轉(zhuǎn)載自 2017-02-26 車界同仁館

發(fā)動機試漏工藝開發(fā)過程一般分為：產(chǎn)品工藝性評估、工藝路線設計、工藝方案設計、工藝驗證、工藝定額的設計及工藝維護幾個步驟。本文介紹了發(fā)動機試漏工藝開發(fā)過程和相應的規(guī)范要求，對試漏工藝設計、工藝開發(fā)和工藝維護過程具有一定的指導意義。

產(chǎn)品工藝性評估

     空氣本質(zhì)上沒有表面張力，這個特點使它比液體更容易通過小的漏點。然而，空氣可以通過的泄漏，對液體而言并不一定會泄漏，這就是為什么以空氣作為介質(zhì)進行試漏的時候要定義一個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。流量法是通過安裝在層流管兩端的壓差傳感器來測量層流管中的流量。壓差法是先對標準件和測試件充入一定壓力的氣體，穩(wěn)定后測量兩工件間的壓力差。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程特殊要求

     對于發(fā)動機來說，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為三類，即潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和進排氣系統(tǒng)。在進行試漏開發(fā)前，我們必須熟悉自己所進行試漏的產(chǎn)品特性。常見測試件安裝部件如表2所示。

工藝路線設計

1. 封堵位置布置

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

       需要特殊說明的是，油道試漏過程中，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)動機總成油道試漏中，需對油封進行密封。油道試漏中，活塞環(huán)在靜態(tài)下對氣體的密封效果有限，所以在油道充氣時，同時也要在進排氣道部位進行充氣，防止油道氣體竄入燃燒室，造成試漏不平衡。

2. 充氣口選擇

     對于發(fā)動機總成這種型腔復雜的被測件來說，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。同時，為了防止充氣過程中管路的變形，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所示為某機型的潤滑系統(tǒng)脈絡圖，綠色箭頭表示封堵位置(加油口蓋，進排氣面，凸輪軸油封、曲軸前油封和曲軸后油封，機油壓力開關(guān)，機油標尺安裝孔)，紅色箭頭表示充氣點(加油口蓋、進排氣面、曲軸后油封和機油壓力開關(guān))。根據(jù)機型結(jié)構(gòu)設計發(fā)動機油道總成試漏工藝。依據(jù)上述要求，對進、排氣道進行充氣;考慮PTFE材質(zhì)靜態(tài)下不具備密封氣體效果，故對油封進行封堵，同時為了節(jié)省平衡時間，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，由于機油泵內(nèi)腔復雜，可以在機油壓力開關(guān)處增加一個充氣口;其余封堵根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)確認，如機油標尺安裝孔。

工藝方案設計

     工藝方案的設計應重點從以下幾個方面考慮：試漏設備、試漏方法和試漏規(guī)范。無論選擇什么樣的工藝方案都應以能滿足試漏靈敏度、檢測能力、可操作性、便利性和安全性為目的，并最終實現(xiàn)試漏功能的基本條件開展。

1.試漏設備的選擇

      在試漏設備的選擇中，試漏檢測夾具的設計最為重要，其設計要點如下：

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

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

(3)試漏設備 需配備照明光源，以便于漏點的查找。

(4)試漏設備設計 應盡量留有可視空間，便于漏點的查找及封堵更換。

(5)試漏儀 要單獨接一路氣源，并增加空氣干燥器。

2. 試漏規(guī)范的制定

     (1)氣密性測試的主要參數(shù)要對工件的容積進行測試，試漏機制造廠家需結(jié)合用戶生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍的要求和工件的實際工況要求，合理確定參數(shù)。測試壓力一般與發(fā)動機在運轉(zhuǎn)過程中各類介質(zhì)的實際壓力相當。另需要理解的是，測試壓力并不是充氣壓力，故對于一些試漏儀來說，其具備先利用高壓快充，再低壓慢充的功能，即預充功能。

      (2)測試節(jié)拍工件的泄露量測試一般包括4個階段，即充氣、平衡、測試和排氣(可省略)。各階段時間的設定首先保證被測物或夾具沒有泄漏，其次要設定足夠長的充氣時間進行測試，之后慢慢縮短充氣時間求得泄漏值穩(wěn)定并接近于零時的最短充氣、平衡時間。

      如圖2所示，理論上測試節(jié)拍越長越有助于獲得準確的測試精度，更好地消除工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點產(chǎn)生的影響 (比如結(jié)構(gòu)復雜、不易操作的被測腔) ，但這不適合于生產(chǎn)線的實際需要。試漏機的節(jié)拍應在保證測試精度的情況下，與生產(chǎn)線的整體節(jié)拍相匹配。

     當然有些時間可以憑經(jīng)驗來判斷，但是最佳方式是在確認好各參數(shù)后，用合適的工具進行校驗。

     (3)發(fā)動機各零件及總成的泄漏率標準應滿足發(fā)動機運轉(zhuǎn)時實際工況的要求，并且與工件的材料、結(jié)構(gòu)和試漏機的技術(shù)狀態(tài)密切相關(guān)。我們可以從試漏機制造廠家和試漏儀的供應商處獲得某一工件的泄漏率標準，也可以參照同類產(chǎn)品的泄漏率。

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

工藝驗證

1.試漏參數(shù)的驗證

      試漏參數(shù)可以通過經(jīng)驗設置，但是最佳方式是在確認好各參數(shù)后，用合適的工具進行校驗。這里的校驗工具可以使用泄漏/流量校準儀(簡稱“校準儀”)進行校驗。

      試漏機封堵加緊后，需要將校準儀與測試工件進行連接，保證各封堵無泄漏，將校準儀調(diào)至壓力測試功能，即可觀察各時段測試件內(nèi)部的壓力變化。通過該方式可確認充氣時間。

      測試時間的設置可以根據(jù)試漏儀的特性選擇，一般3～5 s即可。

       對于平衡時間的確認，需考慮被測件的容積大小和型腔的復雜性，可在節(jié)拍允許的情況下，盡可能的最大化。對于總成油道試漏來說，平衡時間通常大于20 s。

       各階段時間確認完后，我們還要利用校準儀和可調(diào)漏孔對參數(shù)進行校驗。方法如下：試漏機各封堵加緊后，將測試件與可調(diào)漏孔連接，然后漏孔連接在校準儀上。即保證測試件各部位密封不漏氣，虛擬測試件產(chǎn)生一個泄漏條件。這時通過可調(diào)漏孔，設置不同的泄漏條件。由于可調(diào)漏孔與校準儀連接，故校準儀顯示的數(shù)值為實際泄漏量。將校準儀的數(shù)值與試漏機的數(shù)值對比，可確認所設置的試漏參數(shù)是否合理。

        圖3所示為某機型的油道試漏參數(shù)校驗數(shù)據(jù)。從中可以看出，試漏機的數(shù)據(jù)略高于校準儀顯示的結(jié)果，但兩者走勢及各個階段的差值保持不變，故可認為該試漏參數(shù)設置合理。

      圖4、圖5所示為某機型的水道測試參數(shù)數(shù)據(jù)。從圖4可以看出，試漏機的數(shù)據(jù)在前一段數(shù)據(jù)范圍內(nèi)與校準儀的數(shù)據(jù)基本重合，但到后期，試漏機的數(shù)據(jù)開始小于校準儀的數(shù)據(jù)，并逐步擴大。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)可以看出試漏機的數(shù)據(jù)在整個階段范圍內(nèi)與校準儀的數(shù)據(jù)略微偏大，整體趨勢保持一致。

      對比圖4、圖5，其各階段設置時間一致，但設置的測試零件的容積不同。圖4的顯現(xiàn)即設置的測試零件的容積偏小造成的。綜上所述，在試漏參數(shù)校驗時，要求試漏機的數(shù)據(jù)略大于校準儀數(shù)據(jù)方為合理，這樣不會出現(xiàn)誤判的情況。

2. 質(zhì)量驗收

(1)重復檢出率(MSA) 對于檢測設備，應使用MSA的指標評價。

(2)密封線密封情況驗收 對所有密封線密封情況進行確認。驗證方法可用紅丹粉確認，如圖5所示。

(3) Cg測試驗證 只有重復精度才能綜合反映試漏機的測試穩(wěn)定性。

重復性測試一般需要對同一個工件連續(xù)測50次，要求Cg≥2，并且要求兩次測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，減少對測試精度的影響。

工藝維護

1. 設備的標定

     設備應定期標定一次，標定周期參考《計量要求管理辦法》。

2. 標準件的使用

      應用產(chǎn)品制作一個標準件，其主要作用是：用于驗證試漏機的重復測試精度;同時每班用標準件對試漏機進行測試并記錄，以掌握試漏機的工作狀態(tài);在進行試漏機維修或調(diào)整時，還可以用于驗證試漏機的試漏效果。

3. 密封件的更換

      密封件的好換直接影響試漏結(jié)果，所以需要對密封件進行專項點檢，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1 ℃時, 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，當其余條件不變時，若體積變化則影響壓力的變化，所以在夾具設計時，常考慮密封件的限位結(jié)構(gòu)，防止試漏中體積的變化而影響結(jié)果。

5. 漏點的查找

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

結(jié)語

目前，在發(fā)動機零件的制造過程中，廣泛采用了泄漏試驗，究竟采用何種試驗方法，應根據(jù)實際情況，弄清各種關(guān)系，從而選擇最佳的試驗方法。本規(guī)程適用于發(fā)動機廠發(fā)動機總成、短發(fā)總成試漏工藝開發(fā)。