轉(zhuǎn)載自 2017-02-26 車界同仁館

發(fā)動(dòng)機(jī)試漏工藝開發(fā)過(guò)程一般分為：產(chǎn)品工藝性評(píng)估、工藝路線設(shè)計(jì)、工藝方案設(shè)計(jì)、工藝驗(yàn)證、工藝定額的設(shè)計(jì)及工藝維護(hù)幾個(gè)步驟。本文介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)試漏工藝開發(fā)過(guò)程和相應(yīng)的規(guī)范要求，對(duì)試漏工藝設(shè)計(jì)、工藝開發(fā)和工藝維護(hù)過(guò)程具有一定的指導(dǎo)意義。

產(chǎn)品工藝性評(píng)估

     空氣本質(zhì)上沒(méi)有表面張力，這個(gè)特點(diǎn)使它比液體更容易通過(guò)小的漏點(diǎn)。然而，空氣可以通過(guò)的泄漏，對(duì)液體而言并不一定會(huì)泄漏，這就是為什么以空氣作為介質(zhì)進(jìn)行試漏的時(shí)候要定義一個(gè)最大允許空氣泄漏量的原因。

1.試漏原理的選擇

      目前常用試漏儀的工作原理可分為壓差法和流量法兩大類。流量法是通過(guò)安裝在層流管兩端的壓差傳感器來(lái)測(cè)量層流管中的流量。壓差法是先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件和測(cè)試件充入一定壓力的氣體，穩(wěn)定后測(cè)量?jī)晒ぜg的壓力差。其試漏原理的基本信息如表1所示。

2. 產(chǎn)品要求的可行性和過(guò)程特殊要求

     對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為三類，即潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和進(jìn)排氣系統(tǒng)。在進(jìn)行試漏開發(fā)前，我們必須熟悉自己所進(jìn)行試漏的產(chǎn)品特性。常見(jiàn)測(cè)試件安裝部件如表2所示。

工藝路線設(shè)計(jì)

1. 封堵位置布置

      設(shè)計(jì)試漏工藝路線時(shí)，需要根據(jù)試漏部位工藝要求、工件前后裝配工序的內(nèi)容來(lái)安排試漏工序的布置。通常，短發(fā)試漏在裝配油底殼后進(jìn)行油道試漏;在和裝缸蓋總成后，裝配完氣門室罩蓋，再進(jìn)行總成油道、水道測(cè)試。常見(jiàn)的封堵位置可參考表3所示。

       需要特殊說(shuō)明的是，油道試漏過(guò)程中，采用PTFE結(jié)構(gòu)油封，在靜態(tài)下不具備密封氣體特性，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)總成油道試漏中，需對(duì)油封進(jìn)行密封。油道試漏中，活塞環(huán)在靜態(tài)下對(duì)氣體的密封效果有限，所以在油道充氣時(shí)，同時(shí)也要在進(jìn)排氣道部位進(jìn)行充氣，防止油道氣體竄入燃燒室，造成試漏不平衡。

2. 充氣口選擇

     對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)總成這種型腔復(fù)雜的被測(cè)件來(lái)說(shuō)，在試漏夾具空間布置允許的情況下，盡可能地選擇多的充氣點(diǎn)。同時(shí)，為了防止充氣過(guò)程中管路的變形，要求充氣管采用壓力膨脹少的硬質(zhì)尼龍管，管接頭采用外套嵌入式接頭，應(yīng)盡量固定配管，不建議用銅管、鋼管做配管以及快插式接頭。

3. 典型案例

      圖1所示為某機(jī)型的潤(rùn)滑系統(tǒng)脈絡(luò)圖，綠色箭頭表示封堵位置(加油口蓋，進(jìn)排氣面，凸輪軸油封、曲軸前油封和曲軸后油封，機(jī)油壓力開關(guān)，機(jī)油標(biāo)尺安裝孔)，紅色箭頭表示充氣點(diǎn)(加油口蓋、進(jìn)排氣面、曲軸后油封和機(jī)油壓力開關(guān))。根據(jù)機(jī)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)油道總成試漏工藝。依據(jù)上述要求，對(duì)進(jìn)、排氣道進(jìn)行充氣;考慮PTFE材質(zhì)靜態(tài)下不具備密封氣體效果，故對(duì)油封進(jìn)行封堵，同時(shí)為了節(jié)省平衡時(shí)間，增加后油封面充氣口;第一充氣口選取氣門室罩蓋加油口蓋，由于機(jī)油泵內(nèi)腔復(fù)雜，可以在機(jī)油壓力開關(guān)處增加一個(gè)充氣口;其余封堵根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)確認(rèn)，如機(jī)油標(biāo)尺安裝孔。

工藝方案設(shè)計(jì)

     工藝方案的設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面考慮：試漏設(shè)備、試漏方法和試漏規(guī)范。無(wú)論選擇什么樣的工藝方案都應(yīng)以能滿足試漏靈敏度、檢測(cè)能力、可操作性、便利性和安全性為目的，并最終實(shí)現(xiàn)試漏功能的基本條件開展。

1.試漏設(shè)備的選擇

      在試漏設(shè)備的選擇中，試漏檢測(cè)夾具的設(shè)計(jì)最為重要，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

(1)密封材 密封夾具必須保證夾緊后不可因密封材微動(dòng)引起的容積變化而產(chǎn)生內(nèi)壓的變化;夾具松開時(shí)，密封材不可脫落。

(2)封堵塊要求 表4所示為常見(jiàn)封堵要求，實(shí)際要求可根據(jù)工作條件參考。

(3)試漏設(shè)備 需配備照明光源，以便于漏點(diǎn)的查找。

(4)試漏設(shè)備設(shè)計(jì) 應(yīng)盡量留有可視空間，便于漏點(diǎn)的查找及封堵更換。

(5)試漏儀 要單獨(dú)接一路氣源，并增加空氣干燥器。

2. 試漏規(guī)范的制定

     (1)氣密性測(cè)試的主要參數(shù)要對(duì)工件的容積進(jìn)行測(cè)試，試漏機(jī)制造廠家需結(jié)合用戶生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍的要求和工件的實(shí)際工況要求，合理確定參數(shù)。測(cè)試壓力一般與發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中各類介質(zhì)的實(shí)際壓力相當(dāng)。另需要理解的是，測(cè)試壓力并不是充氣壓力，故對(duì)于一些試漏儀來(lái)說(shuō)，其具備先利用高壓快充，再低壓慢充的功能，即預(yù)充功能。

      (2)測(cè)試節(jié)拍工件的泄露量測(cè)試一般包括4個(gè)階段，即充氣、平衡、測(cè)試和排氣(可省略)。各階段時(shí)間的設(shè)定首先保證被測(cè)物或夾具沒(méi)有泄漏，其次要設(shè)定足夠長(zhǎng)的充氣時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，之后慢慢縮短充氣時(shí)間求得泄漏值穩(wěn)定并接近于零時(shí)的最短充氣、平衡時(shí)間。

      如圖2所示，理論上測(cè)試節(jié)拍越長(zhǎng)越有助于獲得準(zhǔn)確的測(cè)試精度，更好地消除工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)產(chǎn)生的影響 (比如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易操作的被測(cè)腔) ，但這不適合于生產(chǎn)線的實(shí)際需要。試漏機(jī)的節(jié)拍應(yīng)在保證測(cè)試精度的情況下，與生產(chǎn)線的整體節(jié)拍相匹配。

     當(dāng)然有些時(shí)間可以憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，但是最佳方式是在確認(rèn)好各參數(shù)后，用合適的工具進(jìn)行校驗(yàn)。

     (3)發(fā)動(dòng)機(jī)各零件及總成的泄漏率標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際工況的要求，并且與工件的材料、結(jié)構(gòu)和試漏機(jī)的技術(shù)狀態(tài)密切相關(guān)。我們可以從試漏機(jī)制造廠家和試漏儀的供應(yīng)商處獲得某一工件的泄漏率標(biāo)準(zhǔn)，也可以參照同類產(chǎn)品的泄漏率。

      (4)測(cè)試容積(壓差式試漏原理)參數(shù)針對(duì)壓差式試漏原理的試漏儀使用。其設(shè)置的大小直接影響測(cè)試結(jié)果的大小，而要獲得準(zhǔn)確的測(cè)試容積，可依據(jù)各試漏儀廠家提供的方法進(jìn)行測(cè)量。

工藝驗(yàn)證

1.試漏參數(shù)的驗(yàn)證

      試漏參數(shù)可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，但是最佳方式是在確認(rèn)好各參數(shù)后，用合適的工具進(jìn)行校驗(yàn)。這里的校驗(yàn)工具可以使用泄漏/流量校準(zhǔn)儀(簡(jiǎn)稱“校準(zhǔn)儀”)進(jìn)行校驗(yàn)。

      試漏機(jī)封堵加緊后，需要將校準(zhǔn)儀與測(cè)試工件進(jìn)行連接，保證各封堵無(wú)泄漏，將校準(zhǔn)儀調(diào)至壓力測(cè)試功能，即可觀察各時(shí)段測(cè)試件內(nèi)部的壓力變化。通過(guò)該方式可確認(rèn)充氣時(shí)間。

      測(cè)試時(shí)間的設(shè)置可以根據(jù)試漏儀的特性選擇，一般3～5 s即可。

       對(duì)于平衡時(shí)間的確認(rèn)，需考慮被測(cè)件的容積大小和型腔的復(fù)雜性，可在節(jié)拍允許的情況下，盡可能的最大化。對(duì)于總成油道試漏來(lái)說(shuō)，平衡時(shí)間通常大于20 s。

       各階段時(shí)間確認(rèn)完后，我們還要利用校準(zhǔn)儀和可調(diào)漏孔對(duì)參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。方法如下：試漏機(jī)各封堵加緊后，將測(cè)試件與可調(diào)漏孔連接，然后漏孔連接在校準(zhǔn)儀上。即保證測(cè)試件各部位密封不漏氣，虛擬測(cè)試件產(chǎn)生一個(gè)泄漏條件。這時(shí)通過(guò)可調(diào)漏孔，設(shè)置不同的泄漏條件。由于可調(diào)漏孔與校準(zhǔn)儀連接，故校準(zhǔn)儀顯示的數(shù)值為實(shí)際泄漏量。將校準(zhǔn)儀的數(shù)值與試漏機(jī)的數(shù)值對(duì)比，可確認(rèn)所設(shè)置的試漏參數(shù)是否合理。

        圖3所示為某機(jī)型的油道試漏參數(shù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)。從中可以看出，試漏機(jī)的數(shù)據(jù)略高于校準(zhǔn)儀顯示的結(jié)果，但兩者走勢(shì)及各個(gè)階段的差值保持不變，故可認(rèn)為該試漏參數(shù)設(shè)置合理。

      圖4、圖5所示為某機(jī)型的水道測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)。從圖4可以看出，試漏機(jī)的數(shù)據(jù)在前一段數(shù)據(jù)范圍內(nèi)與校準(zhǔn)儀的數(shù)據(jù)基本重合，但到后期，試漏機(jī)的數(shù)據(jù)開始小于校準(zhǔn)儀的數(shù)據(jù)，并逐步擴(kuò)大。若以圖4的試漏參數(shù)投入生產(chǎn)，可能造成誤判(將不合格的工件判定合格)。從圖5的數(shù)據(jù)可以看出試漏機(jī)的數(shù)據(jù)在整個(gè)階段范圍內(nèi)與校準(zhǔn)儀的數(shù)據(jù)略微偏大，整體趨勢(shì)保持一致。

      對(duì)比圖4、圖5，其各階段設(shè)置時(shí)間一致，但設(shè)置的測(cè)試零件的容積不同。圖4的顯現(xiàn)即設(shè)置的測(cè)試零件的容積偏小造成的。綜上所述，在試漏參數(shù)校驗(yàn)時(shí)，要求試漏機(jī)的數(shù)據(jù)略大于校準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)方為合理，這樣不會(huì)出現(xiàn)誤判的情況。

2. 質(zhì)量驗(yàn)收

(1)重復(fù)檢出率(MSA) 對(duì)于檢測(cè)設(shè)備，應(yīng)使用MSA的指標(biāo)評(píng)價(jià)。

(2)密封線密封情況驗(yàn)收 對(duì)所有密封線密封情況進(jìn)行確認(rèn)。驗(yàn)證方法可用紅丹粉確認(rèn)，如圖5所示。

(3) Cg測(cè)試驗(yàn)證 只有重復(fù)精度才能綜合反映試漏機(jī)的測(cè)試穩(wěn)定性。

重復(fù)性測(cè)試一般需要對(duì)同一個(gè)工件連續(xù)測(cè)50次，要求Cg≥2，并且要求兩次測(cè)試之間至少需要間隔3 min，以充分排出工件和密封夾具里的殘余空氣，并將工件的溫度降下來(lái)，減少對(duì)測(cè)試精度的影響。

工藝維護(hù)

1. 設(shè)備的標(biāo)定

     設(shè)備應(yīng)定期標(biāo)定一次，標(biāo)定周期參考《計(jì)量要求管理辦法》。

2. 標(biāo)準(zhǔn)件的使用

      應(yīng)用產(chǎn)品制作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，其主要作用是：用于驗(yàn)證試漏機(jī)的重復(fù)測(cè)試精度;同時(shí)每班用標(biāo)準(zhǔn)件對(duì)試漏機(jī)進(jìn)行測(cè)試并記錄，以掌握試漏機(jī)的工作狀態(tài);在進(jìn)行試漏機(jī)維修或調(diào)整時(shí)，還可以用于驗(yàn)證試漏機(jī)的試漏效果。

3. 密封件的更換

      密封件的好換直接影響試漏結(jié)果，所以需要對(duì)密封件進(jìn)行專項(xiàng)點(diǎn)檢，并定期更換。

4. 影響試漏結(jié)果的因素

(1)溫度的影響

     選用帶有恒溫裝置的高精度電容薄膜規(guī)且環(huán)境溫度的變化不超過(guò)1 ℃時(shí), 可以不考慮溫度變化的影響。

(2) 體積變化的影響

      根據(jù)試漏原理公式PV=nRT，當(dāng)其余條件不變時(shí)，若體積變化則影響壓力的變化，所以在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，?？紤]密封件的限位結(jié)構(gòu)，防止試漏中體積的變化而影響結(jié)果。

5. 漏點(diǎn)的查找

     常見(jiàn)的漏點(diǎn)表現(xiàn)為部件砂眼、密封結(jié)合面有貫穿性劃痕、過(guò)盈類管接頭配合密封不良等。當(dāng)出現(xiàn)不合格時(shí)可用肥皂水或?qū)I(yè)的試漏劑在線進(jìn)行排查，對(duì)于查找不便的可在條件允許的情況下進(jìn)行水試查找。

結(jié)語(yǔ)

目前，在發(fā)動(dòng)機(jī)零件的制造過(guò)程中，廣泛采用了泄漏試驗(yàn)，究竟采用何種試驗(yàn)方法，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，弄清各種關(guān)系，從而選擇最佳的試驗(yàn)方法。本規(guī)程適用于發(fā)動(dòng)機(jī)廠發(fā)動(dòng)機(jī)總成、短發(fā)總成試漏工藝開發(fā)。