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氣密檢漏儀依據(jù)的物理原理是氣體的狀態(tài)方程

 

 

其中，P是氣體絕對壓強(qiáng)（Pa），V的氣體的體積（m3），m是氣體質(zhì)量（g），T是氣體開氏溫度（K），M是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣平均摩爾質(zhì)量（g/mol），R是摩爾氣體常量（J/K·mol）。其中M的數(shù)值是28.8g/mol，R是8.31J/k·mol。

 

這個(gè)公式描述了氣體的壓力、體積、溫度和質(zhì)量四個(gè)物理量之間的關(guān)系。

 

一．體積變化

 

實(shí)際測試過程中，完整的體積由被測工件內(nèi)部的體積和測試管路的體積兩部分構(gòu)成。

 

 

在這兩部分體積中，一般不可避免存在形變材料。例如管路材料受壓后會(huì)發(fā)生膨脹，密封材料受壓后會(huì)被擠壓。所以一般在充氣結(jié)束后，即使整個(gè)空間沒有泄漏發(fā)生，也能觀察到空間內(nèi)的壓力在緩慢變小，最后趨向于平衡。這個(gè)緩慢變小的過程就是形變材料受到壓力后形狀變化導(dǎo)致的。

 

壓力變化的公式如下：

 

 

例如：對1升的測試容積，如果在測試階段變化1ml，由此而產(chǎn)生的壓差變化200 Pa。10ml的測試容積，一個(gè)芝麻粒大小的容積變化，產(chǎn)生壓差變化80Pa。測試管路要盡可能短，前面已經(jīng)分析過，測試時(shí)壓力變化的空間是工件內(nèi)部的空間VT和測試管路空間VD的總和。如果能夠減小VD，則泄漏時(shí)產(chǎn)生的壓力變化將更加明顯，這就有利于工件泄漏的甄別。

 

 

1.管路材料必須彈性小和形變快。管路材料和密封材料如果形變太慢，會(huì)嚴(yán)重影響測試中平衡的時(shí)間，降低測試的效率。建議選用硬尼龍管。

 

 

2.在對產(chǎn)品進(jìn)行封堵的時(shí)候，太厚的密封墊會(huì)使得密封缸不能完全壓到底，容易受到震動(dòng)及缸體氣源的影響?？罩玫拿芊庀鹌な艿娇諝獾膲嚎s會(huì)產(chǎn)生緩慢的壓縮影響測試容積。采用合適尺寸的O型圈密封或密封墊密封產(chǎn)品并對密封圈設(shè)置擋塊以防止其發(fā)生微小變動(dòng)。

 

 

 

二．溫度變化

 

工件內(nèi)部溫度變化：假定工件沒有發(fā)生任何泄漏，但內(nèi)部溫度改變了，則根據(jù)氣體狀態(tài)方程可得

 

這是一個(gè)等容的變化過程，T是開氏溫度，P是絕對壓力。這個(gè)公式表示內(nèi)部壓力會(huì)隨著溫度的升高而增加，隨著溫度的降低而減少。如果以25℃、0.7MPa作為測試標(biāo)準(zhǔn)，大氣壓為0.1MPa，工件容積為250ml，充氣5s、平衡時(shí)間30s、測試時(shí)間5s，測得有1.5ml/min的泄漏率。然后由于某個(gè)原因，溫度降低了0. 1℃，代入公式，可以計(jì)算得到壓力下降了268.3Pa，換算成泄漏率是8ml/min，在日常生活中，0. 1℃溫度的變化人類是無法感知的，但其引起的幾百帕壓力的變化，足以誤導(dǎo)測量結(jié)果出現(xiàn)誤判了。絕對真空的情況下，由于P值為0，所以壓力不受溫度變化的影響? 測試誤差是隨著測試壓的增大成正比增加。測試壓力越接近真空，誤差越小。

 

1.外部溫度對工件內(nèi)部溫度的影響，比如：夏天空調(diào)或風(fēng)扇對測試工位的直吹、測試工位靠近窗口受到陽光的直射、布置在外的氣源管經(jīng)過陽光照射后進(jìn)入車間直接用于測試工位、溫度較低時(shí)操作員工的人體溫度等。都會(huì)對測試產(chǎn)品帶來一定的影響。管路材料需要隔熱處理。管路材料如果不能隔熱，則設(shè)備的溫度會(huì)干擾到測試氣源的溫度，導(dǎo)致測試結(jié)果的不穩(wěn)定。

 

消除辦法:避免溫度的直接影響，測試工位遠(yuǎn)離熱源；管路做隔熱處理。

 

2.機(jī)加工出來的工件經(jīng)過簡單清洗直接進(jìn)入測試工位，工件本身還帶有較高的溫度。冬天放在室外的工件直接拿到室內(nèi)后就進(jìn)行測試。帶有較高溫度的工件在進(jìn)行測試時(shí)會(huì)對充入的氣體持續(xù)較長時(shí)間的加熱，在測試階段產(chǎn)品內(nèi)部的空氣壓力會(huì)不降反升，測試結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值。直接由低溫環(huán)境拿到高溫環(huán)境測試的產(chǎn)品，由于溫度的差別，和測試時(shí)間的不同可能會(huì)出現(xiàn)泄漏量變大，也可能會(huì)出現(xiàn)測試負(fù)值的不同現(xiàn)象。

 

消除辦法：放置自然回復(fù)。對帶有溫度或低于測試環(huán)境溫度的產(chǎn)品放置直至其回復(fù)到正常測試環(huán)境溫度。常用也是最有效的方式，但需要周轉(zhuǎn)測試產(chǎn)品或添加冷卻工位。

 

3.充氣過程中氣體分子摩擦?xí)?dǎo)致熱量產(chǎn)生，根據(jù)氣體方程PV=nRT，可知會(huì)導(dǎo)致測試腔體內(nèi)部壓力升高，當(dāng)充氣結(jié)束后溫度又會(huì)緩慢恢復(fù)到正常的室溫，因此充氣結(jié)束后的穩(wěn)壓時(shí)間如果不充分，即到測試階段腔體內(nèi)部溫度仍出于下降的回復(fù)期，那么由此溫度下降所導(dǎo)致的壓力下降就會(huì)直接反映到儀器所測試的泄漏量中，在測試階段泄漏量由大變小直至趨于穩(wěn)定。

 

消除辦法：延長穩(wěn)壓時(shí)間。使測試腔體內(nèi)部溫度自然趨于外部溫度后再進(jìn)入測試階段。這是常用的最直接有效的方式，缺點(diǎn)在于對于有些比如內(nèi)部空間較大或塑料件之類的不易導(dǎo)熱的產(chǎn)品，在充氣結(jié)束后產(chǎn)品內(nèi)部的溫度可能需要很長的時(shí)間才能回復(fù)到正常溫度。這樣會(huì)導(dǎo)致測試節(jié)拍變長影響生產(chǎn)效率。對內(nèi)部空間較大的產(chǎn)品在做測試密封工裝時(shí)盡量填充減小測試腔體容積，從而使溫度回復(fù)時(shí)間縮短。在測試參考端加與測試產(chǎn)品相同的對比件或儲(chǔ)氣罐，以抵消相同的溫度變化?；蛘邔囟茸兓鸬膲航颠M(jìn)行補(bǔ)償。

 

4.測試完成后產(chǎn)品內(nèi)部的氣體被排出時(shí)會(huì)帶走產(chǎn)品及密封工裝上的部分溫度。如果馬上對同一件產(chǎn)品進(jìn)行二次測試，就會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)部氣體溫度先被降低后穩(wěn)壓時(shí)升高回復(fù)的狀態(tài)，這會(huì)導(dǎo)致測試階段腔體內(nèi)部壓力有微小的上升狀態(tài)，會(huì)抵消部分原有的泄漏量。會(huì)造成對同一件產(chǎn)品做重復(fù)性測試時(shí)，會(huì)出現(xiàn)測試結(jié)果一次比一次變小的現(xiàn)象，如果多次測量中間間隔時(shí)間不完全一樣還會(huì)出現(xiàn)測試結(jié)果反復(fù)的現(xiàn)象。

 

消除辦法：對同一件產(chǎn)品做重復(fù)性測試時(shí)，兩次測試之間需要間隔足夠的時(shí)間以使產(chǎn)品回復(fù)正常的測試狀態(tài)，每次測試的間隔時(shí)間最好一致。在對設(shè)備做重復(fù)性測試時(shí)，可選用多個(gè)產(chǎn)品循環(huán)測試的方式進(jìn)行。對于一些指標(biāo)比較小，重復(fù)性比較高的產(chǎn)品來說，在設(shè)計(jì)工裝時(shí)可考慮使用硬性樹脂類材料作為直接接觸的密封夾具避免使用導(dǎo)熱性較好的金屬材料。

 

外界環(huán)境溫度變化：0.7MPa作為測試標(biāo)準(zhǔn)，大氣壓為0.1MPa，工件容積為250ml，充氣5s、平衡時(shí)間30s、測試時(shí)間5s，測得有1.5ml/min的泄漏率；換到10°和35°分別測量，得出下表測量結(jié)果。

 

 

測試壓力與標(biāo)準(zhǔn)一致，但測試溫度分別是10℃和35℃，可以看到結(jié)果相比標(biāo)準(zhǔn)A，分別改變了-5.03%和3.35%。這就是說，在冬天時(shí)測試的結(jié)果會(huì)偏小，漏檢的概率增加，而夏天時(shí)測試結(jié)果會(huì)偏大，但是相對于工件內(nèi)部的穩(wěn)定變化的影響來說，影響率要小很多。所以本文主要考慮因素還是工件內(nèi)部溫度的變化。

 

三．其他因素

 

1.氣源的穩(wěn)定性

 

測試工位處于用氣量較大的車間環(huán)境中、雙工位或多工位測試臺(tái)使用同一氣管源。測試過程中，如果測試工位附近用氣量減小，則氣源壓力會(huì)增加使氣缸內(nèi)的壓力有微小的增加會(huì)導(dǎo)致氣缸下壓力度增大，密封的腔體容積減小，腔體內(nèi)部壓力增大，此時(shí)若處于測試極端那么測試結(jié)果將會(huì)變小或出現(xiàn)負(fù)值。如果外部用氣量增大，則氣源壓力會(huì)下降，會(huì)導(dǎo)致密封腔回縮容積變大，測試結(jié)果就會(huì)突然變大。因此氣源不穩(wěn)定會(huì)對測試結(jié)果的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

 

消除辦法：對密封缸體行程作限位處理 ；給測試工位用氣加儲(chǔ)氣罐；使測試工位氣缸用氣壓力低于氣源壓力，以減少氣源壓力波動(dòng)帶來的影響。

 

2.測試產(chǎn)品對空氣的吸附性

 

對于一些材質(zhì)密度較小或存在小孔的產(chǎn)品（比如碳罐）來說，首次測試后產(chǎn)品內(nèi)部可能吸附有壓縮的空氣，如果馬上進(jìn)行二次測試由于已吸附的空氣不能馬上排出，可吸附的空氣也會(huì)越來越少。對這類產(chǎn)品做連續(xù)的重復(fù)性測試，會(huì)導(dǎo)致測試結(jié)果越來越小。

 

消除辦法：連續(xù)測試同一件產(chǎn)品需要之間需要足夠的間隔時(shí)間,或選取多件產(chǎn)品循環(huán)測試。

 

3.測試氣體含水量

 

測試用氣體如果干燥處理不合格，導(dǎo)致其中出現(xiàn)水分，水汽在測試管路中凝結(jié)，會(huì)導(dǎo)致測試管路的有效體積VD變小。在這種情況下測試，泄漏的數(shù)值將會(huì)偏大，導(dǎo)致誤判的概率增加。若水汽未發(fā)生凝結(jié)，由于水汽摩爾質(zhì)量小于干燥空氣的摩爾質(zhì)量，使用這種氣體進(jìn)行測試會(huì)引起測試結(jié)果偏小，導(dǎo)致誤判的概率增加。

 

消除辦法：首先，測試用的氣體必須經(jīng)過除水和除塵的處理。配置外部排氣閥防止微塵水油等堵塞測試管路，損壞測試儀表和測試裝置。

 

四.此外在日常氣密儀的使用上給出如下建議：

 

1.定期檢查并清理密封圈2.設(shè)置合理的平衡時(shí)間3.選擇合理的校準(zhǔn)標(biāo)定時(shí)間