段素娟 徐連弟

摘要：隨著汽車整車水平的發(fā)展，汽車車輪的配置逐漸向鋁合金車輪轉(zhuǎn)變，如果車輪在行駛中發(fā)生漏氣，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。文章重點(diǎn)分析鋁合金車輪氦氣氣密性檢測(cè)的開發(fā)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋁合金車輪;氦氣;氣密性檢測(cè);開發(fā);應(yīng)用

1.立項(xiàng)背景

隨著汽車整車水平的發(fā)展，汽車車輪的配置逐漸向鋁合金車輪轉(zhuǎn)變，如果車輪在行駛中發(fā)生漏氣，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。國(guó)內(nèi)外鋁合金車輪氣密性檢測(cè)大多采用的是人工操作水箱式壓力機(jī)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。這就需要開發(fā)新的檢測(cè)工藝，提高檢測(cè)效率，增大檢測(cè)頻率，提高產(chǎn)品品質(zhì)，車輪氦氣試漏機(jī)氣密性檢測(cè)技術(shù)適應(yīng)了公司的發(fā)展要求。

2.總體研發(fā)思路

我司決定自主研發(fā)可以連續(xù)完成氣密性自動(dòng)檢測(cè)，并區(qū)分合格品與不合格品檢測(cè)線。

（1）檢測(cè)能力：?jiǎn)喂の粰z測(cè)，各種尺寸規(guī)格的車輪能混線檢測(cè)，密封壓盤不受車輪尺寸的大小和形狀限制。

（2）檢測(cè)節(jié)拍：在18S～20S以內(nèi);

（3）采用混合氣體檢測(cè)，氦氣濃度為5%～20%，氦氣回收率在95%以上;

（4）根據(jù)PPL法滲漏測(cè)試，充入測(cè)試氣體，采用質(zhì)譜儀分析自動(dòng)檢測(cè)泄漏率，設(shè)備自動(dòng)辨別合格品與不合格品，泄漏率由數(shù)字量顯示，檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)保存;

（5）人工上下料、取放氣門孔塞，其余動(dòng)作由設(shè)備自動(dòng)程序來(lái)控制;

（6）設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)安裝有標(biāo)準(zhǔn)泄漏率檢測(cè)模塊，開機(jī)或定時(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)設(shè)備檢測(cè)的靈敏度。

3.技術(shù)方案

鋁合金車輪氦氣密性檢測(cè)線通過(guò)自動(dòng)傳送軌道裝置、旋轉(zhuǎn)手臂將車輪自動(dòng)運(yùn)送到真空檢測(cè)艙內(nèi)，自動(dòng)封閉真空倉(cāng)，由高真空渦輪分子泵裝置分別將車輪內(nèi)部、外部抽為真空，由氦氣供應(yīng)裝置對(duì)輪輞外部自動(dòng)灌入氦氣，直到壓差平衡停止充氣，通過(guò)氣體質(zhì)譜儀對(duì)氦氣從車輪外側(cè)泄漏到車輪內(nèi)部的可能性進(jìn)行測(cè)量，并自動(dòng)分析，將檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，操作人員直接可以從操作面板上讀數(shù)，檢測(cè)完畢，通過(guò)氦氣回收裝置抽空車輪外部的氦氣，氦氣室與真空室同時(shí)泄壓，旋轉(zhuǎn)手臂將檢測(cè)完的車輪轉(zhuǎn)到傳送軌道上，設(shè)備自動(dòng)判定合格產(chǎn)品與報(bào)廢產(chǎn)品，合格產(chǎn)品和報(bào)廢產(chǎn)品分別從合格或者報(bào)廢軌道運(yùn)出，設(shè)備自動(dòng)循環(huán)下一車輪的檢測(cè)。

4.項(xiàng)目開發(fā)流程

4.1開發(fā)流程

制定設(shè)計(jì)任務(wù)書→收集設(shè)計(jì)用資料→設(shè)計(jì)機(jī)械部分→設(shè)計(jì)控制部分→設(shè)計(jì)制造→安裝調(diào)試→試運(yùn)行→量產(chǎn)。

4.2具體開發(fā)方案

（1）設(shè)備分析

●傳送導(dǎo)向單元

●質(zhì)譜儀自動(dòng)檢測(cè)單元

●工件真空檢測(cè)倉(cāng)單元

●氦氣供應(yīng)與回收系統(tǒng)單元

（2）輪輞泄漏量標(biāo)準(zhǔn)值換算

①基本要求 - 整個(gè)輪子總成的滲漏率：

整個(gè)輪子總成在容積V = 25L，大氣壓力P（ 0.1MPa ），和0.3MPa輪胎內(nèi)壓（絕對(duì)壓力）下，180天內(nèi)最大允許壓降 △P ? 0.02MPa。

泄漏量 Q = （△P/P）*（V/△T）=（0.02/0.1）*（25000/180） = 27.8 毫升/天

= 1.16毫升/小時(shí)

= 0.019 毫升/分

②輪輞氣密檢測(cè)要求 - 未噴漆輪輞的泄漏量：

對(duì)應(yīng)一個(gè)輪胎內(nèi)壓為0.3MPa， 和一個(gè)輪子內(nèi)壓為0.1MPa，最大允許滲漏率為 3.2 × 10-5Pa ×m3/s。（空氣;T=20oC）

泄漏量 Q = （△P/P）*（V/△T）=（3.2X10-5/0.1X106）*（1X106/1） = 3.2 X 10-4 毫升/秒

= 0.019毫升/分

= 27.8毫升/天

③基礎(chǔ)測(cè)試條件：

輪胎內(nèi)側(cè)壓為0.3MPa， 輪子內(nèi)側(cè)壓為0.1MPa ，空氣，T = 20oC

④強(qiáng)化測(cè)試條件：

輪胎內(nèi)側(cè)壓：可增壓，使 測(cè)試壓差 > 0.2 Mpa

輪子內(nèi)側(cè)壓：可減壓，使 測(cè)試壓差 > 0.2 Mpa

檢測(cè)氣體：空氣，氦氣

4.3泄漏臨界值與檢測(cè)壓差的關(guān)系曲線

泄漏檢測(cè)臨界值與檢測(cè)壓差關(guān)系曲線如下：

4.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，使用氦氣氣密性檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果和使用水箱式加壓檢驗(yàn)方法的結(jié)果完全一致，根據(jù)臨界狀態(tài)設(shè)定了泄漏率的標(biāo)準(zhǔn)值，完全符合客戶的使用要求。

5.關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新

（1）實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)辨別合格品/廢品，泄漏率有數(shù)字量顯示，檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)保存。

（2）靈敏度高，檢測(cè)節(jié)拍18s-20s，自帶校正系統(tǒng)。

（3）實(shí)現(xiàn)連續(xù)批量生產(chǎn)，單臺(tái)漏機(jī)檢測(cè)設(shè)備的年檢測(cè)量達(dá)到200萬(wàn)只/年。

（4）輪輞內(nèi)外部抽真空后，外部充入測(cè)試氣體，質(zhì)譜儀檢測(cè)車輪內(nèi)側(cè)的泄漏率。

（5）氦氣回收率高達(dá)95%以上。

6.總結(jié)

（1）技術(shù)成果及應(yīng)用前景。車輪氦氣氣密性檢測(cè)技術(shù)為車輪氣密性檢測(cè)提供了新途徑，是車輪行業(yè)發(fā)展上的里程碑，能夠達(dá)到國(guó)外同行業(yè)的先進(jìn)水平，進(jìn)一步提升我國(guó)汽車制造業(yè)的品質(zhì)。該技術(shù)設(shè)計(jì)新穎，能夠促進(jìn)國(guó)內(nèi)同類技術(shù)的研發(fā)，且可以和國(guó)內(nèi)外大型汽車廠進(jìn)行配套生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)，節(jié)省人工成本，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（2）存在的不足及有待完善的地方。雖然我們處于同行業(yè)領(lǐng)先水平，但是面對(duì)全球一體化的格局，我們必須進(jìn)一步加快產(chǎn)品研發(fā)速度。后期我們將考慮提高檢測(cè)效率和檢測(cè)精度穩(wěn)定性，減少設(shè)備故障率，節(jié)約人工成本，進(jìn)而創(chuàng)造出更大的企業(yè)和社會(huì)效益。

作者簡(jiǎn)介：

段素娟（1973—）女，漢族，河北人，工程師 ，畢業(yè)于河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)，主要從事鋁合金車輪工程技術(shù)工作。