缸體泄漏測試合格率影響因素分析及改進(jìn)

谷加佩

（上汽通用五菱汽車股份有限公司河西基地發(fā)動(dòng)機(jī)工廠，廣西 柳州545007）

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中主要潤滑和冷卻部位均在缸體上。其中使用冷卻液和潤滑油流動(dòng)通道均需密封。作為主要部件的缸體，其密封性要求更嚴(yán)格，主要有水套、油道、曲軸室密封要求[1]。若上述部分密封不足將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中冷卻液和潤滑油泄漏，造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞[2]。目前主要采用壓降法來測試密封性[3]。本文對(duì)壓降法測試設(shè)備應(yīng)用過程中，試漏合格率影響因素進(jìn)行了分析，并提出改進(jìn)方向。

1 缸體試漏工藝簡介

以我公司直列四缸生產(chǎn)線試漏工藝為例介紹該試漏工藝。包含以下步驟：首先通過彈性橡膠封堵塊將需要測量的腔體密封，充氣達(dá)到氣壓要求，一般0.03 MPa；再通過保壓階段（一般10 s）使腔體內(nèi)的氣流穩(wěn)定；最后開始測試一定時(shí)間檢測開始至結(jié)束時(shí)的氣壓降低值，通過公式計(jì)算泄漏量判斷是否合格。試漏檢測設(shè)備如圖1所示。

圖1 壓降法試漏結(jié)構(gòu)

2 影響試漏合格率的因素

2.1 封堵材料影響

為實(shí)現(xiàn)測試時(shí)腔體密封更好，需采用壓縮率適中的橡膠材料。若壓縮率過大會(huì)導(dǎo)致封堵?lián)p壞過快；若壓縮率過小則會(huì)導(dǎo)致密封性能差[2]。根據(jù)各個(gè)橡膠材料特性，如表1所示，結(jié)合工況選擇合適的材料。

表1 各材料特性

根據(jù)材料特性可以看出，對(duì)于壓縮空氣為介質(zhì)且適應(yīng)工況較廣的材料為丁腈橡膠。根據(jù)通過技術(shù)改造應(yīng)用丁腈橡膠替代聚氨酯材料后，由封堵破損導(dǎo)致的試漏不合格數(shù)量降低，且封堵壽命提升1倍以上，降低了更換封堵導(dǎo)致的停機(jī)損失。

2.2 前工序加工質(zhì)量影響

生產(chǎn)過程中需泄漏測試腔體如水套、曲軸室和油道封堵面均需銑削加工。當(dāng)封堵面銑削加工表面質(zhì)量差時(shí)，將會(huì)使封堵無法完全密封，導(dǎo)致泄漏測試不合格。采用如圖2所示的兩種工件驗(yàn)證試漏合格率。

圖2 封堵面兩種狀態(tài)的工件

公司在生產(chǎn)過程中由于機(jī)床振動(dòng)發(fā)生部分缸蓋結(jié)合面震紋的情況，將圖2所示的兩種工件進(jìn)行試漏驗(yàn)證，結(jié)果如圖3所示，前工序加工封堵面的表面質(zhì)量好，試漏合格率高。

圖3 表面質(zhì)量不同工件驗(yàn)證結(jié)果

2.3 封堵行程影響

封堵行程設(shè)置是否合理，直接影響著測試時(shí)密封效果。當(dāng)行程過大時(shí)會(huì)導(dǎo)致橡膠封堵壓縮過大壽命降低。行程過短會(huì)導(dǎo)致密封性差，泄漏測試不合格。在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)橡膠封堵壓縮量的調(diào)整經(jīng)驗(yàn)十分重要，對(duì)較大的密封面壓縮量需要適當(dāng)增加，公司在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中對(duì)缸體各個(gè)位置封堵壓縮量參考值如表2所示，壓縮量需要在實(shí)際使用和驗(yàn)證并調(diào)整可適當(dāng)減少不合格率。

表2 壓縮量參考數(shù)值

2.4 被測工件溫度濕度影響

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在試漏不合格的工件中部分為負(fù)值過大。負(fù)值過大的因素除參考件選擇不合適，設(shè)備故障外，影響最大是工件溫度和濕度過高。實(shí)際生產(chǎn)過程中工件溫度濕度過高會(huì)導(dǎo)致負(fù)值過大，不合格比例最多占92%以上。主要為過高溫度使氣體膨脹，濕度過高導(dǎo)致測試時(shí)水分在腔體中蒸發(fā)成氣體，以上兩個(gè)因素將導(dǎo)致腔體內(nèi)氣壓上升引起負(fù)值過大。驗(yàn)證不同溫度下測試合格率如圖4所示，當(dāng)表面溫度接近室溫時(shí)負(fù)值較小，合格率高，同時(shí)試漏長期負(fù)值可能導(dǎo)致原本泄漏的工件被誤判合格，造成質(zhì)量缺陷逃逸，生產(chǎn)過程中應(yīng)避免試漏測試負(fù)值的產(chǎn)生情況。

圖4 不同溫度下負(fù)值不合格率

3 提高合格率的改進(jìn)方案

針對(duì)生產(chǎn)過程中缸體試漏不合格原因，可以采取對(duì)應(yīng)的措施解決，從而提高試漏合格率。（1）選擇合適的封堵材料，如公司優(yōu)化后采用丁腈橡膠，驗(yàn)證效果較好；（2）通過優(yōu)化刀具、路徑和參數(shù)提升封堵面的表面質(zhì)量；（3）采用適應(yīng)性能較強(qiáng)的彈性封堵桿可解決封堵行程問題，封堵結(jié)構(gòu)如圖5所示；（4）一般來說試漏前均需要清洗工件，可在清洗機(jī)前增加冷卻工位，最好采用過冷的空氣使工件降低至室溫，避免負(fù)值過大。

圖5 彈性封堵結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

通過對(duì)缸體試漏合格率低的主要原因進(jìn)行分析，并對(duì)主要影響合格率的原因進(jìn)行詳細(xì)闡述，并提出優(yōu)化方案，可在實(shí)際生產(chǎn)中減少由于設(shè)備或環(huán)境等原因?qū)е碌暮细衤实偷膯栴}，使泄漏測試結(jié)果盡可能接近實(shí)際，減少誤判導(dǎo)致的零件報(bào)廢。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭 峻，李敏虔.提高1.8L發(fā)動(dòng)機(jī)缸體試漏一次通過率[J].裝備制造技術(shù)，2017（07）：198-200.

[2]湯佳云，史曉龍，王憶楠.缸蓋氣道及燃燒室泄露漏點(diǎn)分析和試驗(yàn)探究[J].時(shí)代汽車，2016（11）：56-58.

[3]寧 琨，邱建春，鐘 委.一種發(fā)動(dòng)機(jī)缸體試漏密封裝置[J].裝備制造技術(shù)，2011（08）：153-155.