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通過對(duì)差壓法氣密性檢測的工作原理、工藝參數(shù)進(jìn)行分析，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，快速確定差壓法氣密性檢測的關(guān)鍵影響工藝參數(shù)，提高檢測效率及精度。排氣歧管做為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件，需要滿足發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高壓的密封條件，對(duì)性能有氣密性要求，如果出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，將會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能、排放性能以及整機(jī)的噪聲，因此需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管進(jìn)行氣密性檢測。傳統(tǒng)的排氣歧管氣密性檢測方法是浸水法和涂抹法，隨著工業(yè)自動(dòng)化和檢測技術(shù)的發(fā)展，浸水法和涂抹法正逐漸被淘汰，目前比較通行的氣密性檢測方法是差壓法氣密性檢測。在采用氣密性檢測儀的基礎(chǔ)上，輔以定位、自動(dòng)密封、電氣控制、液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成試漏機(jī)，實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)線上批量生產(chǎn)對(duì)零件氣密性進(jìn)行智能檢測的需求。為了滿足整個(gè)生產(chǎn)線的節(jié)拍要求，認(rèn)為氣密性檢測工藝參數(shù)的確定是檢測效率及精度的關(guān)鍵影響因素。

差壓法氣密性檢測的工作循環(huán)包括4個(gè)過程，即充氣過程、平衡過程、檢測過程和排氣過程。

(1)充氣過程：將系統(tǒng)壓力調(diào)定到測試壓力，打開充氣閥、測漏閥，標(biāo)準(zhǔn)容器和被測工件充入壓力等于測試壓力的壓縮空氣，由于氣體流動(dòng)的影響，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部壓力、溫度都會(huì)波動(dòng)，必須持續(xù)充氣直至標(biāo)準(zhǔn)容器、被測工件充氣完全。

(2)平衡過程：關(guān)閉充氣閥、測漏閥，截?cái)鄽庠磁c標(biāo)準(zhǔn)容器、被測工件的通路，由于充氣及關(guān)閉閥的動(dòng)作會(huì)引起容器內(nèi)氣體壓力的脈動(dòng)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)容器與被測工件間的差壓不穩(wěn)定，呈現(xiàn)出無規(guī)則的變化，必須延遲一段時(shí)間，待差壓值穩(wěn)定后才能測量差壓變化。

(3)檢測過程：檢測差壓傳感器的輸出，由于泄漏產(chǎn)生的壓力降在測試壓力附近近似的與時(shí)間成正比，因此可以測量出在一定時(shí)間內(nèi)差壓的變化值。

(4)排氣過程：待測量完差壓的變化值，標(biāo)準(zhǔn)容器、被測工件內(nèi)的剩余氣體通過氣閥排到大氣里，結(jié)束一個(gè)檢測過程。

式中QL———?dú)怏w泄漏流量，mL/s;Δp———差壓變化量，Pa;pa———大氣壓力，Pa;t———產(chǎn)生差壓Δp相對(duì)應(yīng)的測試時(shí)間，s;ΔV/Δp———差壓傳感器系數(shù)，取1.36×10-7mL/Pa;VR———標(biāo)準(zhǔn)容器容積，mL;VT———被測工件容積，mL;pt———測試壓力，Pa。

2.1、泄漏率

工件的泄漏率實(shí)際上就是工件的允許泄漏量。工件的泄漏率取決工件的材料、結(jié)構(gòu)及實(shí)際工況條件。排氣歧管的泄漏率標(biāo)準(zhǔn)是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)部門根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能而確定的。在實(shí)際生產(chǎn)中，從經(jīng)濟(jì)角度考慮確定泄漏率是很關(guān)鍵的，檢測應(yīng)該是在必要條件下盡可能精確，而不是越精確越好。

2.2、測試壓力

通常泄漏率都要參考給定的測試壓力，而測試壓力都是參照工件實(shí)際工況條件確定的。被測工件疏松度高(如鑄造縮松、裂紋)，泄漏率正比于測試壓力;疏松度低，泄漏率與測試壓力的比值變小。另外隨著測試壓力的增高，還會(huì)帶來諸如溫度影響，所需平衡時(shí)間需要加長。因此，如果工況壓力較大可以換算到低壓狀態(tài)的泄漏率，同時(shí)可在一定壓力范圍內(nèi)進(jìn)行泄漏檢測，然后選擇一個(gè)滿足測試要求的較低的壓力確定為最終的測試壓力。

2.3、溫度

對(duì)于密閉容器內(nèi)的氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)其內(nèi)部的壓力隨之升高，因而溫度是影響壓力變化的重要因素。

環(huán)境溫度的變化以及工件的材料、幾何形狀、內(nèi)腔容積、表面積等都會(huì)成為影響溫度效應(yīng)的因素。采用差壓法測量時(shí)，當(dāng)采用的標(biāo)準(zhǔn)容器與測量工件具有相同的幾何形狀及內(nèi)腔容積時(shí)，由充氣本身引起溫度變化效應(yīng)可被測試系統(tǒng)自身消除。在通常的測量條件下由于測試時(shí)間較短溫度的影響不會(huì)十分顯著。

2.4、充氣時(shí)間

充氣時(shí)壓縮空氣由受壓狀態(tài)進(jìn)入一個(gè)密閉容器后，會(huì)引起系列的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)變化，其壓力會(huì)發(fā)生降低，標(biāo)準(zhǔn)容器與被測工件內(nèi)的壓力會(huì)存在顯著的差異，當(dāng)充氣壓力或測試容積增加時(shí)，這種充氣引起的壓力變化會(huì)更加明顯。若此時(shí)進(jìn)行測量，則這種壓力的變化會(huì)被視作泄漏所引起的壓力變化，影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)保持足夠的充氣時(shí)間，以保證標(biāo)準(zhǔn)容器與被測工件內(nèi)的壓力大致平衡。

2.5、平衡時(shí)間

由于沖氣效應(yīng)的存在，在充氣與檢測之間增加一段平衡時(shí)間是必要的，平衡時(shí)間的長短需要根據(jù)具體的測量對(duì)象來確定。

2.6、檢測時(shí)間

由于泄漏產(chǎn)生的壓力降在測試壓力附近近似的與時(shí)間成正比，可以測量出在一定時(shí)間內(nèi)差壓的變化值，進(jìn)而計(jì)算泄漏量的大小。理論上測試時(shí)間越長，越有助于獲得準(zhǔn)確的測試精度，但這與生產(chǎn)線的實(shí)際需求是矛盾的，同時(shí)檢測時(shí)間過長，壓力降過大，壓力降與時(shí)間的比例會(huì)變化，檢測精度反而會(huì)降低。當(dāng)工件的測試壓力較高、測試容積較大、泄漏率較小時(shí)，需要延長測試時(shí)間，以保證工測試的精度。

2.7、其他影響因素

(1)工件容積，對(duì)于一個(gè)特定工件(泄漏率一定)，若工件容積越大，則相應(yīng)的壓力降低的速度就越低，測量時(shí)間就需要相應(yīng)增加，所以為保證測量的靈敏度，就要設(shè)法減少工件的容積。

(2)試漏機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為保證測試精度，氣密性測試對(duì)試漏機(jī)的密封元件的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、密封設(shè)計(jì)、工件定位夾緊等方面都有一定的要求，如：密封元件應(yīng)沒有彈性蠕變，耐油耐壓;密封夾具必須提供適當(dāng)?shù)膲毫矸舛卤粶y工件，夾緊力應(yīng)該是測試壓力的3倍;零件的封堵在測量過程中必須保證其位置不發(fā)生改變;夾具支撐框架的強(qiáng)度要足以支撐此壓力，而且各封堵氣缸應(yīng)有可靠的導(dǎo)向，確保封堵位置的準(zhǔn)確;試漏機(jī)的封堵元件盡量不要作用在零件的非支撐結(jié)構(gòu)上，如果必須則需充分考慮是否可能會(huì)對(duì)被測工件造成損壞或產(chǎn)生新的泄漏點(diǎn)等。

①在正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中各因子水平值應(yīng)當(dāng)根據(jù)工件的測試壓力、檢測容積等因素的變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整;②由于在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)，現(xiàn)場條件的波動(dòng)，特別是氣源壓力的波動(dòng)，試驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理時(shí)要剔除處理。③從表2中我們可以看到測試條件、、、的試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)都是比較好的，此時(shí)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果要根據(jù)檢測的精度及效率的要求進(jìn)行取舍，或者加大試驗(yàn)次數(shù)進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證。

差壓法氣密性檢測具有檢測靈敏、精度高、受溫度影響等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)檢測過程的自動(dòng)化，大大縮短了檢測周期，在工業(yè)生產(chǎn)得到了廣泛應(yīng)用。氣密性檢測工藝參數(shù)的確定是檢測效率及精度的關(guān)鍵影響因素，通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，可以快速確定差壓法氣密性檢測關(guān)鍵影響工藝參數(shù)，提高檢測精度及效率。