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專家為您分析氣密性測(cè)試中如何確定產(chǎn)品的允許泄漏量2019-11-23

氣密性測(cè)試儀廠家為您剖析如何確定及設(shè)定產(chǎn)品的泄漏量標(biāo)準(zhǔn)。

在不同的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，泄漏問(wèn)題的內(nèi)容也各不相同。例如，對(duì)于燃料來(lái)講，泄漏可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、失控等危險(xiǎn)。在半導(dǎo)體加工業(yè)中集成電路芯片的密封性能不好，發(fā)生泄漏，會(huì)使芯片很快報(bào)廢。對(duì)于其它產(chǎn)品而言，泄漏則可能導(dǎo)致低效操作，經(jīng)濟(jì)損失或事故發(fā)生。千里之堤，潰于蟻穴。很微小的泄漏可能會(huì)導(dǎo)致意想不到的嚴(yán)重后果。特別是在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的今天，“泄漏”這一產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題成了關(guān)系到企業(yè)生死存亡的重大問(wèn)題。

測(cè)試對(duì)應(yīng)指定流體的泄漏，不一定會(huì)真的采用該流體進(jìn)行測(cè)試，而是采用空氣或其他低成本、安全的流體測(cè)試部件（零件或整機(jī)）。選擇測(cè)試流體粘度低于指定流體（水，水蒸氣，油，燃料，血液，藥物等），能夠更快、更容易和更經(jīng)濟(jì)地對(duì)泄漏進(jìn)行判定。采用空氣等流體而非指定流體進(jìn)行測(cè)試，區(qū)別就在于泄漏值大小不一樣。確定泄漏率規(guī)范的目的是確定合格部件可以達(dá)到的zui大容許泄漏值，并且仍然滿足客戶的要求。

在確定泄漏率規(guī)范之前，我們要先了解以下問(wèn)題。

Q：如何定義部件的泄漏是否可以達(dá)到其功能要求？

A：該部件不會(huì)在運(yùn)行時(shí)或靜態(tài)條件下泄漏超量的指定流體。

這個(gè)量的大小與流體性質(zhì)和泄漏通過(guò)的孔的特征息息相關(guān)。

1.影響流體性質(zhì)的因素：壓力、溫度和粘度

1）壓力

更大的壓力會(huì)導(dǎo)致更大的流量；

泄漏測(cè)試

2）溫度

對(duì)于液體，溫度越高越容易流動(dòng)。而對(duì)于氣體，溫度越高流動(dòng)越差。下面列出的粘度表的實(shí)例顯示了溫度如何導(dǎo)致水的流阻特性降低，但空氣增加。

3）粘度

粘度是對(duì)部件的內(nèi)部流體阻力的測(cè)量值。它量化流體的流動(dòng)阻力。粘度越高，流體流動(dòng)阻力越大，泄漏越小。

可以看出，重油或油脂不容易流過(guò)的小孔，水卻可能通過(guò)并流動(dòng)

2. 孔的泄漏特征由路徑中的zui小直徑，穿過(guò)部件材料的孔的長(zhǎng)度，流體表面張力和離開(kāi)部件的泄漏（孔）的表面光潔度來(lái)決定。

1）孔尺寸

流體路徑中zui小的開(kāi)口控制通過(guò)路徑的流量，小開(kāi)口傾向于阻止流體流過(guò)。

氣密性測(cè)試

2）孔的路徑長(zhǎng)度

流體必須通過(guò)的路徑長(zhǎng)度將控制流體流動(dòng)的程度，路徑長(zhǎng)度越長(zhǎng)，阻力越大。

泄漏檢測(cè)

3）泄漏路徑表面處理

泄漏路徑內(nèi)的壁面條件也將影響流量和阻力。相對(duì)于光滑的孔壁，粗糙的孔壁會(huì)阻擋流體流動(dòng)。一般情況下導(dǎo)致部件泄漏的孔并不是專門(mén)設(shè)計(jì)的，其孔壁粗糙且不規(guī)則。因此，通過(guò)這類孔難以得到具重復(fù)性的泄漏率。這類孔的粗糙表面將增加孔壁表面積并增強(qiáng)對(duì)流體的粘合特性。對(duì)于較高粘度的液體比如水，這將嚴(yán)重限制甚至阻擋其流動(dòng)，而對(duì)于較低粘度的空氣仍將繼續(xù)流動(dòng)。要較好的重復(fù)性，需要孔壁足夠光滑。比如萬(wàn)肯機(jī)械提供的標(biāo)準(zhǔn)漏孔使用具有光滑的孔壁的孔，可提供zui大流量，并在校準(zhǔn)時(shí)可以達(dá)到較好的重復(fù)性。

  對(duì)于層流液流，流量QL（ccm）與孔直徑d（mm）、路徑長(zhǎng)度L（mm）、流體粘度uL（厘泊）和壓力 PL（bar）的計(jì)算公式表示如下：

例如，孔直徑0.01mm，長(zhǎng)度1.5mm，壓力為6bar的情況下

  對(duì)于層流氣流，將流量與孔徑d（mm），路徑長(zhǎng)度L（mm），氣體粘度ug（厘泊），跨壁部壓力Pg（bar）以及泄漏路徑上的平均絕對(duì)壓力 Pa如下：

例如，孔直徑0.01mm，長(zhǎng)度1.5mm，壓力為6bar的情況下：

  從公式可以看出，隨著孔徑變小，流量將按照孔徑的四次方減小。當(dāng)路徑長(zhǎng)度變長(zhǎng)時(shí)，它具有反比例的作用，流量會(huì)變小。

  當(dāng)從液體變?yōu)榭諝鈺r(shí)，由于氣體粘度的降低和膨脹特性，流量增加。從上述兩個(gè)公式得出的以下公式反映了液體流向通過(guò)泄漏的氣體流量的比較。

  該公式反映了液體和空氣應(yīng)用之間變化的測(cè)試壓力的流動(dòng)的理論關(guān)系以及從液體粘度測(cè)試介質(zhì)到氣體粘度測(cè)試介質(zhì)的比例效應(yīng)。

  為了使液體從小孔流出，液體的壓力必須大于表面張力壓力。根據(jù)楊-拉普拉斯公式，表面張力壓力P（Pa）與泄漏孔直徑D（m）和特定液體的表面張力系數(shù)γ（N/m）的關(guān)系如下：

例如一個(gè)200mm深的容器（常用玻璃杯高度）裝有水，容器中的水頭壓力等于水對(duì)空氣的表面張力壓力，這是孔的臨界尺寸，超過(guò)這個(gè)尺寸所含的水壓將克服水的表面張力并在底部顯示可見(jiàn)的泄漏。

也是說(shuō)200mm深的容器裝水，底部孔直徑小于0.148mm時(shí)（約兩根頭發(fā)絲直徑），將不會(huì)看到明顯水泄漏。

如有任何疑問(wèn)，歡迎來(lái)電一起探討。