线束气密检测稳定性的影响因素和消除方法

admin · 发表于 2022-11-16 21:08:45

气密检漏仪依据的物理原理是气体的状态方程

其中，P是气体绝对压强（Pa），V的气体的体积（m3），m是气体质量（g），T是气体开氏温度（K），M是标准状态下空气平均摩尔质量（g/mol），R是摩尔气体常量（J/K·mol）。其中M的数值是28.8g/mol，R是8.31J/k·mol。

这个公式描述了气体的压力、体积、温度和质量四个物理量之间的关系。

一．体积变化

实际测试过程中，完整的体积由被测工件内部的体积和测试管路的体积两部分构成。

在这两部分体积中，一般不可避免存在形变材料。例如管路材料受压后会发生膨胀，密封材料受压后会被挤压。所以一般在充气结束后，即使整个空间没有泄漏发生，也能观察到空间内的压力在缓慢变小，最后趋向于平衡。这个缓慢变小的过程就是形变材料受到压力后形状变化导致的。

压力变化的公式如下：

例如：对1升的测试容积，如果在测试阶段变化1ml，由此而产生的压差变化200 Pa。10ml的测试容积，一个芝麻粒大小的容积变化，产生压差变化80Pa。测试管路要尽可能短，前面已经分析过，测试时压力变化的空间是工件内部的空间VT和测试管路空间VD的总和。如果能够减小VD，则泄漏时产生的压力变化将更加明显，这就有利于工件泄漏的甄别。

1.管路材料必须弹性小和形变快。管路材料和密封材料如果形变太慢，会严重影响测试中平衡的时间，降低测试的效率。建议选用硬尼龙管。

2.在对产品进行封堵的时候，太厚的密封垫会使得密封缸不能完全压到底，容易受到震动及缸体气源的影响。空置的密封橡皮受到空气的压缩会产生缓慢的压缩影响测试容积。采用合适尺寸的O型圈密封或密封垫密封产品并对密封圈设置挡块以防止其发生微小变动。

二．温度变化

工件内部温度变化：假定工件没有发生任何泄漏，但内部温度改变了，则根据气体状态方程可得

这是一个等容的变化过程，T是开氏温度，P是绝对压力。这个公式表示内部压力会随着温度的升高而增加，随着温度的降低而减少。如果以25℃、0.7MPa作为测试标准，大气压为0.1MPa，工件容积为250ml，充气5s、平衡时间30s、测试时间5s，测得有1.5ml/min的泄漏率。然后由于某个原因，温度降低了0. 1℃，代入公式，可以计算得到压力下降了268.3Pa，换算成泄漏率是8ml/min，在日常生活中，0. 1℃温度的变化人类是无法感知的，但其引起的几百帕压力的变化，足以误导测量结果出现误判了。绝对真空的情况下，由于P值为0，所以压力不受温度变化的影响｡测试误差是随着测试压的增大成正比增加。测试压力越接近真空，误差越小。

1.外部温度对工件内部温度的影响，比如：夏天空调或风扇对测试工位的直吹、测试工位靠近窗口受到阳光的直射、布置在外的气源管经过阳光照射后进入车间直接用于测试工位、温度较低时操作员工的人体温度等。都会对测试产品带来一定的影响。管路材料需要隔热处理。管路材料如果不能隔热，则设备的温度会干扰到测试气源的温度，导致测试结果的不稳定。

消除办法:避免温度的直接影响，测试工位远离热源；管路做隔热处理。

2.机加工出来的工件经过简单清洗直接进入测试工位，工件本身还带有较高的温度。冬天放在室外的工件直接拿到室内后就进行测试。带有较高温度的工件在进行测试时会对充入的气体持续较长时间的加热，在测试阶段产品内部的空气压力会不降反升，测试结果出现负值。直接由低温环境拿到高温环境测试的产品，由于温度的差别，和测试时间的不同可能会出现泄漏量变大，也可能会出现测试负值的不同现象。

消除办法：放置自然回复。对带有温度或低于测试环境温度的产品放置直至其回复到正常测试环境温度。常用也是最有效的方式，但需要周转测试产品或添加冷却工位。

3.充气过程中气体分子摩擦会导致热量产生，根据气体方程PV=nRT，可知会导致测试腔体内部压力升高，当充气结束后温度又会缓慢恢复到正常的室温，因此充气结束后的稳压时间如果不充分，即到测试阶段腔体内部温度仍出于下降的回复期，那么由此温度下降所导致的压力下降就会直接反映到仪器所测试的泄漏量中，在测试阶段泄漏量由大变小直至趋于稳定。

消除办法：延长稳压时间。使测试腔体内部温度自然趋于外部温度后再进入测试阶段。这是常用的最直接有效的方式，缺点在于对于有些比如内部空间较大或塑料件之类的不易导热的产品，在充气结束后产品内部的温度可能需要很长的时间才能回复到正常温度。这样会导致测试节拍变长影响生产效率。对内部空间较大的产品在做测试密封工装时尽量填充减小测试腔体容积，从而使温度回复时间缩短。在测试参考端加与测试产品相同的对比件或储气罐，以抵消相同的温度变化。或者对温度变化引起的压降进行补偿。

4.测试完成后产品内部的气体被排出时会带走产品及密封工装上的部分温度。如果马上对同一件产品进行二次测试，就会出现产品内部气体温度先被降低后稳压时升高回复的状态，这会导致测试阶段腔体内部压力有微小的上升状态，会抵消部分原有的泄漏量。会造成对同一件产品做重复性测试时，会出现测试结果一次比一次变小的现象，如果多次测量中间间隔时间不完全一样还会出现测试结果反复的现象。

消除办法：对同一件产品做重复性测试时，两次测试之间需要间隔足够的时间以使产品回复正常的测试状态，每次测试的间隔时间最好一致。在对设备做重复性测试时，可选用多个产品循环测试的方式进行。对于一些指标比较小，重复性比较高的产品来说，在设计工装时可考虑使用硬性树脂类材料作为直接接触的密封夹具避免使用导热性较好的金属材料。

外界环境温度变化：0.7MPa作为测试标准，大气压为0.1MPa，工件容积为250ml，充气5s、平衡时间30s、测试时间5s，测得有1.5ml/min的泄漏率；换到10°和35°分别测量，得出下表测量结果。

测试压力与标准一致，但测试温度分别是10℃和35℃，可以看到结果相比标准A，分别改变了-5.03%和3.35%。这就是说，在冬天时测试的结果会偏小，漏检的概率增加，而夏天时测试结果会偏大，但是相对于工件内部的稳定变化的影响来说，影响率要小很多。所以本文主要考虑因素还是工件内部温度的变化。

三．其他因素

1.气源的稳定性

测试工位处于用气量较大的车间环境中、双工位或多工位测试台使用同一气管源。测试过程中，如果测试工位附近用气量减小，则气源压力会增加使气缸内的压力有微小的增加会导致气缸下压力度增大，密封的腔体容积减小，腔体内部压力增大，此时若处于测试极端那么测试结果将会变小或出现负值。如果外部用气量增大，则气源压力会下降，会导致密封腔回缩容积变大，测试结果就会突然变大。因此气源不稳定会对测试结果的稳定性产生影响。

消除办法：对密封缸体行程作限位处理；给测试工位用气加储气罐；使测试工位气缸用气压力低于气源压力，以减少气源压力波动带来的影响。

2.测试产品对空气的吸附性

对于一些材质密度较小或存在小孔的产品（比如碳罐）来说，首次测试后产品内部可能吸附有压缩的空气，如果马上进行二次测试由于已吸附的空气不能马上排出，可吸附的空气也会越来越少。对这类产品做连续的重复性测试，会导致测试结果越来越小。

消除办法：连续测试同一件产品需要之间需要足够的间隔时间,或选取多件产品循环测试。

3.测试气体含水量

测试用气体如果干燥处理不合格，导致其中出现水分，水汽在测试管路中凝结，会导致测试管路的有效体积VD变小。在这种情况下测试，泄漏的数值将会偏大，导致误判的概率增加。若水汽未发生凝结，由于水汽摩尔质量小于干燥空气的摩尔质量，使用这种气体进行测试会引起测试结果偏小，导致误判的概率增加。

消除办法：首先，测试用的气体必须经过除水和除尘的处理。配置外部排气阀防止微尘水油等堵塞测试管路，损坏测试仪表和测试装置。

四.此外在日常气密仪的使用上给出如下建议：

1.定期检查并清理密封圈2.设置合理的平衡时间3.选择合理的校准标定时间