逆變器殼體氣密檢測(cè)影響因子分析及測(cè)試研究

關(guān)鍵詞：差壓式氣密檢測(cè)設(shè)備；逆變器殼體；泄漏檢測(cè)；溫度影響

中圖分類號(hào)：TH162.1；U466文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1671-0797（2025）16-0064-03

D0I： 10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.16.017

0 引言

泄漏檢測(cè)是衡量汽車零部件密封性能的關(guān)鍵保證手段，而差壓式氣密性檢測(cè)方法是企業(yè)泄漏檢測(cè)最常用的方法。其原理是對(duì)被測(cè)產(chǎn)品腔體和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)腔體充氣，通過(guò)比較被測(cè)腔體氣壓波動(dòng)，判定是否出現(xiàn)泄漏。該方法節(jié)拍快，經(jīng)濟(jì)性好，檢測(cè)精度尚可。

自前業(yè)內(nèi)對(duì)提高氣密檢測(cè)精度已經(jīng)做了大量研究。宣立明等人對(duì)不同產(chǎn)品在使用氣密設(shè)備時(shí)設(shè)定不同測(cè)試參數(shù)，來(lái)提升測(cè)量精度。魏子云研究了變速箱總成充氣時(shí)間、檢測(cè)時(shí)間對(duì)氣密檢測(cè)精度的影響。楊偉等人[3]針對(duì)軍用電子設(shè)備特點(diǎn)，選用差分式氣密檢測(cè)替代淋雨及浸泡測(cè)試，并采用紅外熱成像技術(shù)分析產(chǎn)品的泄漏位置。劉柏林[4探究了飛行器燃油系統(tǒng)氣密測(cè)試溫度、泄漏面積、測(cè)試壓力及被測(cè)產(chǎn)品的腔體容積對(duì)氣密檢測(cè)結(jié)果的影響，并研制了燃油系統(tǒng)氣密檢測(cè)樣機(jī)，提升了檢測(cè)精確性。趙明冬等人[5]針對(duì)油冷器氣密性檢測(cè)速度及精度方面的不足，對(duì)油冷器油路采用負(fù)壓，水路采用正壓，通過(guò)正負(fù)壓差檢測(cè)法實(shí)現(xiàn)雙路同時(shí)檢測(cè)，提升了檢測(cè)速度及精度。胡牡香等人6采用一種精度分配方法解決差壓氣密設(shè)備容器氣密性誤差分配問(wèn)題，提升了檢測(cè)精度。

但是，現(xiàn)有差壓式氣密設(shè)備的研究?jī)?nèi)容大多集中在研究設(shè)備內(nèi)置參數(shù)設(shè)定來(lái)提升準(zhǔn)確性，對(duì)實(shí)際量產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)設(shè)備工裝系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)及產(chǎn)品溫度波動(dòng)導(dǎo)致檢測(cè)精度下降問(wèn)題研究較少。因此，針對(duì)上述不足，本文進(jìn)行了分析及測(cè)試研究，以期提升檢測(cè)精確性。

1差壓式氣密設(shè)備檢測(cè)原理

差壓式氣密檢測(cè)使用無(wú)泄漏的標(biāo)準(zhǔn)品，同時(shí)給測(cè)試品和標(biāo)準(zhǔn)品加壓，通過(guò)高感度的差壓傳感器測(cè)出待測(cè)產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)品內(nèi)的壓力之差，判斷產(chǎn)品是否泄漏。泄漏檢測(cè)示意圖如圖1（a）及圖1（b）所示。

圖1差壓式氣密設(shè)備檢測(cè)示意圖

2 差壓式氣密設(shè)備檢測(cè)可靠性影響因子分析

2.1 泄漏量計(jì)算

泄漏量的計(jì)算公式如下：

式中： Q 為泄漏量 （mL/min） ; V_e 為等效內(nèi)容積 （mL） ：ΔP 為差壓 （Pa） ： P₀ 為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓； Δt 為檢出時(shí)間（s）。

由式（1）可知，產(chǎn)品泄漏量跟等效內(nèi)容積、測(cè)試壓力及時(shí)間有關(guān)。

2.2 等效內(nèi)容積

差壓式氣密測(cè)試儀的內(nèi)容積是指測(cè)試中（因待測(cè)產(chǎn)品或差壓傳感器的內(nèi)壓所引發(fā)的容積變化）產(chǎn)生了差壓后的容積，在采用式（1）計(jì)算泄漏量時(shí)可作為泄漏系數(shù)。其可以根據(jù)下式求得：

式中： V_e 為等效內(nèi)容積 （mL） ）； V_w 為被測(cè)物和配管及工裝的容積 （mL） ： 為測(cè)試儀的內(nèi)容積 （mL） ，對(duì)于選定型號(hào)的測(cè)試儀其為定值； V_m 為標(biāo)準(zhǔn)品與配管的總?cè)莘e（mL）； K_s 為壓力引起的傳感器容積變化率（mL/kPa） ，氣密設(shè)備選定后，其為定值； K_w 為壓力引起的被測(cè)物容積變化率 （mL/kPa） ·P_? 為測(cè)試壓力 （kPa） 。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，以科斯莫某型號(hào)為例進(jìn)行計(jì)算，取V_w 和 V_m 相等， K_s 值為 0.01mL/kPa;K_u 值為 0mL/kPa 代入式（2）可得：

V_e=V_w+V_t+0.02（101.3+P）

由式（3）可知，等效內(nèi)容積跟被測(cè)產(chǎn)品和配管及測(cè)試工裝的附加容積有關(guān)，同時(shí)還跟測(cè)試時(shí)設(shè)定壓力大小有關(guān)。

2.3 氣態(tài)方程式

式（1）中的 ΔP 為差壓，氣體的壓力、容積及溫度可用氣體狀態(tài)方程表示：

PV=nRT

式中： P 為絕對(duì)壓力； V 為容積； n 為氣體摩爾數(shù)； R 為氣體常數(shù)； T_? 為熱力學(xué)溫度。

設(shè)初始?xì)怏w狀態(tài)為 （V₁，P₁，T₁） ，氣體結(jié)束狀態(tài)為（V₂，P₂，T₂） ，此時(shí)：

實(shí)際測(cè)試時(shí)，被測(cè)產(chǎn)品及測(cè)量工裝容積測(cè)試前后設(shè)定 V₁=V₂ ，此時(shí)有：

由式（6可知，氣密測(cè)試泄漏量還受氣體溫度的影響。

綜上，氣密測(cè)試泄漏結(jié)果跟被測(cè)產(chǎn)品和配管及測(cè)試工裝的附加容積、測(cè)試設(shè)定壓力以及測(cè)試時(shí)間、氣體溫度有關(guān)。

3 氣密檢測(cè)可靠性影響因子測(cè)試研究

實(shí)際量產(chǎn)時(shí)上述影響因子，測(cè)試時(shí)間受限于產(chǎn)能節(jié)拍為定值，被測(cè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及測(cè)試工裝系統(tǒng)的容積通常也為定值，測(cè)試壓力根據(jù)法規(guī)要求也為定值。因此，本節(jié)對(duì)溫度波動(dòng)對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行探究。產(chǎn)品測(cè)試系統(tǒng)中，氣密設(shè)備氣源溫度變化、被測(cè)產(chǎn)品以及測(cè)試工裝、測(cè)試環(huán)境的溫度波動(dòng)，均會(huì)對(duì)測(cè)試腔體中的氣體溫度產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響測(cè)試精度。

以新能源汽車逆變器殼體為例，氣密測(cè)試參數(shù)初始設(shè)定參考表1，設(shè)備界面如圖2所示。其中將測(cè)試結(jié)果顯示模式由泄漏量更改為漏壓值，便于更直觀地判定泄漏大小。試驗(yàn)前，先用標(biāo)定過(guò)的泄漏值為25Pa 的不泄漏件（ ?lt;40Pa 設(shè)定為不泄漏）對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，保證初始時(shí)能夠穩(wěn)定識(shí)別不誤判。

表1氣密測(cè)試初始參數(shù)表

圖2氣密測(cè)試設(shè)備參數(shù)設(shè)定示意圖

3.1 氣源溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響

整個(gè)車間的氣源來(lái)自供氣房，其通常離車間有一定距離；不同季節(jié)，室外環(huán)境溫度不同，供氣管路氣體溫度也存在波動(dòng)。如圖3所示，氣源氣管通過(guò)溫箱，將其溫度與測(cè)試設(shè)備工裝溫度差值作為變量進(jìn)行測(cè)試。

圖3不同氣源溫度氣密驗(yàn)證示意圖

由表2測(cè)試數(shù)據(jù)可知，氣源氣體溫度與測(cè)試系統(tǒng)環(huán)境溫度有溫差時(shí)，氣源氣體溫度低于環(huán)境溫度，則測(cè)試結(jié)果呈增大趨勢(shì)；反之，泄漏結(jié)果呈減小趨勢(shì)。

表2不同氣源溫度下氣密測(cè)試結(jié)果

3.2產(chǎn)品與工裝的溫度差對(duì)結(jié)果的影響

圖4工裝與產(chǎn)品溫差氣密驗(yàn)證示意圖

表3被測(cè)產(chǎn)品與工裝不同溫差下氣密測(cè)試結(jié)果

實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)有多道工序，在進(jìn)入氣密工序之前要經(jīng)歷機(jī)加、清洗等環(huán)節(jié)，流轉(zhuǎn)到氣密工序時(shí)，產(chǎn)品的溫度不同季節(jié)會(huì)有差異，導(dǎo)致被測(cè)產(chǎn)品與恒溫室工裝有溫差。

參照表1參數(shù)設(shè)置，氣密氣源溫度設(shè)置為 27^°C 。被測(cè)產(chǎn)品在恒溫室內(nèi)設(shè)定不同的溫度，放置3h左右，作為變量。產(chǎn)品和工裝的溫度測(cè)量方法如圖4所示，產(chǎn)品溫度與恒溫室工裝溫度差按 2^°C 的梯度分組，每組測(cè)5次記錄均值。

由表3測(cè)試數(shù)據(jù)可知，被測(cè)產(chǎn)品溫度高于測(cè)試系統(tǒng)封堵工裝溫度時(shí)，泄漏結(jié)果呈減小趨勢(shì)；反之，結(jié)果呈增大趨勢(shì)。

4結(jié)論

為提升生產(chǎn)過(guò)程中差壓式氣密設(shè)備測(cè)試精度，本文對(duì)其測(cè)試原理及影響因子進(jìn)行分析，并開(kāi)展試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)論如下：

1）由理論分析結(jié)合量產(chǎn)應(yīng)用可知，氣密泄漏測(cè)試結(jié)果跟氣源溫度與測(cè)試系統(tǒng)環(huán)境溫度差以及被測(cè)產(chǎn)品與測(cè)試系統(tǒng)溫度差有關(guān)。

2實(shí)際生產(chǎn)中，建議測(cè)試系統(tǒng)保持恒溫在 27^°C 左右，且保證氣源溫度與測(cè)試系統(tǒng)溫度差最小，被測(cè)產(chǎn)品與測(cè)試工裝系統(tǒng)溫度差最小，從而提高氣密測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

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