泄漏测试技术基础培训

1、泄泄 漏漏 测测 试试 技技 术术 讲讲 座座德德 国国 佛佛 罗罗 里里 西西 有有 限限 公公 司司Copyright, 2001 JWFroehlich Maschinenfabrik GmbH2内容内容第第1章章: 泄漏测试基础泄漏测试基础第第2章章:以干燥空气为介质的泄漏测试原理以干燥空气为介质的泄漏测试原理第第3章章: 典型影响因素典型影响因素第第4章章: 设备制造准则设备制造准则第第5章章: 检查与维护检查与维护第第6章章: 测试能力考核测试能力考核第第7章章: JWFroehlich试漏仪简介试漏仪简介3学习目的学习目的:理解泄漏测试的基本概念和意义理解泄漏测试的基本概念和意义

2、了解测量原理并对测量结果进行正确判别和分类了解测量原理并对测量结果进行正确判别和分类了解哪些因素会对测量结果产生不良影响，以及如何避免了解哪些因素会对测量结果产生不良影响，以及如何避免.正确检查设备正确检查设备 认识如何维护、保养试漏仪认识如何维护、保养试漏仪/机机4第第1章章: 泄漏测试基础泄漏测试基础5概概 念念 密封性密封性: 允许泄漏率允许泄漏率 介质介质:工作介质，测试介质工作介质，测试介质 测试参数测试参数: 测试压力，测量时间，测试容积测试压力，测量时间，测试容积6内燃机曲轴箱内燃机曲轴箱从密封性的角度来看，通常有三处应进行测试:1.) 水腔: 冷却水在其中循环2.) 压力油道:

3、 其中有比如供给曲轴的润滑油.3.) 无压油腔: 接收回流到油底壳的润滑油.例如例如: 压力油道压力油道应与下列领域分隔开: 外部环境外部环境: 密封性要求高 冷却水循环冷却水循环: 密封性要求高 无压油腔无压油腔: 密封性要求较低典型工件的密封性测试举例典型工件的密封性测试举例:7测试参数测试参数-测试时间测试时间泄漏率测试时间长测试时间短允许泄漏率可供利用的测试时间长度: 对测试结果的可信度有很大影响测试时间长 充入被测腔内的空气稳定的更好 重复精度高 测试结果更好. 更好地消除工件内部结构特点产生的影响 (比如结构复杂，不易操作的被测腔)测试结果的分散8测试参数测试参数-测试压力测试压力

4、测试压力是指测量阶段工件内的压力值.该压力值应尽可能参照实际工作压力 该压力值的设定应视工件的工艺参数而定, 而不能随意选择.腔内的压缩空气以相应的力向工件施压，从而决定了某一特定孔径下的泄漏气流的大小泄漏气流 被测腔9测试参数测试参数-测试容积测试容积测试容积是整个测试系统各部分容积的总和.它包括:被测工件的内部容积封堵元件内连接管路的容积从试漏仪到封堵夹具之间的管路容积 试漏仪内部容积测试容积不只是被测工件的容积, 如果被测工件的容积很小（如：对杯堵或球堵的泄漏测试）, 所有上述容积都会直接影响测试结果. 此时测试容积大部分为被测部位以外的容积，因此清楚地认识这一点对泄漏测试很重要.10有

5、下列不同型号的试漏仪 MPS100/300/200/400: 相对压力法试漏仪 MPS150/350/250/450: 差压法试漏仪 MFL300/200/400: 质量流量法试漏仪，用于小到中漏 MFL360/260/460: 质量流量法试漏仪，用于大漏 第第2章章: 以干燥空气为介质的泄漏测试原理以干燥空气为介质的泄漏测试原理11MPS100/300/200/400 相对压力法试漏仪相对压力法试漏仪特点:结构简单，自身容积最小测量范围大经济实用缺点：分辨率随测试压力的升高和测试容积的增大而降低 应用范围:在满足节拍要求，能够获得足够大压力降的情况下，可应用于所有领域.应用举例:缸体/缸盖:

6、 水腔, 油道医疗器械: 导液管, 离心分离器 等等.调压器压力传感器待测腔压缩气源充气阀 Y1泄漏导致的压力降预充气 充气 稳定 测量泄漏充气压力测量压力12MPS150/350/250/450 差压法试漏仪差压法试漏仪 特点:高测试压力 (可达 80 bar) 高分辨率，且不取决于测试压力 (可在高压下检测微小泄漏) 对于状态不稳定的工件，可采用标准件参考缺点：量程较小，不适用于泄漏较大的工件应用范围:高测试压力，高分辨率要求较大容积工件 应用举例:离合器壳体, 压缩机零件调压器压力传感器 被测腔压缩气源隔离阀 LY1 和 HY1泄漏导致的压力降预充气 充气 平衡 测量泄漏充气压力测量压力

7、DP差压变送器13MFL300/200/400 质量流量法质量流量法特点:显著缩短测试时间直接测量标准状态下的流量scc/min应用范围:大容积工件, 要求较短的测试时间.应用举例:发动机整机变速器壳体调压器压力传感器待测腔压缩气源充气阀 Y1储气缸 工件 测量 排气充气 充气 泄漏流量VEX旁路阀 Y2传感器阀 Y3充气压力测量压力质量流量14MFL300/200/400 内漏测试的测试顺序内漏测试的测试顺序 = 测试油腔和水腔之间的泄漏VEX 充气VEX 充气工件充气内漏测量工件充气测量测量排气排气水腔水腔 油腔油腔油腔油腔VEX油腔油腔FS水腔水腔FS (无压)15MFL360/260/

8、460 质量流量法试漏仪质量流量法试漏仪特点:测试时间短直接测量标准状态下的流量scc/min量程大应用范围:大泄漏工件 (测量范围可达 200 l/min).应用举例:缸盖: 气门节流阀调压器压力传感器 被测腔压缩气源 充气 测量 泄漏流量旁路阀 Y2传感器阀 Y3测量压力质量流量16空气泄漏测试的局限性空气泄漏测试的局限性: 分辨率分辨率与任何其它方法一样，空气泄漏测试的分辨率也有其极限与任何其它方法一样，空气泄漏测试的分辨率也有其极限. 针对不同的允许针对不同的允许 泄漏率应采用不同的测试方法泄漏率应采用不同的测试方法.方法方法 范围范围（单位：单位：ccm/min）水下目测水下目测10

9、-3 bis 100压力降法压力降法10-1 bis 100流量法流量法 0,2 bis 200 000人工气体探测人工气体探测10-3 bis 10-4自动真空测试气体自动真空测试气体 10-5 bis 10-70,01 ccm/min 左右的泄漏率相当于每左右的泄漏率相当于每3秒出现一个直径秒出现一个直径1 mm的气泡的气泡17a.) 发动机制造: 各部位泄漏测试测试压力 允许泄漏率 bar Norm cm3/min缸体 /缸盖灰铸铁: 水套 1.0 - 1.5 10 - 12压力油道 2.0 - 3.0 5 - 6铸铝: 水套 1.0 - 1.5 4 - 5压力油道 2.0 - 3.0

10、3 - 4进气管 吸气室1.0 - 1.5 30 - 50水套 1.0 - 1.5 4 - 5水泵 1.0 - 1.5 6 - 10燃油系统 4.0 - 5.0 0.5 - 2 不同试件的泄漏测试要求不同试件的泄漏测试要求 举例举例18b.) 发动机制造: 短发和长发泄漏测试测试压力 允许泄漏率 bar Norm cm3/min冷却水系:0.5 - 1.5 4 - 50润滑油系: 0.1 - 0.3 20 - 200燃油系 2.0 - 5.0 0.5 - 100 19c.) 变速器: 测试压力 允许泄漏率 bar Norm cm3/min壳体外部: 0.5 - 1.0 3 - 50壳体内部:

11、0.5 - 1.0 50 - 150总成: 0.1 - 0.3 5 - 2520第第3章章: 典型影响因素典型影响因素 温度温度 容积稳定性容积稳定性 湿度湿度 夹具密封不严夹具密封不严 被测腔被测腔/件的可操作性差件的可操作性差21影响因素影响因素: 温度温度测量期间温度变化导致被测腔内压力变化 温度变化可对测量结果产生不同的影响. 通常，温度变化会加剧泄漏。也就是说，测量值高于实际值。 原因在于, 通过被测腔的表面会很快将工件热量传递给测试空气。工件温度测试空气温度测量阶段22影响因素影响因素: 温度温度原因原因: 被测件在进行泄漏检测前清洗过被测件在进行泄漏检测前清洗过 被测件由于被加工

12、而升温被测件由于被加工而升温. (比如：焊接比如：焊接) 被测件由于运行而升温被测件由于运行而升温. (如：发动机运转如：发动机运转)23温度补偿温度补偿: 压力降式泄漏检测仪压力降式泄漏检测仪: 根据温度差根据温度差 （工件温度（工件温度 环境温度）移动阈值来实现补偿环境温度）移动阈值来实现补偿温度差压力降测得的压力降接近曲线 (合格曲线)阈值曲线:平行于合格曲线无温度影响时，合格-不合格件间隔24温度补偿温度补偿:质量流量式泄漏检测仪质量流量式泄漏检测仪: 通过扣除受温度影响的流量值来补偿，显示器上只显示补偿后的流量值通过扣除受温度影响的流量值来补偿，显示器上只显示补偿后的流量值.温度差

13、(DT)泄漏率实测流量值接近曲线 (合格曲线)流量零点实测温度差应从当前实测流量值扣除的值2554321 0123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2515131197531135791113151719212325u11i11fkku8i8k11i11dti11dtkkdt8i8dti11举例: 缸盖水套泄漏测试 夹具未进行热隔离（绿色）或未完全热隔离（红色和黑色）的测试结果分布26影响因素影响因素: 容积稳定性容积稳定性测量期间容积的变化导致被测腔内压力的变化测量期间容积的变化导致被测腔内压力的变化其影响的方式和程度无法

14、预测其影响的方式和程度无法预测.取决于在有关测试阶段，其被测容积是否增大或缩小取决于在有关测试阶段，其被测容积是否增大或缩小.27影响因素影响因素: 容积稳定性容积稳定性原因原因: 机床震动使得封堵板的位置改变机床震动使得封堵板的位置改变 封堵力不稳定封堵力不稳定 封堵橡胶较软且无限位机构，在测量阶段被挤入被测腔。封堵橡胶较软且无限位机构，在测量阶段被挤入被测腔。 被测件容积不稳定被测件容积不稳定 (如：燃料箱如：燃料箱)28影响因素影响因素: 湿度湿度影响影响:通常会补偿泄漏通常会补偿泄漏. 也就是说，泄漏率变小甚至成为负值。也就是说，泄漏率变小甚至成为负值。这一点很关键，因为它会将一个不合

15、格件判为合格件这一点很关键，因为它会将一个不合格件判为合格件. 因此我们要求被因此我们要求被测工件保持干燥测工件保持干燥.29影响因素影响因素: 湿度湿度原因原因: 工件在清洗机出口未完全吹干工件在清洗机出口未完全吹干. 被测腔内残余加工液被测腔内残余加工液 很冷的工件进入较热的环境很冷的工件进入较热的环境(冷凝水冷凝水) 工件在生产过程中被注入液体工件在生产过程中被注入液体.(例如例如: 从冷测试台下来的维修后的发动机，其油腔内仍有润滑油从冷测试台下来的维修后的发动机，其油腔内仍有润滑油.30影响因素影响因素: 测量气路不密封测量气路不密封测量气路包括测量气路包括:试漏仪内部的测量气路试漏仪

16、内部的测量气路 从试漏仪到封堵夹具的气路从试漏仪到封堵夹具的气路封堵夹具本身封堵夹具本身结果结果:出现太多的不合格件，而且这些不合格件无法通过比如水下目测得到出现太多的不合格件，而且这些不合格件无法通过比如水下目测得到确认确认. 31影响因素影响因素: 测量气路不密封测量气路不密封可能的原因举例可能的原因举例: 封堵橡胶老化封堵橡胶老化 封堵夹具未正确封堵封堵夹具未正确封堵 (机械移位机械移位) 封堵受到污染封堵受到污染 管路或接头不密封管路或接头不密封 试漏仪内部有泄漏试漏仪内部有泄漏32影响因素影响因素: 测量气路不密封测量气路不密封确定气路的密封与否，可通过启动仪器自检很快加以判断确定气

17、路的密封与否，可通过启动仪器自检很快加以判断.通过自检可将泄漏限定在某一范围，然后再对这一段气路作细致的检通过自检可将泄漏限定在某一范围，然后再对这一段气路作细致的检查查.33影响因素影响因素: 工件被测腔可操作性差工件被测腔可操作性差影响影响:压缩空气在被测腔内的稳定过程因工件的状况不同而不同压缩空气在被测腔内的稳定过程因工件的状况不同而不同, 这可能导致这可能导致测量结果与实际值的显著偏差测量结果与实际值的显著偏差.这种情况的典型例子是发动机整机泄漏测试这种情况的典型例子是发动机整机泄漏测试:其油腔内存在多处不易操作其油腔内存在多处不易操作. 比如比如: 在工作冲程，通常只能通过活塞环对汽

18、缸充气在工作冲程，通常只能通过活塞环对汽缸充气.34影响因素影响因素: 工件被测腔可操作性差工件被测腔可操作性差原因原因: 工件内腔存在一些部位，无法直接与测试空气接口相连工件内腔存在一些部位，无法直接与测试空气接口相连. 工件的进气管路设计不合理工件的进气管路设计不合理.进气孔在封堵时被堵死进气孔在封堵时被堵死. 到被测腔某部分的进气路有开到被测腔某部分的进气路有开/关功能关功能: 发动机整机的机油滤清器部发动机整机的机油滤清器部分只能通过止回阀充气分只能通过止回阀充气.35影响因素影响因素: 工件被测腔可操作性差工件被测腔可操作性差措施措施: 如果这一不足存在于工件内部且不能通过附加的充气

19、口改善，则从如果这一不足存在于工件内部且不能通过附加的充气口改善，则从测试技术的角度看是无法提高的。在工艺上应将测量值的摆动考虑为测试技术的角度看是无法提高的。在工艺上应将测量值的摆动考虑为过程不确定度过程不确定度. 如果从外部可加充气口，但还没有或没有正确连接，那么应由机床如果从外部可加充气口，但还没有或没有正确连接，那么应由机床制造商采取响应措施制造商采取响应措施.36第第4章章: 设备制造准则设备制造准则 密封性密封性 机械去耦机械去耦容积稳定性容积稳定性隔离温度影响隔离温度影响进气可操作性进气可操作性其它其它37密封性密封性 封堵单元必须能提供足够的密封度封堵单元必须能提供足够的密封度

20、.并保证长期的密封稳定性并保证长期的密封稳定性.封堵压力要足够高封堵压力要足够高.不密封性公差取决于要求的允许泄漏率不密封性公差取决于要求的允许泄漏率. 因为在夹具中有许多封堵单元，因为在夹具中有许多封堵单元，对于每个封堵单元来说，允许的不密封公差就更小对于每个封堵单元来说，允许的不密封公差就更小. 总体来说，所有封堵总体来说，所有封堵单元的不密封度不应超过允许泄漏率的单元的不密封度不应超过允许泄漏率的1%.注意封堵部位是否完全盖住注意封堵部位是否完全盖住.38机械去耦机械去耦 多个测试腔之间的耦合多个测试腔之间的耦合:如果有如果有2个被测腔通过同一个封堵板封堵个被测腔通过同一个封堵板封堵,

21、由于测试时间不同会产生不利由于测试时间不同会产生不利影响影响. 原因原因: 一个测试完成后一个测试完成后, 该被测腔将被排气该被测腔将被排气.相应的封堵力就会落在封堵头上，这可能会造成另一个被测相应的封堵力就会落在封堵头上，这可能会造成另一个被测 腔容积的变化腔容积的变化.措施措施:封堵力要足够大，封堵板应该尽量以机械方式封堵力要足够大，封堵板应该尽量以机械方式 与工件接触与工件接触.举例举例:缸盖水套和无压油腔泄漏测试缸盖水套和无压油腔泄漏测试. 水套进行得较快，并会在油腔测试完成前排气水套进行得较快，并会在油腔测试完成前排气. 封堵力落在封堵橡胶上后，会减小油腔的容积封堵力落在封堵橡胶上后

22、，会减小油腔的容积.39机械去耦机械去耦 机床震动机床震动:通过床身传递的机械震动使封堵头的位置改变，造成被测腔容积和压力的通过床身传递的机械震动使封堵头的位置改变，造成被测腔容积和压力的变化变化.原因原因:封堵头较软且无限位，因此其形状以脉动方式改变封堵头较软且无限位，因此其形状以脉动方式改变.措施措施:封堵头尽量以机械方式与工件接触封堵头尽量以机械方式与工件接触. 这对于大封堵板来说较这对于大封堵板来说较 难实现，因此对每个封堵位置都采用单独的封堵头更好难实现，因此对每个封堵位置都采用单独的封堵头更好 举例举例: 夹持器行进夹持器行进, 气气/油缸前进油缸前进/后退后退40容积稳定性容积稳

23、定性 测试期间测试容积存在可测得的变化测试期间测试容积存在可测得的变化:原因原因:工件受到封堵头的压力，产生容积变化，或者封堵橡胶变形挤入工件受到封堵头的压力，产生容积变化，或者封堵橡胶变形挤入 测试回路测试回路.措施措施:封堵力适当封堵力适当. 封堵橡胶体积不应太大封堵橡胶体积不应太大 橡胶硬度不应太低橡胶硬度不应太低举例举例: 燃油系统及其零部件需要用较高的封堵力燃油系统及其零部件需要用较高的封堵力. 封堵后橡胶会继续向被测腔内膨胀封堵后橡胶会继续向被测腔内膨胀.41隔离温度影响隔离温度影响 封堵夹具的构造与温度影响的大小有关封堵夹具的构造与温度影响的大小有关:原因原因:封堵板及工件支座与

24、工件接触封堵板及工件支座与工件接触. 如果工件和夹具之间存在温差如果工件和夹具之间存在温差,就就 会间接被测腔内的测试空气产生影响，从而影响测试结果会间接被测腔内的测试空气产生影响，从而影响测试结果.措施措施:对工件和夹具的所有部件进行热隔离，避免直接接触对工件和夹具的所有部件进行热隔离，避免直接接触.举例举例: 热的工件进入冷的夹具，或者相反热的工件进入冷的夹具，或者相反.42进气的通畅性进气的通畅性 影响泄漏测试平衡阶段的稳定效果影响泄漏测试平衡阶段的稳定效果:原因原因:如果测试空气进入被测腔的某一部分太慢如果测试空气进入被测腔的某一部分太慢, 会导致一个模拟泄漏的会导致一个模拟泄漏的 效

25、果，从而无法保证测试的重复精度效果，从而无法保证测试的重复精度.措施措施:采用多个管径足够的充气口采用多个管径足够的充气口. 同时注意测试容积的大小同时注意测试容积的大小.举例举例: 发动机总成应当通过油尺入口充气发动机总成应当通过油尺入口充气.43其它其它 气动控制的膨胀单元气动控制的膨胀单元:膨胀橡胶不密封导致测试回路内压力升高膨胀橡胶不密封导致测试回路内压力升高, 因为控制气体会进入被测腔因为控制气体会进入被测腔.注意注意: 补偿泄漏补偿泄漏固定封堵板固定封堵板:如果测试回路中有螺钉如果测试回路中有螺钉, 应该采用空心的螺钉应该采用空心的螺钉. 否则可能会存在通过螺纹到螺否则可能会存在通

26、过螺纹到螺钉后面盲孔的渗漏钉后面盲孔的渗漏.用户应该指明这一点用户应该指明这一点.水下目测或维修工位水下目测或维修工位:必须注意与线上的夹具封堵状态一致必须注意与线上的夹具封堵状态一致: 封堵状态不同可能会产生较大的问题封堵状态不同可能会产生较大的问题.44检查和维护检查和维护用标准样件测量用 LK20泄漏标定仪模拟泄漏45用用 标标 准准 件件 测测 量量意义和目的: 检查泄漏测试设备所有部件功能.泄漏测试设备是一个复杂系统. 它由许多部件组成, 每个部件都可能出现问题. 被测腔: 工件，其密封性未知.密封橡胶: 必须对其定期检查，因为橡胶会磨损和老化.进气管路: 从试漏仪到封堵夹具的管路可能损坏.试漏仪内部气动系统: 可能出现故障.46用用 标标 准准 件件 测测 量量 借助标准件和仪器自检可将大部分设备不密封问题限制在封堵夹具和进气管路范围内. 什么是标准件? 与原始工件吻合且其泄漏率小于限值的. 如何产生标准件? 选择一个尽可能密封的工件, 也许要被浸渍. 它应该通过喷涂颜料或做标记与其它生产的工件区别开. 需要多少个标准件? 存在多少不同的测试程序