氦氣檢測在鋁合金車輪行業的應用

劉嘯宇　何更雷（保定市立中車輪制造有限公司，河北　保定　071000）

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氦氣檢測在鋁合金車輪行業的應用

劉嘯宇何更雷
（保定市立中車輪制造有限公司，河北保定071000）

在傳統車輪行業中，一般采用鋼材來進行鑄造，不僅消耗鋼材較多，在生產的過程中也會消耗大量能源，隨著能源價格的增長，鋼車輪的成本也不斷上升。隨著科學技術的發展，鋁合金被更加廣泛地應用到車輪行業中，以其較低的重量、較好的外觀和較強的散熱性得到了行業內人士的認同，也得到了廣泛應用和發展。但是，鋁合金車輪一般采用低壓鑄造技術，在生產過程中可能出現難以用肉眼看出的砂眼，如果沒有進行嚴格的氣密性檢測，就很容易出現漏氣現象，威脅汽車的行駛安全。當前，氦氣氣密是應用較為廣泛的漏氣檢測方法，我們應對其進行深入分析和探索。

一、鋁合金車輪的特點

汽車用鋁合金車輪以美國標號A356.2鋁合金為原材料，其制作工藝分鑄造和鍛造兩種，具體來說，鋁合金車輪有著如下四大特點：

1 使行駛的舒適性得到提升。吸收振動和反彈力量是鋁合金車輪的金屬特性，通過數控機床進行加工之后，其尺寸精度較高，擺動跳動小、真圓度高，并且具有良好的平衡能力，使得汽車駕駛過程中的舒適度得到提升。

2 降低燃油造價。相對于傳統的鋼車輪，鋁合金車輪的重量大大降低，減少了四個輪胎的轉動慣性，提升汽車的加速性，從而降低了對燃料的需求，有效降低油耗，進一步提升了燃油的使用效率。

3 提升駕駛安全性。在汽車行駛的過程中，輪胎會與路面進行摩擦，如果速度過快、溫度過高就有可能產生爆胎、制動性能降低等現象，使駕駛過程中存在著安全隱患。相較于傳統的鋼車輪，鋁合金車輪的散熱系數是其兩到三倍，并且結合鋁合金車輪的結構特性，能夠快速、便捷地將摩擦產生的熱量排放到空氣當中，汽車就算長時間行車，并連續剎車，也能夠使輪胎保持適當的溫度。這種較強的排熱性能夠使剎車系統和車輪的使用壽命得到延長，更能夠降低爆胎的幾率，因此提升駕駛的安全性。

4 提升汽車整體美觀度。鋁合金車輪以其美觀大方、安全舒適等特點博得越來越多私家車主的青睞。

二、傳統鋁合金車輪漏氣檢驗方法

一般情況下，檢測鋁合金車輪漏氣采用的介質是水，通過外力將鋁合金車輪的內側和外側密封起來，將車輪整體浸入水中，再向鋁合金車輪內部注入空氣。由于鋁合金車輪是一個密閉的空間，空氣的進入會使空間內部的壓力升高，如果鋁合金車輪中有漏洞，氣體就會從漏洞中擠出來，在水中形成明顯的氣泡。這種方法一般稱為氣泡檢測法。當前，我國很多鋁合金車輪生產企業都采用了這種方法，操作較為便捷且成本較低。但是這種方法有著明顯的缺點，由于整個檢測是在密閉的空間中進行，如果產生壓力較大，會出現爆炸現象，對設備和操作人員帶來人身財產傷害。并且，在檢測的過程中，為了獲得準確的數據，需要檢測人員不間斷地對水中的鋁合金車輪進行觀測，使得檢測人員的雙眼過于疲勞，會忽略檢測過程中的微小氣泡，使檢測結果不夠準確，如果將不合格產品投入到市場中、應用在汽車上，將會給客戶造成很大的安全隱患。

三、氦氣檢測在鋁合金車輪行業中的應用途徑

（一）氦氣檢測的優點

1 氦氣測量精度較高。在室溫和大氣壓力下，氦是無色、無味的氣體，是人類發現臨界溫度最低的物質。氦是單原子氣體，化學性質不活潑。氦氣一般不生成化合物，在低壓放電管中受激發可形成He＋2、HeH等離子及分子，廣泛應用于軍工、科研、石化、制冷、醫療、半導體、管道檢漏、超導實驗、金屬制造、深海潛水、高精度焊接、光電子產品生產等。由于氦氣是惰性氣體，因此不會腐蝕設備。應用氦氣質譜檢測儀，能夠將檢測合格及不合格的鋁合金車輪自動區分到不同的地方，使輪胎的質量風險降低，防止微小漏氣造成的安全隱患。

2 降低人工成本。由于氦氣氣密檢測設備是全自動操作設備，既不需要人工搬運鋁合金車輪，也不需要操作人員目不轉睛地觀察，全面實現自動化，使得人工成本得到降低。

3 大大提升檢測效率。正常情況下，每班次能夠檢測鋁合金車輪1300只，每年就可以檢測140多萬只鋁合金車輪，而傳統的氣泡檢測設備每班次只能檢測300只，每年檢測30多萬只。由此可見，應用氦氣檢測方法，能夠使檢測效率得到大大提升。

（二）氦氣檢測的基本步驟

首先，將被檢測的鋁合金車輪通過自動運行軌道送入到規定位置，將鋁合金車輪進行中心定位，車輪由升降旋轉機械手抓取到檢測平臺上，等待檢測。然后，檢測平臺檢測到有工件時，密封罩就會自動合攏；密封罩降到最底時，密封罩上面的增壓缸就會得到信號，密封罩內部有一個帶角度的橡膠墊就會在增壓缸的作用下進行下降對輪轂上部及下部進行密封。增壓缸的壓力必須達到280kg～300kg才能保證密封墊能夠有效密封。在真空泵的抽力作用下，連接真空泵的單向閥就會得到信號自動打開實施抽內外腔真空。輪轂內外部抽真空值達到0.12mbar，然后關閉單向閥。當真空度達到設備設定值時，在規定時間內設備就會自動通 過壓力閥向輪轂外腔輸入測試氣體，在測試氣體中氦氣占測試氣體的10%～12%，測試壓力在2500 mbar ～3000mbar。 測試氣體在密封的真空室內保壓6s左右，連接質譜撿漏分析儀的單向閥就會打開，如果鋁合金輪轂有漏孔，氦氣分子就會通過輪轂上的漏孔經單向閥進入質譜撿漏分析儀中進行分析，單向閥打開一定時間后就會進行關閉，防止空氣進入質譜撿漏分析儀，對質譜撿漏分析儀造成損壞。最后，系統根據質譜檢測漏洞分析儀器的數值與設備設定值的比較，來判斷鋁合金車輪是否符合應用的基本質量要求，并自動將合格與不合格的輪胎進行區分，放置到不同的周轉料道中。再測試完成之后，回收泵會將多余的檢測氣體進行回收，完成整個檢測的全過程。

結語

從上文的分析中我們可以看出，隨著氦氣檢測在鋁合金車輪行業的逐步推廣，其優點和好處也越來越得到認可，不斷探索氦氣檢測的優點和方法，從而使其在鋁合金車輪行業中得到廣泛的應用和發展。

參考文獻

[1]韓國利，馬力.保護氣體在鋁及鋁合金焊接中的應用[J].中國化工裝備，2004 （04）：30-33.