真空背压法压差对比泄漏测试技术

泄漏测试是保证散热器在工作中正常运转的重要保证措施。散热器密封性不好，会造成汽车在使用中出现零部件易腐蚀、发动机损坏、甚至会引起乘用车的大规模召回事件。 现有的泄漏测试较为广泛采用的是以空气作为介质的压差对比式检漏仪，这种检漏仪检测精度较高可达0.1Pa，可以实现自动化，整体设备成本低。散热器油的道测试压力要求高达2.0MPa，而高压力非常不利于压差式检漏仪的测试，会引起测试节拍增加、重复性变差与测试误差增大。 2.1基本原理 压差对比法泄漏测试是以干燥空气为介质，对被测工件充气加压以确定所充气体是否外泄以判定工件质量。其检测原理如图1所示。 测试可分以下几个阶段： 充气阶段：平衡阀打开，测试品与标准品(人工制作的不泄漏件)连通。对测试品与标准品同时充入相同压力的空气。 稳定阶段：平衡阀打开，让测试品与标准品连通，待其内部空气压力波动温度。 测试阶段：平衡阀关闭，测量出测试品与标准品的压力差。 排气阶段：排除产品内的气体。 2.2影响泄漏检测稳定的因素 根据理想气体状态方程 PV=nRT 当温度T恒定时，可以推导出散热器泄漏量的数学模型： Q—泄漏量，ml/min； Ve—被测品内容积，ml； ΔP—测试品与标准品的压力差，Pa； t—测试阶段所用的时间，s。 由此数学模型可知，在容积Ve、测试时间t与测试温度一定的情况下，泄漏量Q与压力差ΔP成正比，所以我们可以用测量ΔP来得到测试品的泄漏量。对于不同介质，由于粘度不同，其泄漏量也不同，公式(2)只适用于用空气作测试介质的情况。 根据公式(1)(2)发现气体的测试温度T会影响测试品泄漏量Q准确性。气体的温度随着环境的温度在随时发生着变化，因而在工厂实际应用中会出现同一产品在早中晚、各个季节的测试值都不同的现象。此外，产品的容积是恒定的，在压缩空气不断充入产品过程中，由于绝热压缩的作用，根据热力学第一定律测试气体的温度会升高，且充气压力越高，温度变化越大，产品泄漏量Q的波动也越大。 因此温度是一个会严重影响检漏仪测试准确性的影响因子，保证了温度的稳定就能有效的保证检漏仪检测的稳定性。 3真空背压法压差对比测试 3.1新测试方法的背景 由于产品的容积是一定的，可以根据查理定律推导出温度变化对压强的影响的数学模型： ΔPt—由温度变化引起压力变化量，Pa； t—平均空气温度，℃； Δt—温度变化，℃； P—测试压力，KPa。 根据公式(3)可以发现P值越小，温度变化引起的压力变化ΔPt越小，且压力P越小Δt也越小，因此降低测试压力P可以有效减少温度的变化引起的空气压差测试误差。 公司制造的机油冷却器油道的测试压力是2.0MPa，采用普通的直接测试油道的压力变化来确定泄漏量会由于高压力带来较大的误差与波动。参考公式(3)设计了一种真空背压法压差对比的测量方法，极大的降低了温度对测试结果的影响。 3.2真空背压法压差测试的原理 此测试方法是以差压对比法为基础，不直接测量产品内部压力因泄漏而下降多少，而是测量产品外部因产品的泄漏而压力上升了多少ΔP2，从而间接的测出产品的泄漏量，我们称这种间接的测试法为背压法。 测量腔是一个理论上零泄漏的密封腔体，参照图3可以得出 ΔP1=ΔP2 ΔP1测试品因泄漏产生的压力下降,ΔP2测量腔因产品泄漏产生的压力上降。 这时公式(4)中的测试压力P就不是产品内部的压力2MPa，而是一个可以由我们自由设置的一个值，达到不改变产品测试压力的前提下降低温度对测试结果的误差。根据公式(4)可知，P值越小，温度的影响越小，因此对测量腔进行抽真空是最有利的。虽然理论上将测量腔抽到绝对压力为0时温度就不会影响测试结果，在实际生产中保证生产节拍的前提下我们将测量腔的压力P设置-30KPa。 综上所述，真空背压压差检测法可以有效的避免温度波动对检测结果的影响误差。特别是测试某些测试压力高、测试精度要求高的产品时真空背压压差检测法是一种非常有效的解决方案。

文章来源：《真空科学与技术学报》 网址: http://www.zkkxyjsxb.cn/qikandaodu/2020/1113/406.html