密封性作為一項與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關的技術指標，近年來受到眾多行業(yè)的關注，具體表現(xiàn)為企業(yè)對于制造過程中泄漏檢測手段的重視。因為在一般情況下，零部件、總成，乃至最終產(chǎn)品的各項“密封性”指標均是以泄漏率的形式表達的緣故，是衡量其產(chǎn)品質(zhì)量水平的一個重要依據(jù)。在家電、燃氣、電信電子等諸多行業(yè)中，對產(chǎn)品都有明確的密封性要求，但相比之下，泄漏檢測應用最集中、最有代表性的領域還是汽車工業(yè)，尤其是方興未艾的乘用車行業(yè)。

1.檢測對象和類型

　　轎車制造過程中涉及的密封性檢測難以勝數(shù)，在眾多的零部件和總成中，若按檢測部位特征劃分，有如下幾種類型。

　　（1）測試腔體的密封性。這種情況所占比例最大，很多簡單的小零件直至整臺發(fā)動機總成，實施的泄漏檢測都屬這種性質(zhì)。

　　（2）測試壓入件與母體結合的密封性。零部件中這類情況甚多，如把管接頭、鋼球或悶蓋壓入缸體、缸蓋等，此時進行的測試只局限很小區(qū)域。但需要指出，很多情況下這一區(qū)域就是密封腔體的一部分。

　　評價兩運動零件的配合質(zhì)量。最典型、用得最多的就是進、排氣門與缸蓋閥座之間的配合密封性檢測。

　　除此以外，一臺整車出廠前還有對空調(diào)系統(tǒng)的制冷液泄漏狀況的檢測；現(xiàn)代測功房每天抽檢發(fā)動機時還有一項新添指標，是對活塞（確切講是活塞環(huán)）與缸孔內(nèi)壁配合狀態(tài)進行的泄漏檢測。

2.密封性指標——泄漏率的計算方法

　　評定被測零部件、總成的密封性的指標為泄漏率，是單位時間內(nèi)在一定測試壓力下泄漏到標準大氣壓中的氣體的體積，可以用符號std.cm3/min表示。上面提到的兩種壓力式泄漏檢測儀都是利用測試壓力的變化間接地求出泄漏率的。金屬加工微信，內(nèi)容不錯，值得關注。通過對測試過程作一些假設，如等溫狀態(tài)、被測體容積沒有變化等，就能基本確定兩者之間的關系，其表達式為：

　　Q1=ΔPVS/(PatmTm) (1)

　　式中 Q1——標準大氣壓下的泄漏率，cm3/min；

　　VS——括儀器、管路等部分在內(nèi)的被測對象系統(tǒng)之容積，cm3；

　　Patm——大氣壓，105Pa；

　　Tm ——測量時間，min；

　　ΔP——壓差，壓力型泄漏檢測儀的測得值，Pa。

　　在規(guī)劃密封性測試手段時，被測對象的泄漏率是給定的一項參數(shù)，因此并無必要去探討。值得重視的是有的檢測儀器制造廠商，根據(jù)式（1）為用戶所提供的更實用的反映壓差ΔP、泄漏率Q1和測量時間Tm等參數(shù)之間關系的表達式推導出自己的表達式。

　　ΔP= Q1×105×60Tm/VS （2）

　　式中含義與式（1）相同，其中不同的是，Tm單位為s。

　　Q1=60ΔP VS/1013 Tm （3）

　　式（3）ΔP的單位以mbar（1013mbar=105Pa）計，其余均同式（2）。

　　式（2）是德國FROEHLICH公司的，式（3）是德國EGM公司的。在用戶設置泄漏檢測儀參數(shù)時經(jīng)常使用，只要知道Q1、ΔP、VS和Tm四項參數(shù)中的三項，就能求出另一項。如在知悉Q1、Vs和工作節(jié)拍后，就可確定壓力降的門檻值ΔP；有些泄漏測量儀只能顯示壓力降一種參數(shù)，此時也需借助（2）和（3）兩式把密封性的評定指標從泄漏率Q1轉(zhuǎn)換成壓力降ΔP。

　　還有一項很有用的功能是在規(guī)劃、選用泄漏檢測儀時，根據(jù)式（2）確定儀器的量程是否適宜。由于一些壓差式檢測儀的量程較小，在碰到被測對象屬泄漏率較大而容積較小的情況就很有必要。

3. 密封性測試方法及其選擇

　　目前，在有一定批量的制成品生產(chǎn)過程中，所配置的密封性測試手段的主流是按測量壓力變化原理所研制的壓力式泄漏檢測儀。

發(fā)動機缸蓋試漏機

　　（1）絕對壓力式和差壓式泄漏檢測儀。絕對壓力式泄漏檢測儀，因其簡單可靠、使用方便、價格低，故選用較多。

　　差壓式泄漏檢測儀的結構稍復雜，還必須有一全密封參考件配合使用，故在精度要求較高的場合則宜選用差壓式。而德國轎車制造業(yè)是遵循這一選擇原則的代表，國內(nèi)包括上海大眾在內(nèi)的合資企業(yè)也借鑒這一做法。但實際上，用戶在規(guī)劃密封性測試工藝時，采取了把適用性、經(jīng)濟性結合起來通盤考慮的方法，很少純粹從測量原理出發(fā)。金屬加工微信，內(nèi)容不錯，值得關注。日本的汽車企業(yè)，95%采用COSMO和福田兩家公司的產(chǎn)品，而這些泄漏檢測儀全部都是差壓型。相反，被美國汽車行業(yè)廣泛選用，包括國內(nèi)的中美合資企業(yè)用的，全部都是絕對壓力型。

　　事實上，汽車制造涉及的密封性測試中，屬微泄漏范疇，即檢測精度要求甚高的情況很少，以發(fā)動機生產(chǎn)過程為例，基本上都在5～10cm3/min或更大。在影響測量精度的因素中，泄漏檢測儀僅是其中一項，裝夾、封堵、校準都有影響。由此，真正左右用戶選型時的取舍，還是傾向性（選用的傳統(tǒng)）、性能價格比和售后服務諸方面的綜合考慮。

　　(2)正壓法和負壓法（真空法）。壓力型原理的泄漏檢測儀，無論屬絕對壓力式還是壓差式，都既可以采用“正壓法”或稱為“真空法”的負壓法。由于兩種工作方法各有特點，且在某些使用場合有其優(yōu)越性，故并存的情況延續(xù)至今。

　　總的來說，采取充入一定壓力的壓縮空氣，經(jīng)穩(wěn)定再在測量時段求出壓力下降值的“正壓法”，在實際應用中要比通過抽真空后測定由于被檢對象泄漏而引起的腔體內(nèi)壓力升高值的“真空法”多的多。這是由于“正壓法”所采用的充氣方式不僅涉及的輔助設備簡單，而且檢測過程耗時少，因而效率高，這一點在工件腔體較大時更明顯。相比之下，負壓法必須配備真空泵、真空閥等設施，管路也得作調(diào)整，使系統(tǒng)復雜，成本提高，運行時噪聲也較大。加之抽真空耗時較充氣為長，尤其在腔體稍大、真空度有較高要求情況下。故在某些工業(yè)化國家的汽車行業(yè)，負壓法用得很少，德國大眾Salzgitter公司的主管人員就強調(diào)了這一點。

　　但負壓法也有不少優(yōu)點。其一，由于被測對象內(nèi)腔抽真空，導致了周圍大氣壓對外部表面的正壓作用，從而大大改善了密封元件的堵封效果；其二，鑒于抽真空后形成的負壓充其量就是一個大氣壓，因此檢測由泄漏引起的壓力變化值的測量精度相比正壓法為高。更重要的是在某些特殊的泄漏檢測場合，采用真空法原理再配以相應的執(zhí)行裝置，能滿足“正壓法”較難實現(xiàn)的那些測試要求。故在使用壓力型泄漏檢測儀時，真空法還是有其一席之地，尤其象日本等工業(yè)國，負壓型檢測方式占的比例還較大，約在20%左右。

　　（3）流量型泄漏檢測方式。如前所述，壓力式泄漏檢測儀是利用測試壓力的變化ΔP間接地求出泄漏率Q1的，而流量型泄漏測試方法則是直接求出被檢對象的泄漏流量。流量式泄漏檢測儀中，以層流管為測量元件的定型產(chǎn)品可用于各種場合，大泄漏量和中小泄漏量的情況都有。但在汽車行業(yè)，使用較多的對象是那些內(nèi)腔容積較小的工件。如有這樣一種被測零件，允許泄漏率為10cm3/min，但Q1在10～50cm3/min時可進行返修（補）。由于其容積Vs很小，從式（2）得出的壓力降ΔP會很大。在壓力式（特別是壓差式）檢測儀量程顯得偏小時，就會選擇“流量型”。當然，上面只是一個應用例子，有時遇到較大泄漏量的情況，也會考慮采用。

　　另一種流量型泄漏檢測儀的方式則完全不同，就以通用的浮子流量計作為測試儀器，直接讀出被檢對象的泄漏率。最主要的、也最有代表性的用途就是對進、排氣門與缸蓋閥座之間配合密封性的檢測——發(fā)動機制造過程中必須監(jiān)控的一個項目。

4. 其他因素對密封性的影響及采取相應的措施

　　無論采用哪一種測試方法，雖然儀器本身的精度決定了測試精度，但外在的環(huán)境及因素對測試結果或多或少也有一定的影響，測試時需要采取一些措施避免，從而保證測試結果的準確性。

　　（1）溫度的影響。眾所周知，溫度對壓力型泄漏檢測儀（“真空法”除外）有較大影響，尤其對那些材料導熱性好、內(nèi)腔容積小、表面積大的工件。像測試鋁質(zhì)缸蓋油道密封性時，用手觸摸其表面，即可發(fā)現(xiàn)對檢測結果的影響。故自20世紀90年代前期起，溫度補償系統(tǒng)一度盛行，主要用于降低工件自身與通入的壓縮空氣兩者的溫度差對測量結果的影響。在汽車發(fā)動機制造業(yè)，缸體、缸蓋等零部件高溫清洗后的水道、油道密封性測試工位就用得很多。

　　溫度補償不存在技術方面的困難，利用計算機的數(shù)據(jù)采集和處理功能，將來自兩只溫度傳感器和泄漏檢測儀的大量溫差、壓差信號制成修正曲線，再編入補償程序即可。但事實是從90年代后期起，這項技術的應用已逐漸減少，各主要汽車工業(yè)國都呈這一趨勢。上海大眾1997年建成的兩條缸體、缸蓋生產(chǎn)線，都為高溫清洗后的泄漏檢測配有溫度補償功能，但于2000年末新建的又一條缸蓋線的同一工位就取消了這一功能。德國大眾Salzgitter廠近幾年新建、改建的生產(chǎn)線上也不再配置這類系統(tǒng)。原因不在這項技術欠完善，而是實踐中形成的共識。

　　鑒于編制溫度補償程序必須在現(xiàn)場運行環(huán)境下，以大量檢測獲得的數(shù)據(jù)為基礎，其過程繁瑣?？紤]到工作條件的變化，過一段時間就得重新做一次。但為了適應市場的變化，轎車進入了多品種、中小批量的生產(chǎn)模式，這無疑進一步加大了實施溫度補償?shù)墓ぷ髁?。用戶?jīng)反復權衡，逐漸認識到對高溫清洗后的工件采取自然或強制冷卻的方式，實際上對生產(chǎn)更方便、更有利。金屬加工微信，內(nèi)容不錯，值得關注。德國大眾Salzgitter廠采取在生產(chǎn)線旁設置一專用區(qū)域，暫存經(jīng)清洗后的工件，數(shù)量是50只，由此產(chǎn)生自然制冷的效果。上海大眾則采用強制冷卻，在清洗完成之后即實施對工件的冷風降溫。無論執(zhí)行哪種做法，其結果都使進入泄漏檢測工位的零部件的溫度與環(huán)境溫度相比不超過2～3℃。當然，溫度補償系統(tǒng)也并未被擯棄，目前在德國大眾Salzgitter廠的160多個泄漏檢測工位中還保留了兩處。

　　（2）“全密封樣件”的應用。采用差壓法檢漏時，需要一個不泄漏的標準件作為參考，而在絕對壓力法檢漏時則不需要。此處的標準件，確切地講只是儀器的一個組（件）成部分，并不涉及泄漏檢測設備使用中的調(diào)整、校準。一套壓力式密封性測試設備中，泄漏檢測儀、夾具與驅(qū)動機構、氣動系統(tǒng)等當然是主要部分，而一個“全密封樣件”也是不可缺少的。它的作用就是實現(xiàn)對儀器的調(diào)整，更確切講就是“定標”。一般在每天或一個班前，置其于工件測試位置，通過進行一次正常的泄漏檢測，獲得無泄漏狀態(tài)下的壓力降特性曲線，作為以后評定的依據(jù)。事實上，在規(guī)劃、選用時，或是廠商提供或是用戶自己準備，“零泄漏樣件”總是不可缺少的，而且必須對它自身的密封性予以確認，即進行有效的測試。

　　通過附表所列的幾個實例，將能對密封測試如何用于實際生產(chǎn)有更為全面的了解。

5.結語

　　一個合理的、適用的泄漏檢測方案必須根據(jù)密封性測試的具體要求，并結合工藝來擬定。需要指出的是，商品化泄漏檢測儀（不同測試原理的儀器）的選擇僅僅只是系統(tǒng)設計中的一項內(nèi)容。