圖5：以積累箱進(jìn)行混合氦氣檢漏，該方法已用于檢測(cè)汽車(chē)行業(yè)的扭矩轉(zhuǎn)換器
業(yè)界對(duì)汽車(chē)制造的質(zhì)量要求越來(lái)越高，但汽車(chē)制造業(yè)的盈利壓力卻一如既往并沒(méi)有降低。對(duì)密封性的要求及其檢測(cè)方法的發(fā)展?fàn)顩r同樣如此。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法不再可靠，而像真空氦氣檢漏儀這樣的儀器卻價(jià)格昂貴，并且過(guò)于敏感，上千種因素都能引起其變化。如今，一款常壓氦檢漏設(shè)備添補(bǔ)了空白。
壓力和氣泡檢測(cè)不夠精確
一直以來(lái)，大多數(shù)汽車(chē)與摩托車(chē)容納液體的容器都需要在水槽中水檢或者采用壓力衰減法進(jìn)行氣密性檢測(cè)。雖然這兩種方法的檢測(cè)成本較低，但其只能檢測(cè)最高為10-2 至 10-3 mbar l/s的泄露。另外，由于水的表面張力，小氣泡根本無(wú)法形成，所以，在水中進(jìn)行氣泡檢測(cè)根本無(wú)法檢測(cè)出較小漏孔。與此同時(shí)，空調(diào)零部件或帶閥門(mén)的燃油箱的檢測(cè)漏率范圍為10-5 mbar l/s，但噴射閥的檢測(cè)范圍還是保持在10-4 mbar l/s。所以，傳統(tǒng)的泄漏檢測(cè)法在汽車(chē)業(yè)根本不適用。此外，由于有些檢測(cè)部件是潮濕的，該方法不能對(duì)所有零部件進(jìn)行檢測(cè)，而且作為一項(xiàng)純粹的需要眼力的工作，檢測(cè)結(jié)果完全取決于進(jìn)行檢測(cè)的人的能力及其注意力。
采用壓力衰減法時(shí)（或壓降法檢測(cè)），將空氣以特定的壓力引入到檢測(cè)部件中。如果有泄露情況，壓力則會(huì)降低，其差值可以被檢測(cè)出來(lái)。理論上非常簡(jiǎn)單，但在實(shí)際操作中，必須應(yīng)對(duì)各種變量的干擾。因?yàn)閴毫ψ兓⒉灰欢ㄊ切孤对斐傻?。一方面，檢測(cè)部件本身的彈性變化也會(huì)對(duì)壓力產(chǎn)生影響，當(dāng)空氣快速地進(jìn)入檢測(cè)部件時(shí)，檢測(cè)部件會(huì)膨脹，然后再逐漸緊縮檢測(cè)。因?yàn)樗鶞y(cè)差值取決于壓力和體積，所以在檢測(cè)過(guò)程中需要等待，直至檢測(cè)部件恢復(fù)其原始體積（穩(wěn)定期）。原始體積與空氣進(jìn)入時(shí)的壓力越大，檢測(cè)部件達(dá)到穩(wěn)定期所需的時(shí)間則越長(zhǎng)。在生產(chǎn)情況下，檢測(cè)部件體積上限約為5升。
如果穩(wěn)定期所需時(shí)間太長(zhǎng)，該種檢測(cè)法也稱(chēng)不上低成本了。另外，當(dāng)空氣進(jìn)入塑料檢測(cè)部件時(shí)，還需要考慮蠕變性能（檢測(cè)部件的塑料部分會(huì)因載重而變形）。檢測(cè)過(guò)后，取決于塑料的分子結(jié)構(gòu)，檢測(cè)部件的體積會(huì)有不同程度的增大，壓力也會(huì)隨之衰減。這種情況下，幾乎不可能對(duì)低泄漏率進(jìn)行可靠測(cè)量。此外，隨著溫度的不同，壓力也會(huì)發(fā)生很大的變化。當(dāng)檢測(cè)壓力為5巴，檢測(cè)體積為1升，檢測(cè)時(shí)間為30秒時(shí)，溫度每下降0.1°C就會(huì)產(chǎn)生6*10-2 mbar l/s的虛擬泄漏率。然而，如果溫度上升0.1°C，即使泄漏率為6*10-2 mbar l/s，在檢測(cè)部件上也不會(huì)有所體現(xiàn)，這是因?yàn)?，檢測(cè)盡管隨著溫度的變化壓力增加了，但這些增加的壓力卻被泄露而導(dǎo)致的壓力衰減同時(shí)抵消了。制造汽車(chē)所需的很多零部件大多都直接來(lái)源于生產(chǎn)線，由于生產(chǎn)過(guò)程，這些零部件的溫度一般不會(huì)低。
如果在檢測(cè)過(guò)程中冷卻這些零部件，會(huì)使檢測(cè)結(jié)果不真實(shí)，從而不利于對(duì)泄漏率進(jìn)行有效控制。我們當(dāng)然可以在檢測(cè)部件達(dá)到適當(dāng)穩(wěn)定期之后再行檢測(cè)，從而抵消這種不利影響，但浪費(fèi)掉的大量時(shí)間也是影響成本的因素?；蛘?，我們可以設(shè)立一個(gè)冷卻區(qū)，但這意味著投資的大幅度增加。周?chē)h(huán)境的溫度也是一個(gè)主要問(wèn)題，甚至日照變化都可能引起溫度的波動(dòng)，從而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的改變。一般來(lái)說(shuō)，高溫是最值得警惕的問(wèn)題。最后，空氣濕度也會(huì)使檢測(cè)結(jié)果發(fā)生變化，因?yàn)榭諝庵兴魵獾恼羝麎簳?huì)影響測(cè)量，產(chǎn)生差值檢測(cè)。以上這些都是亞洲區(qū)域低成本生產(chǎn)設(shè)備的主要特點(diǎn)，所以在亞洲建立檢測(cè)區(qū)極為復(fù)雜且富于挑戰(zhàn)，并且這樣做還會(huì)抹殺我們?cè)诔杀旧系膬?yōu)勢(shì)。這種情況下，很難保證出現(xiàn)同一測(cè)量結(jié)果，而且，隨著泄漏率變小或容積變大，各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)相同的幾率會(huì)持續(xù)下降。所以，就汽車(chē)行業(yè)批量生產(chǎn)的諸多要求來(lái)說(shuō)，壓降法已經(jīng)無(wú)法保證其測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，或者可以說(shuō)，該方法在某些地區(qū)已失去效用。
真空檢漏價(jià)格昂貴
我們還可以選擇其他檢測(cè)方法：如將氦氣作為檢測(cè)氣體采用質(zhì)譜儀檢測(cè)泄漏情況。雖然用最少的氦氣就能檢測(cè)出最小的泄漏率（10-11 mbar l/s），但這必須在高度真空的條件下才能進(jìn)行。就這一點(diǎn)而言，這種方法成本太高。真空箱必須高度密封，而且還要配備各種高性能泵才能產(chǎn)生真空效果，這樣一來(lái)，生產(chǎn)和操作成本都太高。這種方法非常有效，極小的泄漏也能被檢測(cè)出來(lái)，并且檢測(cè)僅需幾秒就可完成，該系統(tǒng)非常先進(jìn)，在完成幾輪檢測(cè)后依然可以保持最佳檢測(cè)狀態(tài)，即使在氦氣濃度持續(xù)增高的情況下，也依然如此。
但是，該系統(tǒng)并不是上述問(wèn)題的最佳解決方案，因?yàn)檫@項(xiàng)檢測(cè)敏感度極高，多達(dá)上千種因素都可引起其檢測(cè)結(jié)果的變化，而且其購(gòu)置和操作成本太高，大大抵消了其優(yōu)勢(shì)。另外，為檢測(cè)部件而將檢測(cè)室抽成真空意味著其壓差通常會(huì)高達(dá)1巴。由于設(shè)計(jì)零部件時(shí)通常不會(huì)考慮到會(huì)出現(xiàn)如此大的壓力，許多塑料部件可能會(huì)被損壞。在這種情況下，同時(shí)對(duì)檢測(cè)室和檢測(cè)部件進(jìn)行真空處理，與之前低壓下用氦氣填充檢測(cè)部件花費(fèi)相當(dāng)。另外，對(duì)于大體積檢測(cè)部件如汽車(chē)水箱和其他零部件而言，真空室的大小也需相應(yīng)變化。因此,一方面檢測(cè)室真空處理的泵送時(shí)間以及整個(gè)檢測(cè)時(shí)間都會(huì)延長(zhǎng)；另一方面，安裝工程較大，致使投資成本上漲。在汽車(chē)行業(yè)向低成本、高效率轉(zhuǎn)型的今天，無(wú)論是時(shí)間的延長(zhǎng)還是成本的增加，都已經(jīng)不再適用。
在非真空條件下進(jìn)行替代檢漏/混合氦氣檢漏
在汽車(chē)工業(yè)中，采用空氣進(jìn)行檢測(cè)在很多方面已經(jīng)達(dá)到極限，但在真空環(huán)境下進(jìn)行檢測(cè)成本又過(guò)于高昂。泄漏率在10-2 到 10-5 mbar l/s之間，確實(shí)存在一個(gè)區(qū)域可以采用高性能、全自動(dòng)的檢測(cè)方法。如今，在大氣壓下，在積累箱內(nèi)采用氦氣或氫氣進(jìn)行泄漏檢測(cè)（積累法），已經(jīng)成為填充這一區(qū)域最經(jīng)濟(jì)的解決方案（見(jiàn)圖1）。氫氣，更準(zhǔn)確地說(shuō)是一種含氫量為5%的合成氣體，它與氦氣一樣也可用于泄漏檢測(cè)。作為一種檢測(cè)氣體，它的價(jià)格更為合理（在美國(guó)，它只是氦氣價(jià)格的1/3，在中國(guó)，這個(gè)數(shù)字是1/10）。但是采用這種氣體進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法保持相同的敏感度，且對(duì)于較小泄漏率如10-3 mbar l/s而言，在檢測(cè)部件凈容積為10升的情況下，檢測(cè)時(shí)間約為5分鐘（氦氣檢漏為11秒）。
圖1：在常壓下，氦氣檢漏可以填充10-2 到 10-5 mbar l/s之間的區(qū)域。（理想狀態(tài)：10-6mbar l/s）
就檢測(cè)情況來(lái)說(shuō)，氫檢漏法更接近于壓降法，但其在彈性和溫度方面卻沒(méi)有壓降法的那些弱點(diǎn)。氦氣也適用于泄漏率為10-4 至 10-5 mbar l/s的泄漏檢測(cè)。因?yàn)闄z測(cè)在正常壓力下，這種檢測(cè)方法不能使用質(zhì)譜儀，所以需要一個(gè)敏感度高的傳感器來(lái)測(cè)量不斷增加的氦濃度。這些傳感器采用Wise Technology專(zhuān)利，且僅應(yīng)用于英?？迪到y(tǒng)。在檢測(cè)室內(nèi)通過(guò)檢測(cè)氣體的連接氦氣被導(dǎo)入到檢測(cè)部件中檢測(cè)，如果存在泄漏，檢測(cè)氣體就會(huì)通過(guò)泄露處跑到積累箱中。
風(fēng)扇可以保證腔室中氦氣的平均分布。如此一來(lái)，就可以在不知道泄漏位置的情況下進(jìn)行精確測(cè)量。傳感器可檢測(cè)出大氣中檢測(cè)氣體的含量。在英?？?T-Guard 系統(tǒng)中，傳感器由真空玻璃管構(gòu)成，該玻璃管上部帶有能滲透氦的石英膜，這層石英膜像一塊海綿，只有分子水平的氦氣才能從中穿過(guò)。玻璃管中氦氣濃度的變化可以通過(guò)輔助的壓力測(cè)量裝置中的電流變化測(cè)量出來(lái)。（見(jiàn)圖2）
圖2：傳感器中心是真空玻璃管，該玻璃管上部帶有能滲透氦的石英膜
采用這種方法，傳感器解決方案可以確切地分辨出濃度到底是增加了25 ppb還是增加了0.025 ppm，檢測(cè)能夠可靠地檢測(cè)出10-6 mbar l/s以?xún)?nèi)的泄漏率。在生產(chǎn)過(guò)程中， 對(duì)于一個(gè)5升的自由容積檢測(cè)室（自由容積是指檢測(cè)室容積減去檢測(cè)部件容積），該方法可以在大約30秒之內(nèi)檢測(cè)出1*10-4 mbar l/s的泄漏率。對(duì)于容積為1升的檢測(cè)室，檢測(cè)出這樣的泄漏率僅需11秒。連同開(kāi)機(jī)設(shè)定時(shí)間在內(nèi)，每個(gè)檢測(cè)部件的檢測(cè)時(shí)間僅需約16秒，每小時(shí)可檢測(cè)225個(gè)檢測(cè)部件。（見(jiàn)圖3）
圖3：常壓下氦檢漏過(guò)程中檢測(cè)部件泄漏率與凈容積之間的關(guān)系
該檢測(cè)方法還有其他特殊應(yīng)用，如檢測(cè)排氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部和外部的氣密性，能檢測(cè)的泄漏率為2 sccm，約合3.3 * 10-2 mbar l/s。在一個(gè)體積為40升、以混合氣體（含10%氦氣）作為檢測(cè)氣體的檢測(cè)箱中，檢測(cè)時(shí)間為11秒，每個(gè)檢測(cè)部件全部循環(huán)時(shí)間為45秒。除了速度快之外，該檢測(cè)方法還有其他優(yōu)點(diǎn)，如它可以對(duì)塑料檢測(cè)部件進(jìn)行檢測(cè)。氣體導(dǎo)入后，檢測(cè)部件容積變大，但并不會(huì)影響該測(cè)量系統(tǒng)。此外，溫度、濕度和彈性也都不能造成任何影響。為了檢查該系統(tǒng)是否能達(dá)到泄漏率檢測(cè)限檢測(cè)部件，可將檢測(cè)部件放置在檢測(cè)箱的不同位置，以便進(jìn)一步檢查檢測(cè)箱中的氦氣濃度是否保持一致。
傳感器和系統(tǒng)
作為泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的組成部分，敏感度并非是對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)的唯一要求。此外，還需要易于集成、個(gè)性化設(shè)置以及低維護(hù)運(yùn)行性能。另外，為迎合工廠工程需求，檢檢測(cè)系統(tǒng)還必須設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單緊湊，這樣該系統(tǒng)就可以與液壓件和電子元件很好地進(jìn)行連接，同時(shí)還可以在多種檢測(cè)模式中靈活運(yùn)用。（見(jiàn)圖4）
圖4：在大氣壓下T-Guard就能通過(guò)簡(jiǎn)單檢測(cè)箱工作，無(wú)需復(fù)雜的高真空箱及真空泵
該積累法優(yōu)勢(shì)明顯。首先無(wú)需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)大氣進(jìn)行真空處理，這樣就可以避免使用渦輪分子泵、氣密性要求極高的真空箱，以及高敏質(zhì)譜儀。這極大地簡(jiǎn)化了測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并能更好地控制或降低整個(gè)系統(tǒng)的采購(gòu)和維護(hù)成本。另外，采用該種方法能檢測(cè)得出可靠且具有重復(fù)性的檢測(cè)結(jié)果，即使采用家用塑料盒也能成功完成。此外，即使檢測(cè)部件體積非常大、高溫度或潮濕，這種混合氦氣檢漏的測(cè)量值依然具有高度的重復(fù)性，檢測(cè)部件無(wú)需在檢測(cè)前進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的冷卻或干燥。從經(jīng)濟(jì)上考慮，快速、全自動(dòng)的檢測(cè)是生產(chǎn)線上最為關(guān)鍵的部分，所以這種無(wú)需真空條件的氦檢漏方法是汽車(chē)零部件制造業(yè)的理想手段，能滿(mǎn)足汽車(chē)制造業(yè)對(duì)于質(zhì)量和成本的雙重需求。
圖5：以積累箱進(jìn)行混合氦氣檢漏，該方法已用于檢測(cè)汽車(chē)行業(yè)的扭矩轉(zhuǎn)換器
