汽车总成泄漏检测没有一刀切的技术。



散热器、油箱、消音器、滤油器、空调必须检查泄漏的汽车总成清单不胜枚举。进行泄漏测试的技术也是如此。考虑到材料、测试量和泄漏率规格的广泛性,没有一种适用于汽车零部件泄漏测试的通用技术。

然而,所有的汽车部件,无论大小,金属或塑料,在泄漏测试方面都有一些共同的特征。首先是生产率。2007年,美国共组装了1080万辆汽车。这意味着,至少有1100万个冷却瓶、4320万个轮辋和6000万个燃油喷射器在安装到车辆上之前必须进行泄漏测试。

ULVAC Technologies Inc.(马萨诸塞州马图恩市)的销售和营销总监克里斯·戈贝尔(Chris Goebel)说:“轮辋的吞吐量最高,平均一个车轮的时间不到10秒。”机油冷却器、散热器、节气门体阀总成、制动管路、燃油管路和变矩器都需要在每个零件20到30秒内进行测试。”

InterTech Development Co.(伊利诺伊州斯科奇市)总裁雅克·e·霍夫曼(Jacques E. Hoffman)指出,尽管具有挑战性,但这样的价格比一次性医疗器械的价格要合理得多,因为一次性医疗器械可能需要每两秒钟检测一个。更好的是,汽车组件通常比医用一次性用品更贵,所以制造商可以证明可以满足苛刻要求的交钥匙系统的成本。

汽车零部件面临的另一个常见挑战是,在过去十年中,对泄漏率的规定变得更加严格。限制氯氟烃、废气和燃料蒸气排放的州和联邦标准,迫使汽车装配商从根本上收紧了油箱、燃油轨、刹车线、扭矩转换器和空调压缩机等部件的泄漏率规范。

“在1990年的清洁空气法案中,燃油箱从未用氦气进行过测试,”VIC泄漏检测(Ronkonkoma,NY)的企业营销总监Chuck Wilkinson说。扣篮测试就足够了。

这需要“收紧”某些汽车组件在供应商之间产生了一些混淆,并导致汽车零件具有共同的泄漏测试的另一个方面。据Andrew Tapper称,前向技术(Cokato,Mn)的工程经理,工程师往往不确定设置泄漏率规格的内容。“大多数情况下,我们得到了”它不能将“回应作为泄漏率规范”,“他说。

建立一个现实的测试规范的关键是理解一个部件在哪里以及如何真正失败。Tapper解释道:“当人们真正需要关注由生产差异引起的故障模式以及测试设备如何检测这些模式时,许多人被数字所困扰。“最终,泄漏测试人员是过程监督者,而不是统治者。”

由于每一个汽车部件都会带来一系列独特的挑战,我们询问了七家领先的泄漏测试设备供应商,讨论他们将如何测试各种组件。这是他们告诉我们的。

在像这样的流体储层中检测泄漏可能是具有挑战性的,因为塑料会在正或负压力下膨胀和收缩。图片由ULVAC技术公司提供。

传输铸件

传动铸件通常使用质量流量仪器用空气进行测试。泄漏率规格约为每分钟5标准立方厘米(SCCM)。根据汇编器,测试系统可能是手动加载的半自动设置,具有快速更改的工具,或具有机器人零件处理的专用全自动系统。

“传动铸造的挑战是它是否加工,”霍夫曼说。“如果它是一个粗糙的铸造,密封部分将更加困难。如果它是加工的表面,密封更加直接。“

散热器和加热器芯
尽管加热器芯和散热器都携带冷却液,但前者(0.5至1 sccm)的泄漏率规格通常比后者(4至5 sccm)更严格。这是因为加热器芯位于乘客舱内,而散热器不在乘客舱内。

威尔金森说:“加热器芯正处于使用空气的泄漏检测设备的边缘。”多年来,人们一直认为在加热器芯上使用氦检漏仪是过分的。现在,它可以走任何一条路。”

流量测试通常与泄漏测试一起进行。”为了验证冷却回路的连续性,可以在进口侧引入气体,并监测出口侧的流量,”威尔金森解释道。

喷油器
喷油器是最难检测泄漏的汽车总成之一。试验体积小于0.1 cc,循环时间小于2秒。

霍夫曼说:“我们已经使用质量流系统和自动化零件处理成功地对它们进行了测试。”夹具经过高度设计,仪器专为该应用而设计。”

在测试喷油器时,温度补偿是必要的,因为喷油器在测试过程中温度会波动。发生这种情况有几个原因。首先,它们通常是用激光焊接的,所以如果在组装后不久进行测试,它们可能还有一些残余热量。由于测试时的高压,喷射器也会变暖。一些喷射器在100 psi或更高的压力下进行测试。

辛辛那提测试系统公司(Cincinnati Test Systems, Cleves, OH)的客户经理戈登·斯普林特(Gordon Splete)解释说:“将空气压缩到一个非常小的空间会使它升温。”“当空气温度上升时,压力就会增加。当它冷却时,压力下降,这可以掩盖泄漏,如果你做的是直接压力衰减泄漏测试。”

轮辋的泄漏率规格并不是特别严格——在40psi的测试压力下,可能是0.0003 accs。图片由ULVAC技术公司提供。

燃料Rails

燃料轨通常用示踪气体(例如氢)进行测试。与许多汽车零件一样,在过去几年中,燃油轨的泄漏率规格变得更加紧张。如今,燃料轨的泄漏率限制在100psi的测试压力下小于0.5 sccm。

ATEQ公司(Canton, MI)的应用工程师Carl Hardt说:“压力衰减泄漏测试仪器可以满足这一要求,但如果部件温度稍高或环境条件发生变化,测试就会很困难。”

取而代之的是,用氢气对零件加压,并将其置于真空室内。腔室内的传感器(每个喷油器端口一个)对组件上方的大气进行采样,寻找氢气浓度的增加。

空调组件
由于它们携带气体,蒸发器、冷凝器和其他空调部件的泄漏率规格(0.00008至0.00002大气立方厘米/秒,accs)比携带液体的汽车部件高。阿尔卡特真空产品公司(马萨诸塞州欣汉姆)的市场经理大卫·莫里斯说,这些部件通常使用氦或氢进行测试。

“使用示踪气体的优点是,你不必担心零件弯曲或温度变化,”他说另一个优点是能够定位泄漏位置。显然,如果你有一个非常昂贵的部件,你希望在它泄漏时能够修复它。”

可以使用可手持或安装在机器人上的嗅探器探头来隔离泄漏。莫里斯说:“如果泄漏量很大,探头距离部件可能会达到1英寸。”“如果泄漏非常小,就必须在0.25英寸以内。”

Goebel补充说,使用自动化的rotisserie式系统,最多8台压缩机的测试时间不超过1.5分钟,具体时间取决于需要安装多少桥塞和需要进行多少软管连接。为了节省时间,可以在测试前安装插头。

为了节省氦气,系统可以使用空气进行快速压力衰减测试。“如果泄漏粗糙,则无需用氦气向零件充电,”Goebel说。“接下来,完成压力升高试验。该测试的好处是压缩机现在是空气中的空气,因此氦气充电快速,可以仔细控制氦的浓度。测试完成后,大约98%的氦气可以恢复。“

Goobel建议的压缩机的任何泄漏测试系统都是至关重要的。从加工过程中的残留油可以污染泄漏测试设备,并对测试结果产生不利影响。

储液层
每个发动机舱都包含多个用于各种液体的塑料储存器,例如动力转向液,冷却剂和挡风玻璃液。检测这些组件中的泄漏可能是具有挑战性的,因为塑料膨胀和具有正压力或负压的收缩。

根据循环时间,使用质量流量或压力衰减系统用空气对瓶子进行测试。压力衰减法适用于壁厚且坚硬的储层。质量流技术适用于壁薄且可弯曲的储层。

无论哪种情况,系统都会自动补偿部件的体积变化。如果储层在加压时膨胀,就可能掩盖泄漏。

另一个挑战是将功能测试整合到系统中,Tapper说。例如,有些储液器配备了开关,当液位低时就会向驾驶员发出警报。为了检查开关是否正常工作,Forward Technologies制作了一个夹具,在泄漏测试期间将瓶子旋转180度。

在此变速箱盖上执行一系列质量流量泄漏测试。铸造腔的测试极限为10 sccm,而轮毂通道和活塞区域的测试极限为0.6 sccm。照片礼貌intertech发展有限公司

轮圈

轮辋的泄漏率规格并不是特别严格——在40psi的测试压力下,可能是0.0003 accs。该应用程序需要一个高吞吐量的系统,可以手动或自动加载。

如果轮辋不太大或重,并且从输送机到测试台的距离相对较短,则手动系统是可行的。“在许多情况下,使用旋转架,其中边缘遵循圆形试验路径。当轮辋旋转360度时,它经过完全测试,“Goebel说。

如果可以选择自动化,可以设置多腔室系统。在这种情况下,轮辋被输送到传送带上。两个机器人可以将钢圈进出钢圈室:一个可以装载钢圈,另一个可以卸载钢圈。戈贝尔说:“测试包括密封边缘的上下表面,边缘是侧着放置的。”“在一边引入氦,在另一边感知,以确定是否有泄漏。”

系统校准很重要。在每次轮班开始之前或任何休息时间之后,应重新校准测试系统,以确保合格-不合格限值正确且最新。”Goebel警告说:“我们与几家rim制造商合作,从早上7点到中午,工作环境发生了巨大变化。”需要考虑并补偿氦的温度、湿度和背景水平。”

空气过滤器
空气过滤器,尤其是碳填充型号,对泄漏检测设备提出了独特的挑战。”碳就像海绵一样,产生一个需要很长时间才能稳定下来的部件,用于压力衰减监测,”塔珀说为了解决这个问题,我们将过滤器封闭在一个腔室中,在内部将过滤器加压到规定的压力,并在外部拉一个小真空。然后我们监测真空的衰变情况。”

油箱盖
威尔金森说,就像加热器核心一样,气盖“处于”需要压力衰减系统或氦质谱系统的“边缘”。对于后者,盖将被固定,然后从总成的油箱一侧加压。然后,光谱仪将寻找氦泄漏到密封的腔盖外面。

威尔金森补充说:“我们提供了一个手持的氦嗅探器,这样你就知道气体是从哪里泄露的。”“然而,大多数大批量供应商希望避免嗅探,并使用独立于运营商的测试。如果有泄漏,他们总是可以进入识别模式来定位。”

油箱
在泄漏率为0.00001至0.0001 accs的情况下,燃料箱采用氦质谱系统进行测试。根据水箱的大小,测试时间从45秒到65秒不等。

“你可以使用氦累积方法,但部分是如此之大,氦将需要很长时间才能积聚到可衡量的数量,”塞克斯说。“您可以使用质谱更快地测试它。”

测试燃料箱的挑战是它们只能承受1或2 PSI的正或负压差,而不会突破或屈曲。为防止,罐和腔室必须同时抽空。“然后,我们将坦克与氦气隔离并用氦气回填,”威尔金森说。“那种方式,罐相对于真空室处于升高的压力,但在1至2 psi的允许压差内。”