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氣體密封性能檢測原理及設備基本知識
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時(shí)間：2013-04-18
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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隨著(zhù)航空、航天工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，人們對密封性能檢測技術(shù)及裝備的要求也走向一個(gè)新高度。在民用工業(yè)中，人們對泄漏的認識、要求對泄漏檢測和控制的意識逐日增強。近些年來(lái)，摩托車(chē)、空調器、汽車(chē)、燃氣用具為越來(lái)越多的人所熟悉，這些產(chǎn)品因泄漏造成的危害和災難也給人們敲響了警鐘。
生產(chǎn)廠(chǎng)家為了提高產(chǎn)品質(zhì)量于是采用“浸水檢漏”來(lái)發(fā)現不合格工件，這就是通常所說(shuō)的“水檢”，這種檢測工藝已經(jīng)有了近百年的歷史。七十年代中后期，一些工業(yè)技術(shù)發(fā)達國家為了克服“水檢”工藝存在對工件的后續作業(yè)帶來(lái)的一些弊病，先后開(kāi)始研究代替“水檢” 的新工藝、新設備。
九十年代初，用潔凈干燥空氣作為工作介質(zhì)對工件的容腔，比如：摩托車(chē)的發(fā)動(dòng)機缸體、汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機缸體、散熱器、剎車(chē)系統、蒸發(fā)器、燃氣用具等進(jìn)行密封性能檢測的工藝已經(jīng)成熟，并有一些相應的檢測設備陸續問(wèn)世。
一、氣體密封性能檢測原理
1、理想氣體狀態(tài)方程
在普通物理學(xué)的概念上，通常任何物質(zhì)都具有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，而氣態(tài)是物質(zhì)存在的各狀態(tài)中較特殊的狀態(tài)，它本身既無(wú)一定形狀、也無(wú)一定體積，它的形狀和體積完全取決于盛裝氣體的容器。任意數量的氣體都能被無(wú)限地膨脹而充滿(mǎn)于任何形狀大小的容器之中。
為了對氣體進(jìn)行客觀(guān)細致的研究，需要對客觀(guān)氣體分子進(jìn)行一些假設限定，這些經(jīng)過(guò)限定了的氣體稱(chēng)為“理想氣體”。而描述“理想氣體”狀態(tài)變化規律的數學(xué)議程式，稱(chēng)為“理想氣體的狀態(tài)方程”。即：
PV/T=R
式中R是氣體普適常量，即對所有氣體均普遍適用的常量。
對于質(zhì)量為M，分子量為μ的氣體，則表述為：
PV=M/RT
式中常量R的數值取決于P，V，T等所用的單位。在國際單位制中，P的單位用Pa，V用m3，T用K，則R=8.314 J/K.mol。
蓋?呂薩克定律
從理想氣體狀態(tài)方程可以推導出，一定質(zhì)量的氣體，在壓強不變的情況下，它的體積跟熱力學(xué)溫度成正比。
即：若P1=P2,則：V1/T1=V2/T2
上式中P1、V1、T1表示氣體在初始狀態(tài)下的壓力、體積和溫度；P2、V2、T2表示該氣體在最終狀態(tài)下的壓力，體積和溫度。這個(gè)方程表明一定質(zhì)量的氣體，不管其狀態(tài)如何變化，它的壓強和體積的乘積除了絕對溫度，所得之商始終保持不變。這就是采用氣體對工件進(jìn)行密封性能檢測的基本原理。
2、工件泄漏檢測和判定
假設有一個(gè)被測工件（或物體）的內腔容積是V，腔內壓力是P，在溫度恒定的情況下，經(jīng)過(guò)幾秒或幾十秒后，它的內腔容積沒(méi)有變化，而腔內壓力下降了一個(gè)確定值△P，這時(shí)我們就可以判定該工件氣體密封性能不好，或者叫做“有泄漏工件”。否則認為該被檢測工件氣體密封性能良好或叫做“無(wú)泄漏工件”。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，絕對無(wú)泄漏工件是極少的。在實(shí)際檢測過(guò)程中，通?？偸歉鶕摴ぜ唧w的應用環(huán)境條件和狀態(tài)給出一個(gè)允許泄漏值，當工件泄漏值小于該值時(shí)則認為該工件“無(wú)泄漏”稱(chēng)為合格品。只有工件泄漏值大于該值時(shí)才認為“不合格”或“嚴重泄漏”。
3、漏孔、漏率和漏率的國際單位
工件有泄漏，必定有“漏孔”。這里通常指的漏孔是非常微小的，其截面形狀也各不相同，漏孔漏氣的路徑也各式各樣。
漏孔經(jīng)常出現在物質(zhì)組織疏松、裂紋、裂隙、應力集中、彎折、可拆卸等部件。大多數是由于加工工藝不合理，結構不合理、安裝不合理等原因造成的。
漏孔的幾何尺寸是很微小的，因此它不能用我們的肉眼所覺(jué)察， 加工漏氣路徑又各式各樣，截面形狀又很復雜，所以漏孔的大小極難用它的幾何尺寸來(lái)度量。
由氣體定律PV=M/RT可知，當溫度一定時(shí)，氣體的質(zhì)量可以用氣體的壓強和體積的乘積PV （即氣體量）來(lái)表示，而PV又是容易測量的，所以“漏孔”的大小可以用單位時(shí)間泄漏的氣體量（PV）來(lái)表示，稱(chēng)為漏率。其物理意義為：壓強x體積/時(shí)間。漏率的國際單位為“瓦特”（W）或Pa.m3/s。1W=1Pa.m3 / S=103Pa.L/S=7.5Torr.L/S。漏孔的漏率也就是通過(guò)漏孔的氣體流量，這個(gè)氣體流量受環(huán)境溫度、漏孔兩端的壓差（即工件內外壓差）和氣體各類(lèi)等因素的影響。從漏率單位的量綱我們可以看到：由于 1Pa=1N / m2 ， 1J=1N.m； 因此 1Pa.m3 / S=1J / S=1W。
由此可見(jiàn)PV單位表示的流量本質(zhì)上就是單位時(shí)間穿過(guò)某一截面的能量，它并不是氣體分子本身攜帶的動(dòng)能或位能，而是使氣體分子通過(guò)某一截面流動(dòng)所需的能量。
二、氣體密封性能檢測設備
氣體密封性能檢測根據被檢測工件（物體）容腔內實(shí)際壓力與外界壓力狀態(tài)主要分為兩大類(lèi)，即加壓檢漏法（或正壓檢漏法）和真空檢漏法。
這里主要介紹一下加壓檢漏法:
在被檢工件容腔內充入一定壓力的氣體（稱(chēng)示蹤氣體或控漏氣體）或液體，當工件存在漏孔時(shí)，氣體（或液體）便從漏孔中逸出。漏孔越大，逸出量越大，只要在工件外面采用適當的指示方法查明有無(wú)氣體（或液體）逸出，逸出量的多少等就可判斷有無(wú)漏孔存在、漏孔位置和大小。比較有代表性的是傳統的“打氣試漏法”（即通常所說(shuō) 的“水檢”）。
近年來(lái)，氣體密封性能檢測儀（簡(jiǎn)稱(chēng)氣密儀）的出現正在改變著(zhù)人們對傳統技術(shù)的依賴(lài)和認識。下面將介紹有關(guān)氣密儀的基本知識。
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