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英福康检漏仪提升库卡检测设备检测水平
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英福康(INFICON)是世界领先的检漏仪器仪表的开发商、制造商与供应商。其检漏仪被广泛应用于生产和质量监控中有较高难度的工业流程中。

库卡装配与测量公司,自动变速箱氦气检漏系统的顶级供应商,为全球所有自动变速箱生产企业提供服务。库卡公司一直以来都与英福康保持着紧密的合作关系,目前,其所有检测设备都配有英福康氦检漏仪,有效帮助汽车制造商降低生产成本的同时,更改善了汽车的燃油经济性,如市场上最先进的9档和10档变速箱。

为什么要进行泄漏检测?一般来说,变速箱势必会遇到泄漏的情况,而那些新型多级变速箱的操作过程又十分复杂,一旦出现传动液泄漏,就会严重影响换挡效果。但如果将问题解决在在产品制造的初期阶段,即在铸造后和装配前就进行产品的泄漏检测,不仅会为变速箱供应商节省大量生产成本,还会免去因客户投诉甚至召回而带来的诸多问题。库卡装备与测量公司的技术专家Steve Kurzava先生介绍说,以往变速箱的泄漏问题总是在组装之后才会被发现。但如果使用配有英福康氦检漏仪的库卡工装夹具,大部分漏点则可在铸造之后就能被检测出,在生产过程初期排除问题铸件,从而大量节约生产成本。

变速箱机加铸造后进行的泄漏检测

库卡检测工艺使用特制的封堵夹具与自动化设备。首先,变速箱在工装工位上被自动机械地取下,用特定夹具将对蜗型阀板(换挡通道)和变矩器腔体等孔进行封堵,该封堵夹具有非常高的精密度,可有效防止封堵孔泄漏;接着,将套有封堵夹具的变速箱放入一全封闭的设备中并夹紧、密封并抽成真空。之后,向该密封的设备中注入氦气,在风扇的搅拌下,形成密度为1%的氦气/空气均匀混合物,并被均匀分散至变速箱外部的各个部位。氦气检漏仪通过“换挡通道”与被检测设备连在一起。如果氦气通过孔隙、裂缝、螺纹孔或其它任何泄漏点从氦气含量丰富的外部进入变速箱内部,氦气检漏仪会立刻精准快速地检测到。此时,便可判定产品是否合格,并收集到相关数据进行后期追踪。变速箱上的所有通道和孔洞均需要进行单独测试。

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图1:配有英福康氦气检漏仪的KUKA检测设备

英福康汽车公司北美销售经理Thomas Parker先生介绍,如果铸铝件表面1英寸直径范围内存在多孔隙泄漏,那么氦分子就有可能通过数以亿计个细孔进入产品内部。空气检测或者水下检测法根本无法检测出此类孔隙,而库卡设备则可以做到,这正是该设备的独特之处。他说:“并不是只有裂纹或明显的圆形孔洞才存在泄漏问题,孔隙更像是潜藏在金属内部裂纹中的小山洞。如果采用气体压差检测法进行检测,则需要很多天才能探测到气压下降,效率太低,而且如今汽车制造商要求检测更低泄漏率!”

相较而言,氦气检漏仪只需数秒便可完成检测,且产品的整个检测时间也不过30-40秒,保证氦气检漏工序与钻孔或安装电磁阀等生产工艺一样迅速。

目前,行业内允许的泄漏率约为1 SCCM——每分钟1标准立方厘米。但随着变速箱不断升级换代,结构日益复杂,其内部使用的液体也随之变化,性能要求越来越高的同时,泄漏率也必须做到越来越低。熟悉该工艺的汽车测试工程师表示,新的9挡和10档变速器的泄漏率可低至0.1 SCCM,仅为原标准的10%。

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图2:KUKA检测设备内部

成品变速箱装备线上的泄漏检测
在第二阶段,尤其是在生产阶段后期,制造商可能会再次对变速箱进行检测,这次是进行由内至外的泄漏检测。测试舱抽真空后,将密闭的变速箱成品置于其中进行测试。测试时,一旦测试舱盖子闭合,便立刻用大型真空泵抽真空。接着将英福康LDS3000氦气检漏仪与真空泵连接,检测是否有氦分子从成品变速箱中流出。

变速箱与测试舱同时抽真空,随后将氦气注入到变速箱内部。由于变速箱密封组件无法承受大于4 PSI的压差,因此测试过程中变速箱内部纯氦气的压力保持在约3 PSI的范围内。如果变速箱存在裂缝的话,氦气便会由内向外溢出——之前是由外向内。之所以进行由内而外的泄漏测试,首先是因为制造商通常要求在产品设计标准内进行测试。而对于自动变速箱而言,液体压力是由其内部传输至外部,所以模具也应当模拟产品最终的运行条件。如果在压力下通道出现挤压,或者接头扩张,氦气便会像液体一样流出;其次,由于生产工艺复杂——电磁阀、液力变扭器、“换挡通道”和所有的弯曲通道——如果变速箱存在裂缝的话,氦气会更快地泄漏至真空中。在产品出厂前,变速箱内所有通道都必须通过泄漏检测以确保其密闭性。

Parker先生认为,相较于空气检测法或压力衰减检测法,氦气检测法具有更好的可重复性,且不受温度限制,测试后更容易清洁。氦气检漏仪的测试方程中设有诸多变量,可达到非常好的测量效果R&R——可重复性与可再现性。

Parker先生说,库卡在大约三年前改装了所有氦气检漏器产品,他们一直以来都采用类似于由内而外/由外而内的检测方法。选择英福康作为氦气检漏仪供应商,主要原因在于英福康产品性能优越,技术可靠。而且现有设备中的英福康氦气检漏传感仪具有“即插即用”的优点,可以将库卡及其客户的设备转换成本降至最低。

库卡公司表示,公司现有机器都经过翻新升级,所有的新机器都配有英福康氦气检漏仪。Parker先生认为这是一种以功能为驱动的变革。“我们能够提供更好的技术。我们的氦气检漏设备能够比市场上其它供应商更好地检测、量化和发现产品缺陷。我们的氦气检漏传感器向客户表明库卡公司拥有更好的可重复性/可再现性测量工具和更好的氦气清理能力。”

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图3:换挡控制通道的封堵

氦气检测法的优越性

库卡与英福康都认为,与传统的空气测试方法相比,氦气检测方法具有诸多优越性。首先,空气检测法对温度十分敏感,热部件或待冷却部件都会造成质量流量不准确或无法重复测试;其次,待测量产品体积对示踪气体检漏测试毫无影响,但体积大会给质量流量或压力衰减检测法等空气测试法带来很多的问题。体积大的产品需要更长的测试时间,且敏感度也会降低。其中压力衰减检测法不仅需要多次才能获得稳定压力,而且向产品内部的多次增压势必造成温度的上升,从而影响压力测试的准确度。

氦气检测法的测试过程所需压力非常低,同时,由于英福康氦气检漏仪具有非常高的灵敏度,即使非常低浓度的氦气也能被检测到。压力降低的好处,一方面不仅降低了生产成本,即每个产品每次检测费用约降低9美分,另一方面还提高了生产的安全性,确保了员工的操作安全。虽然采用氦气检测法只需很低的压力,但检测质量却更高效,而且还能够检测出质量流量和压力衰减测试所无法探测的孔隙。这些细小的纹理和孔隙是变速箱中潜在的安全隐患,长期运行使用后会出现液体泄露的情况。

Parker先生通过一个例子解释氦气检测法与压力检测法之间的区别。他说,没有人会注意到一个装满水的游泳池中少了5加仑水。但如果从一个10加仑的桶中取出5加仑的水,这种变化就会十分明显。“大容量,像游泳池一样的大容量并不适用于压力衰减检测法或质量流量检测法,而变速箱就属于大容量。”Parker先生说:“在测量大容积产品时,如果一个空隙内含有数以亿计个细孔,示踪气体检测法是唯一一个能够探测出该缺陷的方法。压力衰减检测法或质量流量检测法无法检测到几乎是分子级的细孔,因而无法探测出此类缺陷。” Parker先生介绍说,缺陷往往出现在结合点上,变速箱在铸造过程中,如果在铸件中掺入少量杂质,就会出现极小的缝隙,成为砂眼。此外,低重量的薄壁变速箱也会出现孔隙问题。

库卡公司的氦气检测法不仅适用于汽车变速箱领域,而且也适用于任何铸铝产品,包括涡轮增压器壳体、分动器壳体、阀组、阀盖、甚至柴油液体阀门壳体。此外,废气再循环冷却器和增压空气冷却器(一般是不锈钢,但也使用铜制组件)也使用类似的测试方法。
文章内容仅供参考 (投稿) (1/28/2015)
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