汽车胶管气密性智能检测技术研究

汽车胶管气密性智能检测技术研究

孟繁杰   

天津鹏翎集团股份有限公司 天津市  300270

摘要：在汽车胶管系统中，橡胶管的密封性至关重要。在某些汽车零部件生产过程中，特别是对密封性要求较高的零件，还需进行泄漏点的探测，同时还需采用氦质谱、红外等手段进行探测。目前，汽车胶管气密性测试技术正朝着高效、准确、智能化的方向发展。本文在介绍压力检测法和流量检测法两种智能检测技术的基础上，对气密性检测技术的未来发展趋势进行展望。

关键词：汽车工程；胶管检测；气密性处理

1汽车胶管气密性智能检测技术方法

1.1直压法

直压法又称为绝对压力法，是在待测零部件中充入一定压力的气体，将待测部件与气源隔开，并对待测部件进行封口，在一段时间气压状态下将被测部件维持在正常工作状态。当被测部件出现渗漏时，被测部件内的气体会向空气中逸出，从而使被测部件内的分子量降低。在一定的温度、容积条件下，试件内气压会减小。在测试过程中，通过测定待测产品中气体所形成的压力差，即可得到产品的漏失率。压力检测法泄漏检测示意图如图1所示。

图1压力检测法泄漏检测示意图

压力检测法的泄漏率计算公式为：

               （1.1）

式中，q——标准大气压下的泄漏率(ml/min)；——被测零件保压前后的压力差(pa)；——被测系统容积(ml)；t——检测时间(s)；——大气压(=1.013×105pa)。

在采用压力检测方法对部件进行气密性试验时，一般将按照被测部件的最大容许泄漏率设定一个压降阈值，此阈值可通过公式（1.1）来计算。若在保压过程中，由气体引起的压力下降低于临界值，则视为元件的气密性测试通过；若压力损失超过阀值，表示零件的气密性测试未通过，零件不合格。由该压测法的漏气率计算式（1.1）可知，压力检测法是通过在某一时刻将被测量元件内的气体压力的变化，转换成漏气率来计算泄漏率。压测方法中的漏气率计算公式，仅反映了受试件内压p与气体种类数n的关系，未考虑温度、体积等因素对漏气率的影响。所以，采用公式（1.1）来计算部件的漏失率，其条件是假定气体是不可压缩的，测定环境是恒温的，被测定的工件的容积不会改变的，并且测定的压力值不会有明显改变的。

目前，对汽车零件进行气密性测试时，采用压力检测法是一种行之有效的测试手段，且设计成本低廉，操作简便，易于实现自动化智能控制。需要注意的是，当测压方式的测压压力较高时，测压温度对测压结果的影响会比较明显，应做好温压控制，通过对压力差的温控分析，可有效地降低其影响。

1.2差压法

差压法的基本原理是通过设置基准单元，通过压差传感器将基准单元与被测对象连接起来。在测量过程中，将等压气体注入被测部件和基准部件，以平衡差压传感器两端的空气压力。接下来，切断空气源，使基准件和测试件的压力保持一段时间。当被测部件发生泄漏时，被测部件内部的压力会降低，导致被测部件和被测部件之间出现压差。通过使用这种压差传感器，可以获得参考元件和被测元件之间的压差，并且可以计算被测元件的泄漏率。差压泄漏检测原理图如图2所示。

图2差压法泄漏检测示意图

差压法泄漏检测的泄漏率计算公式为：

               （1.2）

式中，q——标准大气压下的泄漏率(ml/min)；△VL——被测零件泄漏到大气中的气体体积(ml)；t——检测时间(s)；△p——差压传感器的压力差(pa)；△V——差压传感器的容积变化量(ml)；Patm——大气压(patm=1.013×105pa)；VT——被测零件容积(ml)；VR——基准元件的容积。

压差法除了以不同的方式获得压差数据外，对气密性的判断与直压法对密封性的判断相同。。该算法可以有效地弥补直接压缩算法的不足，大大提高检测精度。此外，该方法还具有较高的测试压力、较高的信号分辨率，并且可以检测不稳定的成分。然而，这种方法也有一些缺点，其中最突出的是其范围窄，不适用于泄漏量大的工件。因此，在测试压力高、分辨率要求高的情况下，应使用压差法。

1.3流量法

除了上文中提及的压力检测法之外，在汽车业胶管气密性检测中，还有一种应用较少的“流量法”。按照流量传感器的不同，流量换能器又可分为质量换能器和容积换能器。质量流量是指在一个单位时间内，流经一个封闭的管子或一个开放的狭缝的有效断面上的流量，而容积流量是指在一个单位时间内，通过这个有效断面上的流量。假定A是液体的横截面积，V是液体流过该横截面积，那么液体的体积流率是：

液体的质量流速可以用体积流速与液体密度之积来表达，也就是：

在一段时期内的液体质量流速的累计值表达式是：

流量测定法是利用流体的流量来测定流速。质量流量法按测量方法的不同可分为直接测量方法和间接测量方法。直接测量方法强调用一种简单的方式，利用一种质量仪来直接测定液体的质量流率；间接法是利用容积式流量计来测定液体的容积率，再乘以流体的密度，得到液体的流量。质量流量计可对液体的质量流量进行直接检测，对液体进行动态密度检测，并可对不加任何补偿的容积流量进行直接检测。流量检测法测量原理为：先向储气容器内注入一定压力的气体，再切断气源，使储气容器内的气体向被测构件充气，从而实现储气容器和被测构件间的压力平衡。在气体容器与被检测部分之间装有一个流量传感器。如果被测组件有泄露，组件内的压强将会低于天然气容器内的压强。在这种情况下，储气室中的气体就会经由流量传感器流到待测元件。被测部件的漏失率可由流量传感器读数直接得到。将测试结果与测试结果的最大容许漏失量进行对比，就可判断测试结果的可靠性。在图2中给出了利用流量法探测管道泄漏的原理图。

图2流量法泄漏检测原理

在试验费用方面，质量流量计价格比较贵，但它的测量精度较高；容积式流量计是比较廉价的，其探测准确度低于质量流量计。由于体积速度与质量速度的相互转化，目前多数采用容积式流量计，并通过软件实现体积速度与质量速度的转化。另外，质量法和压力法相比，其成本要高30%-40%，对企业的推广有很大的限制。

3结语

压力检测与流量检测的原理是：在密闭的容器中，当出现泄漏时，会引起容器中气体的质量降低，从而引起其他参数的改变。通过上述指标的改变，即可对集装箱是否发生了泄漏进行判断。除了上述两种方法外，还有气泡检测法、压力检测法、流量检测法、氦质谱分析检测法和红外检测法等。目前的气泡探测技术存在着效率不高、准确度不高等问题，不能满足规模化应用的需求。氦质光谱法和红外线探测法的准确度很高，能够准确地探测出漏油的位置。但是，这类测试方法设计繁琐、费用昂贵，只能在精密零件内部进行测试。压力检测法和流量检测法应用中，可利用对应的传感器对被测工件进行测压及测流，不需进行人为观测。该方法具有快速、准确、价格低廉、容易实现自动化等优点。因此在企业中应用广泛。

参考文献：

[1]杨培州.化学实验装置气密性检查的系列研究[J].高考,2020(30):1+3.

[2]宋燕海，胶管密封性提高技术.河北省，河北华特汽车部件有限公司，2018-06-03.

[3]吴化阁.关于汽车胶管的可靠性评价[J].世界橡胶工业,2018(03):46-52.