铝合金车轮氦气气密性检测的开发与应用

段素娟 徐连弟

摘要：随着汽车整车水平的发展，汽车车轮的配置逐渐向铝合金车轮转变，如果车轮在行驶中发生漏气，将会导致严重的后果。文章重点分析铝合金车轮氦气气密性检测的开发与应用。

关键词：铝合金车轮;氦气;气密性检测;开发;应用

1.立项背景

随着汽车整车水平的发展，汽车车轮的配置逐渐向铝合金车轮转变，如果车轮在行驶中发生漏气，将会导致严重的后果。国内外铝合金车轮气密性检测大多采用的是人工操作水箱式压力机，工人劳动强度大，效率低。这就需要开发新的检测工艺，提高检测效率，增大检测频率，提高产品品质，车轮氦气试漏机气密性检测技术适应了公司的发展要求。

2.总体研发思路

我司决定自主研发可以连续完成气密性自动检测，并区分合格品与不合格品检测线。

（1）检测能力：单工位检测，各种尺寸规格的车轮能混线检测，密封压盘不受车轮尺寸的大小和形状限制。

（2）检测节拍：在18S～20S以内;

（3）采用混合气体检测，氦气浓度为5%～20%，氦气回收率在95%以上;

（4）根据PPL法渗漏测试，充入测试气体，采用质谱仪分析自动检测泄漏率，设备自动辨别合格品与不合格品，泄漏率由数字量显示，检测数据自动保存;

（5）人工上下料、取放气门孔塞，其余动作由设备自动程序来控制;

（6）设备系统内安装有标准泄漏率检测模块，开机或定时自动校准设备检测的灵敏度。

3.技术方案

铝合金车轮氦气密性检测线通过自动传送轨道装置、旋轉手臂将车轮自动运送到真空检测舱内，自动封闭真空仓，由高真空涡轮分子泵装置分别将车轮内部、外部抽为真空，由氦气供应装置对轮辋外部自动灌入氦气，直到压差平衡停止充气，通过气体质谱仪对氦气从车轮外侧泄漏到车轮内部的可能性进行测量，并自动分析，将检测数据自动保存，操作人员直接可以从操作面板上读数，检测完毕，通过氦气回收装置抽空车轮外部的氦气，氦气室与真空室同时泄压，旋转手臂将检测完的车轮转到传送轨道上，设备自动判定合格产品与报废产品，合格产品和报废产品分别从合格或者报废轨道运出，设备自动循环下一车轮的检测。

4.项目开发流程

4.1开发流程

制定设计任务书→收集设计用资料→设计机械部分→设计控制部分→设计制造→安装调试→试运行→量产。

4.2具体开发方案

（1）设备分析

●传送导向单元

●质谱仪自动检测单元

●工件真空检测仓单元

●氦气供应与回收系统单元

（2）轮辋泄漏量标准值换算

①基本要求 - 整个轮子总成的渗漏率：

整个轮子总成在容积V = 25L，大气压力P（ 0.1MPa ），和0.3MPa轮胎内压（绝对压力）下，180天内最大允许压降 △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/小时

= 0.019 毫升/分

②轮辋气密检测要求 - 未喷漆轮辋的泄漏量：

对应一个轮胎内压为0.3MPa， 和一个轮子内压为0.1MPa，最大允许渗漏率为 3.2 × 10-5Pa ×m3/s。（空气;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基础测试条件：

轮胎内侧压为0.3MPa， 轮子内侧压为0.1MPa ，空气，T = 20oC

④强化测试条件：

轮胎内侧压：可增压，使 测试压差 > 0.2 Mpa

轮子内侧压：可减压，使 测试压差 > 0.2 Mpa

检测气体：空气，氦气

4.3泄漏临界值与检测压差的关系曲线

泄漏检测临界值与检测压差关系曲线如下：

4.4实验验证

经过试验验证，使用氦气气密性检测技术的检测结果和使用水箱式加压检验方法的结果完全一致，根据临界状态设定了泄漏率的标准值，完全符合客户的使用要求。

5.关键技术及创新

（1）实现设备自动辨别合格品/废品，泄漏率有数字量显示，检测数据自动保存。

（2）灵敏度高，检测节拍18s-20s，自带校正系统。

（3）实现连续批量生产，单台漏机检测设备的年检测量达到200万只/年。

（4）轮辋内外部抽真空后，外部充入测试气体，质谱仪检测车轮内侧的泄漏率。

（5）氦气回收率高达95%以上。

6.总结

（1）技术成果及应用前景。车轮氦气气密性检测技术为车轮气密性检测提供了新途径，是车轮行业发展上的里程碑，能够达到国外同行业的先进水平，进一步提升我国汽车制造业的品质。该技术设计新颖，能够促进国内同类技术的研发，且可以和国内外大型汽车厂进行配套生产，能够实现大批量生产，节省人工成本，提高了企业的竞争力，实现了较好的经济效益和社会效益。

（2）存在的不足及有待完善的地方。虽然我们处于同行业领先水平，但是面对全球一体化的格局，我们必须进一步加快产品研发速度。后期我们将考虑提高检测效率和检测精度稳定性，减少设备故障率，节约人工成本，进而创造出更大的企业和社会效益。

作者简介：

段素娟（1973—）女，汉族，河北人，工程师 ，毕业于河北经贸大学机电一体化专业，主要从事铝合金车轮工程技术工作。