鋁合金車輪氦氣氣密性檢測的開發與應用

段素娟 徐連弟

摘要：隨著汽車整車水平的發展，汽車車輪的配置逐漸向鋁合金車輪轉變，如果車輪在行駛中發生漏氣，將會導致嚴重的后果。文章重點分析鋁合金車輪氦氣氣密性檢測的開發與應用。

關鍵詞：鋁合金車輪;氦氣;氣密性檢測;開發;應用

1.立項背景

隨著汽車整車水平的發展，汽車車輪的配置逐漸向鋁合金車輪轉變，如果車輪在行駛中發生漏氣，將會導致嚴重的后果。國內外鋁合金車輪氣密性檢測大多采用的是人工操作水箱式壓力機，工人勞動強度大，效率低。這就需要開發新的檢測工藝，提高檢測效率，增大檢測頻率，提高產品品質，車輪氦氣試漏機氣密性檢測技術適應了公司的發展要求。

2.總體研發思路

我司決定自主研發可以連續完成氣密性自動檢測，并區分合格品與不合格品檢測線。

（1）檢測能力：單工位檢測，各種尺寸規格的車輪能混線檢測，密封壓盤不受車輪尺寸的大小和形狀限制。

（2）檢測節拍：在18S～20S以內;

（3）采用混合氣體檢測，氦氣濃度為5%～20%，氦氣回收率在95%以上;

（4）根據PPL法滲漏測試，充入測試氣體，采用質譜儀分析自動檢測泄漏率，設備自動辨別合格品與不合格品，泄漏率由數字量顯示，檢測數據自動保存;

（5）人工上下料、取放氣門孔塞，其余動作由設備自動程序來控制;

（6）設備系統內安裝有標準泄漏率檢測模塊，開機或定時自動校準設備檢測的靈敏度。

3.技術方案

鋁合金車輪氦氣密性檢測線通過自動傳送軌道裝置、旋轉手臂將車輪自動運送到真空檢測艙內，自動封閉真空倉，由高真空渦輪分子泵裝置分別將車輪內部、外部抽為真空，由氦氣供應裝置對輪輞外部自動灌入氦氣，直到壓差平衡停止充氣，通過氣體質譜儀對氦氣從車輪外側泄漏到車輪內部的可能性進行測量，并自動分析，將檢測數據自動保存，操作人員直接可以從操作面板上讀數，檢測完畢，通過氦氣回收裝置抽空車輪外部的氦氣，氦氣室與真空室同時泄壓，旋轉手臂將檢測完的車輪轉到傳送軌道上，設備自動判定合格產品與報廢產品，合格產品和報廢產品分別從合格或者報廢軌道運出，設備自動循環下一車輪的檢測。

4.項目開發流程

4.1開發流程

制定設計任務書→收集設計用資料→設計機械部分→設計控制部分→設計制造→安裝調試→試運行→量產。

4.2具體開發方案

（1）設備分析

●傳送導向單元

●質譜儀自動檢測單元

●工件真空檢測倉單元

●氦氣供應與回收系統單元

（2）輪輞泄漏量標準值換算

①基本要求 - 整個輪子總成的滲漏率：

整個輪子總成在容積V = 25L，大氣壓力P（ 0.1MPa ），和0.3MPa輪胎內壓（絕對壓力）下，180天內最大允許壓降 △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

= 0.019 毫升/分

②輪輞氣密檢測要求 - 未噴漆輪輞的泄漏量：

對應一個輪胎內壓為0.3MPa， 和一個輪子內壓為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基礎測試條件：

輪胎內側壓為0.3MPa， 輪子內側壓為0.1MPa ，空氣，T = 20oC

④強化測試條件：

輪胎內側壓：可增壓，使 測試壓差 > 0.2 Mpa

輪子內側壓：可減壓，使 測試壓差 > 0.2 Mpa

檢測氣體：空氣，氦氣

4.3泄漏臨界值與檢測壓差的關系曲線

泄漏檢測臨界值與檢測壓差關系曲線如下：

4.4實驗驗證

經過試驗驗證，使用氦氣氣密性檢測技術的檢測結果和使用水箱式加壓檢驗方法的結果完全一致，根據臨界狀態設定了泄漏率的標準值，完全符合客戶的使用要求。

5.關鍵技術及創新

（1）實現設備自動辨別合格品/廢品，泄漏率有數字量顯示，檢測數據自動保存。

（2）靈敏度高，檢測節拍18s-20s，自帶校正系統。

（3）實現連續批量生產，單臺漏機檢測設備的年檢測量達到200萬只/年。

（4）輪輞內外部抽真空后，外部充入測試氣體，質譜儀檢測車輪內側的泄漏率。

（5）氦氣回收率高達95%以上。

6.總結

（1）技術成果及應用前景。車輪氦氣氣密性檢測技術為車輪氣密性檢測提供了新途徑，是車輪行業發展上的里程碑，能夠達到國外同行業的先進水平，進一步提升我國汽車制造業的品質。該技術設計新穎，能夠促進國內同類技術的研發，且可以和國內外大型汽車廠進行配套生產，能夠實現大批量生產，節省人工成本，提高了企業的競爭力，實現了較好的經濟效益和社會效益。

（2）存在的不足及有待完善的地方。雖然我們處于同行業領先水平，但是面對全球一體化的格局，我們必須進一步加快產品研發速度。后期我們將考慮提高檢測效率和檢測精度穩定性，減少設備故障率，節約人工成本，進而創造出更大的企業和社會效益。

作者簡介：

段素娟（1973—）女，漢族，河北人，工程師 ，畢業于河北經貿大學機電一體化專業，主要從事鋁合金車輪工程技術工作。