庫卡裝配與測量公司，自動(dòng)變速箱氦氣檢漏系統的頂級供應商，為全球所有自動(dòng)變速箱生產(chǎn)企業(yè)提供服務(wù)。庫卡公司一直以來(lái)都與英?？当３种?zhù)緊密的合作關(guān)系，目前，其所有檢測設備都配有英?？岛z漏儀，有效幫助汽車(chē)制造商降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，更改善了汽車(chē)的燃油經(jīng)濟性，如市場(chǎng)上最先進(jìn)的9檔和10檔變速箱。

    為什么要進(jìn)行泄漏檢測？一般來(lái)說(shuō)，變速箱勢必會(huì )遇到泄漏的情況，而那些新型多級變速箱的操作過(guò)程又十分復雜，一旦出現傳動(dòng)液泄漏，就會(huì )嚴重影響換擋效果。但如果將問(wèn)題解決在在產(chǎn)品制造的初期階段，即在鑄造后和裝配前就進(jìn)行產(chǎn)品的泄漏檢測，不僅會(huì )為變速箱供應商節省大量生產(chǎn)成本，還會(huì )免去因客戶(hù)投訴甚至召回而帶來(lái)的諸多問(wèn)題。庫卡裝備與測量公司的技術(shù)專(zhuān)家Steve Kurzava先生介紹說(shuō)，以往變速箱的泄漏問(wèn)題總是在組裝之后才會(huì )被發(fā)現。但如果使用配有英?？岛z漏儀的庫卡工裝夾具，大部分漏點(diǎn)則可在鑄造之后就能被檢測出，在生產(chǎn)過(guò)程初期排除問(wèn)題鑄件，從而大量節約生產(chǎn)成本。

圖1：配有英?？岛鈾z漏儀的KUKA檢測設備

    變速箱機加鑄造后進(jìn)行的泄漏檢測

    庫卡檢測工藝使用特制的封堵夾具與自動(dòng)化設備。首先，變速箱在工裝工位上被自動(dòng)機械地取下，用特定夾具將對蝸型閥板（換擋通道）和變矩器腔體等孔進(jìn)行封堵，該封堵夾具有非常高的精密度，可有效防止封堵孔泄漏；接著(zhù)，將套有封堵夾具的變速箱放入一全封閉的設備中并夾緊、密封并抽成真空。之后，向該密封的設備中注入氦氣，在風(fēng)扇的攪拌下，形成密度為1%的氦氣/空氣均勻混合物，并被均勻分散至變速箱外部的各個(gè)部位。氦氣檢漏儀通過(guò)“換擋通道”與被檢測設備連在一起。如果氦氣通過(guò)孔隙、裂縫、螺紋孔或其它任何泄漏點(diǎn)從氦氣含量豐富的外部進(jìn)入變速箱內部，氦氣檢漏儀會(huì )立刻精準快速地檢測到。此時(shí)，便可判定產(chǎn)品是否合格，并收集到相關(guān)數據進(jìn)行后期追蹤。變速箱上的所有通道和孔洞均需要進(jìn)行單獨測試。

    英?？灯?chē)公司北美銷(xiāo)售經(jīng)理Thomas Parker先生介紹，如果鑄鋁件表面1英寸直徑范圍內存在多孔隙泄漏，那么氦分子就有可能通過(guò)數以?xún)|計個(gè)細孔進(jìn)入產(chǎn)品內部?？諝鈾z測或者水下檢測法根本無(wú)法檢測出此類(lèi)孔隙，而庫卡設備則可以做到，這正是該設備的獨特之處。他說(shuō)：“并不是只有裂紋或明顯的圓形孔洞才存在泄漏問(wèn)題，孔隙更像是潛藏在金屬內部裂紋中的小山洞。如果采用氣體壓差檢測法進(jìn)行檢測，則需要很多天才能探測到氣壓下降，效率太低，而且如今汽車(chē)制造商要求檢測更低泄漏率！”

    相較而言，氦氣檢漏儀只需數秒便可完成檢測，且產(chǎn)品的整個(gè)檢測時(shí)間也不過(guò)30-40秒，保證氦氣檢漏工序與鉆孔或安裝電磁閥等生產(chǎn)工藝一樣迅速。

    目前，行業(yè)內允許的泄漏率約為1 SCCM——每分鐘1標準立方厘米。但隨著(zhù)變速箱不斷升級換代，結構日益復雜，其內部使用的液體也隨之變化，性能要求越來(lái)越高的同時(shí)，泄漏率也必須做到越來(lái)越低。熟悉該工藝的汽車(chē)測試工程師表示，新的9擋和10檔變速器的泄漏率可低至0.1 SCCM，僅為原標準的10%。

    成品變速箱裝備線(xiàn)上的泄漏檢測

    在第二階段，尤其是在生產(chǎn)階段后期，制造商可能會(huì )再次對變速箱進(jìn)行檢測，這次是進(jìn)行由內至外的泄漏檢測。測試艙抽真空后，將密閉的變速箱成品置于其中進(jìn)行測試。測試時(shí)，一旦測試艙蓋子閉合，便立刻用大型真空泵抽真空。接著(zhù)將英?？礚DS3000氦氣檢漏儀與真空泵連接，檢測是否有氦分子從成品變速箱中流出。

    變速箱與測試艙同時(shí)抽真空，隨后將氦氣注入到變速箱內部。由于變速箱密封組件無(wú)法承受大于4 PSI的壓差，因此測試過(guò)程中變速箱內部純氦氣的壓力保持在約3 PSI的范圍內。如果變速箱存在裂縫的話(huà)，氦氣便會(huì )由內向外溢出——之前是由外向內。之所以進(jìn)行由內而外的泄漏測試，首先是因為制造商通常要求在產(chǎn)品設計標準內進(jìn)行測試。而對于自動(dòng)變速箱而言，液體壓力是由其內部傳輸至外部，所以模具也應當模擬產(chǎn)品最終的運行條件。如果在壓力下通道出現擠壓，或者接頭擴張，氦氣便會(huì )像液體一樣流出；其次，由于生產(chǎn)工藝復雜——電磁閥、液力變扭器、“換擋通道”和所有的彎曲通道——如果變速箱存在裂縫的話(huà)，氦氣會(huì )更快地泄漏至真空中。在產(chǎn)品出廠(chǎng)前，變速箱內所有通道都必須通過(guò)泄漏檢測以確保其密閉性。

    Parker先生認為，相較于空氣檢測法或壓力衰減檢測法，氦氣檢測法具有更好的可重復性，且不受溫度限制，測試后更容易清潔。氦氣檢漏儀的測試方程中設有諸多變量，可達到非常好的測量效果R&R——可重復性與可再現性。

    Parker先生說(shuō)，庫卡在大約三年前改裝了所有氦氣檢漏器產(chǎn)品，他們一直以來(lái)都采用類(lèi)似于由內而外/由外而內的檢測方法。選擇英?？底鳛楹鈾z漏儀供應商，主要原因在于英?？诞a(chǎn)品性能優(yōu)越，技術(shù)可靠。而且現有設備中的英?？岛鈾z漏傳感儀具有“即插即用”的優(yōu)點(diǎn)，可以將庫卡及其客戶(hù)的設備轉換成本降至最低。

    庫卡公司表示，公司現有機器都經(jīng)過(guò)翻新升級，所有的新機器都配有英?？岛鈾z漏儀。Parker先生認為這是一種以功能為驅動(dòng)的變革。“我們能夠提供更好的技術(shù)。我們的氦氣檢漏設備能夠比市場(chǎng)上其它供應商更好地檢測、量化和發(fā)現產(chǎn)品缺陷。我們的氦氣檢漏傳感器向客戶(hù)表明庫卡公司擁有更好的可重復性/可再現性測量工具和更好的氦氣清理能力。”

圖2：KUKA檢測設備內部

    氦氣檢測法的優(yōu)越性

    庫卡與英?？刀颊J為，與傳統的空氣測試方法相比，氦氣檢測方法具有諸多優(yōu)越性。首先，空氣檢測法對溫度十分敏感，熱部件或待冷卻部件都會(huì )造成質(zhì)量流量不準確或無(wú)法重復測試；其次，待測量產(chǎn)品體積對示蹤氣體檢漏測試毫無(wú)影響，但體積大會(huì )給質(zhì)量流量或壓力衰減檢測法等空氣測試法帶來(lái)很多的問(wèn)題。體積大的產(chǎn)品需要更長(cháng)的測試時(shí)間，且敏感度也會(huì )降低。其中壓力衰減檢測法不僅需要多次才能獲得穩定壓力，而且向產(chǎn)品內部的多次增壓勢必造成溫度的上升，從而影響壓力測試的準確度。

    氦氣檢測法的測試過(guò)程所需壓力非常低，同時(shí)，由于英?？岛鈾z漏儀具有非常高的靈敏度，即使非常低濃度的氦氣也能被檢測到。壓力降低的好處，一方面不僅降低了生產(chǎn)成本，即每個(gè)產(chǎn)品每次檢測費用約降低9美分，另一方面還提高了生產(chǎn)的安全性，確保了員工的操作安全。雖然采用氦氣檢測法只需很低的壓力，但檢測質(zhì)量卻更高效，而且還能夠檢測出質(zhì)量流量和壓力衰減測試所無(wú)法探測的孔隙。這些細小的紋理和孔隙是變速箱中潛在的安全隱患，長(cháng)期運行使用后會(huì )出現液體泄露的情況。

    Parker先生通過(guò)一個(gè)例子解釋氦氣檢測法與壓力檢測法之間的區別。他說(shuō)，沒(méi)有人會(huì )注意到一個(gè)裝滿(mǎn)水的游泳池中少了5加侖水。但如果從一個(gè)10加侖的桶中取出5加侖的水，這種變化就會(huì )十分明顯。“大容量，像游泳池一樣的大容量并不適用于壓力衰減檢測法或質(zhì)量流量檢測法，而變速箱就屬于大容量。”Parker先生說(shuō)：“在測量大容積產(chǎn)品時(shí)，如果一個(gè)空隙內含有數以?xún)|計個(gè)細孔，示蹤氣體檢測法是唯一一個(gè)能夠探測出該缺陷的方法。壓力衰減檢測法或質(zhì)量流量檢測法無(wú)法檢測到幾乎是分子級的細孔，因而無(wú)法探測出此類(lèi)缺陷。” Parker先生介紹說(shuō)，缺陷往往出現在結合點(diǎn)上，變速箱在鑄造過(guò)程中，如果在鑄件中摻入少量雜質(zhì)，就會(huì )出現極小的縫隙，成為砂眼。此外，低重量的薄壁變速箱也會(huì )出現孔隙問(wèn)題。

    庫卡公司的氦氣檢測法不僅適用于汽車(chē)變速箱領(lǐng)域，而且也適用于任何鑄鋁產(chǎn)品，包括渦輪增壓器殼體、分動(dòng)器殼體、閥組、閥蓋、甚至柴油液體閥門(mén)殼體。此外，廢氣再循環(huán)冷卻器和增壓空氣冷卻器（一般是不銹鋼，但也使用銅制組件）也使用類(lèi)似的測試方法。

圖3：換擋控制通道的封堵