減速器殼氣密檢測技術的探討

賴祥華，高飛，郝峰，陳喜東，解曉斌，王遠新

減速器殼氣密檢測技術的探討

賴祥華，高飛，郝峰，陳喜東，解曉斌，王遠新

（四川建安工業有限責任公司，四川 雅安 625000）

減速器殼是汽車后橋重要的零部件，該零件為鑄造件，無法避免鑄造零件產生的氣孔和沙眼，問題件一旦漏檢或錯檢，泄漏出去會直接導致汽車后橋漏油，重則車毀人亡。在大批量生產中，不僅要追求高生產效率，還得采用有效檢測措施。它能有效檢測出漏氣件，杜絕零件漏油和安全隱患的產生。近年來眾多企業對類減速器殼采用水式或刷泡沫試劑檢測，通過肉眼觀測，檢查是否漏氣。文章結合現有技術和使用情況，對減速器殼干式氣密檢測進行探討。

減速器殼；泡沫試劑；泄漏量；聚氨酯材料；丁晴橡膠

1 減速器殼氣密采用水式或刷泡沫試劑檢測氣密

減速器殼氣密采用水式和刷泡沫試劑檢測，密封均采用橡膠墊封堵，壓緊力偏大，使橡膠墊變形后密封，該方式使橡膠墊壽命周期短，不易封堵；零件有微小氣孔，水式檢測和刷泡沫試劑檢測，這需要人為的進行判斷，會有誤判發生，不易檢測出來，即使有微小氣泡產生，或零件背面有氣泡產生，通過肉眼也很難發現。且水式或刷泡沫試劑檢測，需增加工序吹干工件或清洗泡沫試劑；采用該種工藝方式檢測，單臺裝置必須配置一名檢測人員，人工成本高。以上原因會導致氣密檢測漏檢、錯檢的發生，且成本居高不下，不符合批量、高效、精確檢測模式。

2 減速器殼干式氣密檢測的必要性和難點

由于減速器殼為鑄造零件，在汽車零部件中的使用要求，必須100%進行氣密檢測。該零件氣密檢測有兩個難點：其一，該零件形狀復雜，機加工后盤部孔與密封外圓距離小，且上密封孔口壁厚小，近乎刀口，無法避免磕碰傷，導致密封性差（零件圖見附件）。其二，零件有微小漏氣孔，不一定漏油，氣密檢測值的確定至關重要，泄漏量取值偏小，檢測用時長，效率偏低，泄漏量取值偏大，將出現錯檢現場。零件見如圖1所示。

圖1 減速器殼

3 減速器殼干式檢測方案

減速器殼干式檢測需特別強調做好機體的剛性和強度，精細化研究密封件，密封需可靠保障，不允許有泄漏點，精確計算檢測泄漏值，按程序控制檢測，不合格件報警剔除。

3.1 減速器殼干式檢測機體及密封方案

干式檢測機體整體采用立式結構，矩形方管焊接式框架，底座采用槽鋼焊接即可，整體剛性及強度需要增強，保證裝置整體框架滿足使用要求。密封定位方案以工件機加面外止口、法蘭盤面及盤面10孔任意一銷孔進行定位。壓緊工件采用均布帶彈簧的壓桿夾緊工件的定位法蘭盤背面，避免因零件盤厚不均或壓桿長度不一致，導致盤面受力異常。

3.2 密封方面

減速器殼法蘭面因外圓止口與盤部孔距離較近，在夾具定位面設計增加“O”型線性密封圈密封，該密封圈結構緊湊，富有彈性和回彈性，適當的機械強度，包括擴張強度、伸長率和抗撕裂強度；性能需穩定，在介質中不易溶漲，熱收縮效應小；制造簡單，拆裝方便，成本低廉。“O”型圈的壓縮量控制在線徑的25%，從而避免壓縮過度，保證機械強度，延長密封件使用壽命。

圖2 O型圈安裝方式

工件的上端密封采用開模件聚氨酯材料或丁晴橡膠密封零件小端內孔，密封圈回彈力好，耐用。該漲緊式內孔密封機構有芯軸、密封環、西三外套筒、彈性件、卡簧、銷子組成；動力源為氣缸，氣缸固定在上端滑移板上，通過伸縮桿通過螺紋連接推動主軸桿移動，通過氣缸伸縮桿移動，將帶密封環的伸縮機構伸入檢測件孔內，限位套筒一面與待測工件的上平整端面接觸，氣缸桿繼續下移，帶有錐度的彈性漲膽漲開，漲膽外的錐度橡膠密封圈密封工件。氣缸配置獨立調壓閥穩壓，預調壓力0.4 MPa，確保封堵力不受現場氣源壓力波動影響。

圖3 漲緊式密封機構

3.3 夾具體方面

夾具體上的工件定位銷及定位面需耐磨，零件淬火處理硬度適中，防止其淬裂，夾具體設計需要進行減重處理，設計時考慮增加填充物，以減少充氣時間，拆裝方便。推動下端夾具往復運行的氣缸支腳不少于8個，增加其壓緊剛性和強度，滿足運行時不至于氣缸產生松動。導向立柱需要增加伸縮性的防塵防護罩，同時增加自動加注潤滑油機及配套的帶液冷的小型液壓站。裝置壓緊工件的壓桿、上密封及下夾緊機構均固定在一塊伸縮板上，換產時只需更換整體伸縮板夾具即可，以實現多品種的柔性化檢測，達到裝置多品種快速換產。

3.4 泄漏量的確定

測試主機可以以Pa、Pa/s壓力單位顯示泄漏情況，當儀器用流量形式顯示泄漏情況時﹐儀器內部用下列公式進行計算：

（cm3/min）= 0.0006··Δ() （1）

其中，為泄漏流量，單位：cm3/min；為測試零件的容積（含測試管路），單位：cm3；Δ()為工件泄露壓降，單位：Pa/s。

工件腔體內工作狀態使用的是潤滑油，采用空氣進行測試工件，檢測和使用介質不同，即泄漏量大小也不一樣。確定泄漏率規范的目的是確定合格不集散可以達到的最大容許泄漏值，并且仍能滿足工件使用要求。是否會泄漏與檢測介質通過的孔徑最小的開口有關，與通過的開口路徑長度有關，與通過孔徑表面粗糙度有關，與使用的介質粘度有關，與使用環境的壓力有關。

流量(ccm)、孔徑（mm）、路徑長度（mm）、流體粘度（厘泊）、壓力（bar）的計算公式如下：

檢測件實際泄漏量的確定，是根據上述理論計算工作狀態使用潤滑油的最小滲油量，理論計算泄漏量的孔徑，按理論孔徑加工泄漏孔隙，將加工后的工件安裝在實際要求的使用環境下，即實際使用的潤滑油，不同工況的溫度環境，不同溫度的密封腔體壓力下，在特定路況的條件下，通過長時間的路試試驗，觀察零件滲油情況，取孔隙大小不同的工件，按上述路試進行試驗，確定選擇最大微小孔隙，且未滲油件作為標件，該標件即作為氣體為介質，干式氣密檢測的標準件，以此確定零件檢測的泄漏量或壓差。

氣路原理如圖4所示。

圖4 氣路原理圖

F.R.L為氣源減壓過濾器組件，V1、V2、V3、V4為氣控閥，用于氣路通斷及切換，V5、V6為手動閥，用于儀器自檢或單端測試使用，Pg為壓力傳感器，Pd為差壓傳感器，MS為消音器。首先將V1、V3、V4打開，V2關閉，從氣源端向標準端與被測端同時抽走相同壓力的壓縮空氣。其次將V1關閉，V3、V4保持打開，此時被測端與標準端像是一只密閉容器，這個密閉容器內的氣體經過一段時間的平衡后，關閉V3與V4，此時的被測端與標準端被分隔成兩個獨立的氣室，兩個獨立的氣室內氣體在經過一段時間的平衡后，差壓傳感器也將進入平衡狀態，接下來進入檢測階段它是對被測端與標準端兩端壓力進行比較，并給出相應的差壓值及合格與不合格信號。

3.5 檢測件狀態

有的廠家目前只在總成類的零部件上進行試漏檢測，而忽視機加工完成后的檢測，這樣的工藝安排也是不科學的，在機加工完成后，殼體類的零件必然有泄漏件的存在，如果此不合格的殼體類零件組裝到總成上，在總成檢測時肯定不合格，造成了組裝工時和材料浪費，因此最佳的檢測是在各個零件加工完成后就進行試漏檢測。

3.6 裝置測試原理、過程

整個過程分為定位封堵、充氣、平衡、測量、排氣5個階段。定位封堵主要是按設計要求將零件放置到位，避免零件尖角棱邊磕碰橡膠密封圈，啟動程序，壓緊工件，壓緊力適中；充氣階段主要是向工件內加壓，為盡量減少充氣時間，檢測件腔體內需增加填充物，填充物盡可能大；穩定平衡階段：主要是檢測腔體內氣體趨于穩定，無氣流串動，完成熱交換，為穩定的檢測建立前提條件；測量階段：傳感器檢測到泄漏值與參考值比較得出△P，若△P超出預先設定的界限就為不合格。

圖5 裝置測試過程原理圖

測試面板為屏幕顯示，操作界面清晰、易懂，具有手動測試模式與自動測試模式兩種。傳感器精度不大于1 Pa，檢測精度不大于1 Pa/s，顯示分辨率不大于0.01 ml/min。由于測漏儀對氣源質量有嚴格的要求，要求氣源無雜質、無水、無油污，考慮使用現狀，需在裝置上配有專門的二級氣源干燥處理裝置。裝置總體使用PLC控制運行，裝置內部元件發熱情況在電控柜內需設置功率相配的通風散熱裝置，保證系統良好的工作。各系統應有緊急停止功能并切斷相應的電路，各種工況下的互鎖及安全保護，復位并確認后方能重新啟動。加裝光柵安全保護，防止操作人員誤操作產生安全隱患。檢測使用的壓縮空氣進入儲氣罐穩壓裝置，氣缸封堵力經過調壓后供給固定輸出力，經過儀器對工件進行充氣，此時末端壓力監控，防止閥路、管道堵塞造成誤判，將密封樣件在裝置上重復安裝、測量30次，裝置準確性測試極差值R≤±5%T，錯檢率為0。

3.7 電控系統

使用系統穩定的品牌，預留10%以上I/O點。電源總開關、低壓電氣元件、按鈕及指示燈均，光電開關，電器部分符合國家規定和安全標準。控制柜柜內配一個AC220 V的電源插座，電氣柜采用塑料走線槽布線，線號與PLC地址相同，電器柜安裝制造應符合相應的國際標準。各種工況下的互鎖及安全保護，加裝光柵安全保護。試漏機上的運行采用自動夾緊、封堵、測漏；并帶有手動調整功能。要設門鎖，供裝置維修時使用。根據內部元件發熱情況，在電控柜內需設置功率相配的通風散熱裝置，保證電控柜內各控制組件的工作溫度不得超過當時的環境溫度+10 ℃，保證系統良好的工作，保護開關應采用漏電保護開關。各裝置總開關應有過流保護功能和明顯分斷點，總開關應能在柜（箱、臺）面板或門上操作。控制柜布置要留有足夠的備用空間，個別元件更換不應影響周邊其他元件，電器元件安裝應采用導軌安裝或攻絲安裝。操作面板應預留一定的盲孔。各系統應有緊急停止功能并切斷相應的電路，復位并確認后方能重新啟動。電控柜內弱電部分（控制部分）要與強電部分分開，信號線與交流電源線要分槽走線，交流電源線、直流電源線、輸入/輸出信號線的顏色要區分開。控制柜殼體必須接地，接地線用綠與黃色花紋線。安裝完畢的開關柜外殼其保護等級至少為IP54。

4 減速器殼干式氣密檢測優勢

干式氣密檢測可以實現全自動化的封堵和檢測，并且檢測速度非常適合大批量的生產要求，一名檢測人員可操作多臺裝置，檢測介質為空氣，降低加工成本[1]。干式檢測的定量分析功能可以幫助工藝設計人員改進工藝，通過準確計算工件泄漏量，檢測整個過程自動程序化實施，對檢測精度可調整、可控制，檢測靈活性強。零件合格與否通過面板或有色燈直觀顯示，避免水式和刷泡沫試劑檢測存在的人為因素，避免漏檢和錯檢的現象發生，確保產品合格。干式氣檢相對水式和刷泡沫試劑檢測，現場操作環境干爽、清潔，無污染，對外部環境無不良影響，占地面積小，操作勞動強度小，因此在各行各業中得到迅速推廣使用。

5 結語

對于大批量需進行氣密檢測的加工件，采取干式氣密檢測，控制產品質量，提升現場環境，降低加工成本，降低勞動強度，有明顯優勢，對批量氣密檢測具有廣闊的市場前景和發展空間。

[1] 商曉強.干式氣密檢測優點[J].在線工博會,2008(6):6.

Discussion on Air Tightness Detection Technology of Reducer Housing

LAI Xianghua, GAO Fei, HAO Feng, CHEN Xidong, XIE Xiaobin, WANG Yuanxin

( Sichuan Jian'an Industry Co., Ltd., Sichuan Ya'an 625000 )

It is impossible to avoid blowholes and trachoma in casting parts.Once the problem piece is missed or mistakenly checked.The leakage directly leads to the oil leakage of the rear axle.If it is serious,the car will be destroyed and people will die.In mass production,we should not only pursue high production efficiency,but also adopt effective detection measures.It can effectively detect the air leakage parts and eliminate the oil leakage and potential safety hazards.In recent years,many enterprises have tested the reducer shell with water or brush reagent.Check for air leakage by visual inspection.In this paper,combined with the existing technology,and the use of the reducer shell dry air tightness detection are discussed.

Reducer shell; Foam reagent; Leakage; Polyurethane material; Nitrile rubber

A

1671-7988(2021)22-148-04

TH132.46

A

1671-7988(2021)22-148-04

CLC NO.: TH132.46

賴祥華，就職于四川建安工業有限責任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.022.038