的试漏不合格,如图1所示。
  图1  机械部件密封试漏
  3.3检测时间和压力
  不管使用什么检测方法,都需花一定的时间,气管长,测试时间短,测试时按充气时间控制压力,稳压过程中体腔未充满气体,形成气压不足也会导致批量试漏不合格。充气压力应根据被测缸体体腔的大小,设定正确的充气时间和压力。
  3.4环境
  检测方法对环境的要求都是不同的,对于干式气密试漏机,温度、湿度等因素对测量结果影响较大。缸体水道中含有水份,充气阶段因充进去的气体为压缩空气,对缸体水道内壁、水道中的原始气体和水份进行做功,内壁、原始气体和水份受热温度上升。而水道中的水份由于比热容在三者中是最大的,吸收的热量最多,在保压和测试阶段,水份释放热量,会造成水道中气体压力上升,如图2所示。
  图2  环境对检测方法的影响
  如配备的试漏仪为相对压力法试漏仪受影响会较大,该试漏仪最大的缺点在于分辨率随测试压力的升高和测试容积的增大而降低。如有水份影响,试漏结果一般为负值。相对压力阀试漏仪工作方式如图3所示。
  图3  压力阀试漏仪工作方式
  对环境的影响做过针对性的验证,收集缸体体腔有较多水珠的500件缸体试漏的结果水道频繁不合格,FTQ只能达到84.36%;其他条件不变的情况下试漏500件体腔无水珠的缸体试漏FTQ则能达到95.6%,如图4所示。测试20件零件温度为24.5±5°的工件过试漏机的结果只有2件合格,FTQ只有10%,相同设备20件温度在32±5°的工件全部合格,FTQ达到100%。所以温度、湿度因素在试漏选择上必须加以考虑。
  图4  湿度对检测方法的影响
  4.试漏不稳定处理方法
  检查机器是否存在泄漏,可通过机床自动检测程序(生产中常说的密封检程序)检查系统内部是否有泄漏;检查夹具是否泄漏,人为操作仪器使仪器保持在充气状态,再对密封的部位喷洒肥皂水查找漏点,有冒泡的位置即为泄漏点;检查管路是否泄漏,人为操作仪器使仪器保持在充气状态,再对管路折弯或密封,使管路的出气口不能出气,再看仪器是否泄漏,若仪器数值不停的往下降说明管路存在泄漏。
  无论是工件原因还是设备或环境原因导致泄漏,干式气密试漏机会通过试漏仪测试出来的数值自动判定,因此,工件被判定不合格的依据只有两种情况,即正值超差和负值超差。针对一些生产节拍要求较快的企业,为缩短问题处理时间,可参考图5的解决流程进行处理。
  图5:试漏不合格的处理流程图
  5结束语
  大多数的试漏基本原理都是相同的,一台合格的发动机需经过多道试漏工序。对于干式气密试漏机多数存在有误判的情况,需制定合理的检定周期并通过参考件评判试漏机的稳定性以确保误判率最小化。对于生产而言,选择什么类型的试漏机,用户还需根据产品设定的要求选择最佳的试漏方法。
  参考文献:
  [1]陶勇超.测漏技术在发动机制造中的应用[J].科技创新与应用,2014年33期
  [2]王勇,马凯.气密性检测技术在发动机生产过程中的应用[J].汽车工艺与材料,2009年07期
  [3]韩秀茹,李维,赵天明等.密封性检测技术及其生产中的典型应用[J].汽车实用技术,2012年05期
  作者简介:朱振杰(1983.10-),男,广西贺州市人,本科,助理工程师,现工作于上汽通用五菱汽车股份有限公司,主要从事发动机制造方面的工作。

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