氣密性檢測是保證產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)安全的重要工序，它在生產(chǎn)過程中的作用已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，從以前的汽車制造業(yè)己經(jīng)拓展到了現(xiàn)在的一般日用品行業(yè)、家用電器、食品包裝、醫(yī)療器械等。現(xiàn)在氣密性檢測包括有氣體的泄漏檢測、可燃?xì)怏w的泄漏檢測以及氣密性檢測。前兩者多半可以通過化學(xué)傳感器的方法來進(jìn)行檢測,通常是在元件或系統(tǒng)使用過程中進(jìn)行檢測。
在元件或系統(tǒng)使用過程中進(jìn)行檢測，如果有合適的傳感器, 其方法相對簡單。本文中介紹的氣密性檢測, 一般是在元件或系統(tǒng)制造過程中進(jìn)行檢測，通常需要定量檢測, 而且要求快速、大量地在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行。
圖1差壓法原理
氣密性檢測的常用方法有氣泡法，涂抹法，化學(xué)氣體示蹤檢漏法，壓力變化法，流量法，超聲波法等等。傳統(tǒng)的檢測泄漏方法多采用氣泡法和涂抹法。氣泡法是將工件浸入水中，充入壓縮空氣，然后在一定時間內(nèi)收集從中泄漏出來的氣泡以測出泄漏量。涂抹法是在內(nèi)部充有一定氣壓的工件表面涂抹肥皂水一類的易產(chǎn)生氣泡的液體，觀察產(chǎn)生氣泡的情況以檢測泄漏量的大小。這兩種方法操作簡單，能直接觀察到泄漏的部位和泄漏情況，但由于事先不知道工件泄漏的部位和幾處泄漏，難以收集全氣泡，影響測量的準(zhǔn)確性；其次，對于體積大、笨重、外表面復(fù)雜的零件，氣泡附著于零件底部和褶皺處而不易觀察；測試完后需要對工件進(jìn)行清掃干燥處理，無法實(shí)現(xiàn)自動、定量測漏。因此這兩種方法在滿足高精度、高效率的生產(chǎn)需求方面顯得力不從心。
氣密性檢測技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀
為了提高檢測精度和效率，實(shí)現(xiàn)檢測自動化，目前比較流行的氣密性檢測方法是差壓法，基本原理如圖1所示。被測容器如果有泄漏，必然造成容器內(nèi)氣體質(zhì)量的流失，使容器內(nèi)原有的氣壓減低，通過測量容器內(nèi)氣體壓力降可以推導(dǎo)出實(shí)際容器泄漏的氣體量，以達(dá)到檢測氣體泄漏量的目的。
泄漏流量與差壓的關(guān)系可以用下式表示：
公式
上式中，PT為測試壓，P0為外界壓力（大氣壓），VW為被測容器容積，VS為基準(zhǔn)容器容積，V為由于差壓的產(chǎn)生造成的差壓傳感器內(nèi)容積的變化，ΔVL為排到大氣中的泄漏量，ΔP為差壓，QL為氣體泄漏流量，t為產(chǎn)生差壓△P相對應(yīng)的測試時間。其中PT P0均為絕對壓力。
基于上述基本原理，國外眾多廠家都開發(fā)出了氣密性檢測儀，比較著名的有法國ATEQ公司，美國的USON公司，日本的COSMOS公司等。ATEQ 公司為世界制造氣密性測試儀器的先驅(qū)，涉及汽車、醫(yī)藥、家電、壓鑄、包裝、閥門、煤氣、電子、建筑、航空等領(lǐng)域。USON公司也生產(chǎn)很多種類型的測漏儀，它的4000系列提供了多種檢測模式，同時考慮到了測漏性能、泄漏量、以及針對實(shí)際應(yīng)用中不同被測物的容積及泄漏量大小提供了相應(yīng)的產(chǎn)品。COSMOS 主要生產(chǎn)針對特殊化學(xué)氣體的泄漏檢測設(shè)備。
近年來，國內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)和廠家也對氣密性檢測儀進(jìn)行了開發(fā)研制，其中，希立儀器的直壓式、差壓式、正負(fù)壓一體式、流量式等各種型式氣密性檢測儀，檢測精度高達(dá)萬分之二（檢測精度和測試條件有關(guān)）。高精度，高效率，低成本是該系列產(chǎn)品的最大競爭優(yōu)勢，此外儀器界面友好，操作簡單，而且還配備各種通訊接口，具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能。廣泛應(yīng)用于各種閥、泵、汽車零部件、管路、發(fā)動機(jī)、消聲器、醫(yī)療器械、消費(fèi)電子、新能源電池等的氣密性檢測。
氣密性檢測效率改善方法
基于差壓測量的氣密性檢測技術(shù)雖然和傳統(tǒng)的檢測方法相比，提高了檢測效率和自動化程度，但是在有些場合仍然不能滿足生產(chǎn)效率的要求，尤其當(dāng)被測工件的內(nèi)容積較大時，為了保證一定的檢測精度，必須保證足夠的充氣時間和平衡時間。因?yàn)?，在充氣過程中，氣體的溫度會發(fā)生變化，如果充氣時間和平衡時間不足夠長，溫度變化不能穩(wěn)定下來，進(jìn)入檢測過程時，溫度變化會引起差壓的變化，使檢測精度下降。此時，檢測精度和檢測效率就成為了矛盾的關(guān)系。為了提高泄漏檢測效率，國內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)分別提出了一些理論和方法，如快速充氣法、溫度補(bǔ)償方法、加裝填充物減少被測工件內(nèi)容積等方法。這些檢測效率改進(jìn)措施在實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證和發(fā)展。
上述氣密性檢測技術(shù)雖然能夠檢測工件泄漏與否，但不能確定泄漏的具體位置。在某些場合，當(dāng)工件檢測不合格時，需要將工件放入水槽中，通過水檢的方式確定漏點(diǎn)位置。為了提高檢測效率，新的檢漏機(jī)常將氣密性檢測（干式檢漏）與水檢功能復(fù)合在一臺設(shè)備中。被測工件進(jìn)入檢漏機(jī)后，首先進(jìn)行干式檢漏，如果工件合格，則將工件送出。如果工件不合格則自動將工件沉入檢漏機(jī)下方的水槽中，進(jìn)行水檢以確定漏點(diǎn)位置，這樣進(jìn)一步提高了氣密性檢測的自動化程度和檢測效率。
此外，即采用紅外攝像儀結(jié)合圖像處理技術(shù)進(jìn)行泄漏位置的檢測，其基本原理是向工件中充入比環(huán)境溫度略低的氣體，采用紅外攝像儀拍攝工件外表面的溫度場圖像，如果工件有泄漏，則在溫度場圖像中有奇異點(diǎn)，通過圖像處理技術(shù)把該溫度奇異點(diǎn)提取出來即可確定泄漏位置。該方法和采用水檢確定漏點(diǎn)位置的方法相比，由于不需要對工件進(jìn)行后續(xù)的干燥清潔處理，可大大提高檢測效率。目前該研究尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，預(yù)計在不遠(yuǎn)的將來即可應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。
隨著計算機(jī)、電子、傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，泄漏檢測技術(shù)的發(fā)展將迎來新的發(fā)展契機(jī)。未來的氣密性檢測技術(shù)將向高精度、高效率、智能化的方向進(jìn)一步發(fā)展。
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