依據(jù)氦質(zhì)譜檢漏原理,根據(jù)被檢件結(jié)構(gòu)、大小、檢漏要求等不同,衍生出了多種多樣的氦質(zhì)譜檢漏方法。

一般情況下,將氦泄漏檢測(cè)按照氨氣的流向分為正壓檢漏和真空檢漏兩種情況,氦質(zhì)譜正壓檢漏方法可分為吸槍直測(cè)法、氦罩積累法;氦質(zhì)譜負(fù)壓檢漏方法可分為真空噴氦法、真空護(hù)罩法。

為了盡量模擬工況,內(nèi)壓容器宜采用正壓檢漏,外壓容器則適用于真空檢漏,具體應(yīng)根據(jù)被檢容器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、允許漏率及檢測(cè)目的選擇整體或局部、定性或定量的檢測(cè)方法,也可采用不同方法的組合。

1、在復(fù)合材料成型模具上應(yīng)用氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)的必要性

在復(fù)合材料零件固化過(guò)程中,由于其具有材料復(fù)合過(guò)程和零件成型過(guò)程同時(shí)完成的特點(diǎn),對(duì)成型所需模具要求較高,必須用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的工裝來(lái)保證零件的外部尺寸和內(nèi)部質(zhì)量,。在復(fù)合材料零件的成型工藝過(guò)程中,對(duì)成型模具的氣密性要求比較高,要求焊接區(qū)域真空完整性好,泄漏量在工藝規(guī)范要求范圍內(nèi),模具必須保證在固化溫度和壓力下長(zhǎng)期工作500次以上不發(fā)生泄漏。

現(xiàn)階段復(fù)合材料成型模具多為框架式結(jié)構(gòu),由型面板和支撐框架組成(10-12),其制造過(guò)程如圖2所示。型面面板與底部支撐框架通過(guò)焊接方式連接成整體,而尺寸較大或曲率變化較大的型面面板則需要由多塊板材拼焊而成,型面上常見(jiàn)焊縫位置如圖3所示。當(dāng)型面形狀復(fù)雜或者型面材料為invar鋼時(shí),焊接難度加大,在焊縫處易發(fā)生泄漏現(xiàn)象。當(dāng)模具氣密性檢測(cè)不合格時(shí)需要在模具上找出漏孔位置,對(duì)該區(qū)域先切除然后再補(bǔ)焊修復(fù)。

目前對(duì)復(fù)材模具進(jìn)行氣密性檢測(cè)所使用的方法有:靜態(tài)升壓法、指示劑顯示法、射線(xiàn)照相法、氦質(zhì)譜檢測(cè)法及鋪層固化法。

幾種檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表1

表1幾種檢測(cè)方法的比較

其中最常用的是靜態(tài)升壓法，使用這種檢漏方法檢漏時(shí)，工藝規(guī)范中規(guī)定模具型面氣密性需要同時(shí)滿(mǎn)足室溫泄露檢查和高溫泄露檢查的要求。而高溫泄露檢查需要熱壓罐提供高溫高壓條件，成本較高；且無(wú)法確定漏源位置，若模具氣密性不合格則需要多次分區(qū)域制袋進(jìn)熱壓罐來(lái)尋找漏點(diǎn)，漏點(diǎn)位置不易找到；多次進(jìn)罐并制袋使得工裝檢測(cè)程序繁瑣、檢測(cè)費(fèi)用高且檢測(cè)周期長(zhǎng)，對(duì)于機(jī)翼、機(jī)身等大型工裝，這些問(wèn)題顯得尤為突出。且國(guó)內(nèi)多數(shù)模具制造商均無(wú)大型熱壓罐，模具制造完成后，需要將模具運(yùn)輸?shù)絼e處來(lái)完成高溫氣密檢測(cè)。模具的制造與檢測(cè)地點(diǎn)不一致，給檢測(cè)人員的工作造成了不便，而且，在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中，有可能對(duì)模具造成一定的影響。

采用氨質(zhì)譜檢漏方法能顯著降低模具的檢測(cè)成本。且如果模具出現(xiàn)泄漏，則靜態(tài)升壓法檢測(cè)需分塊打袋尋找漏點(diǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)需要多次進(jìn)罐才能找到漏點(diǎn)的現(xiàn)象，短則一兩天，長(zhǎng)則幾個(gè)月。

而采用氨質(zhì)譜檢漏技術(shù)檢測(cè)則能夠快速準(zhǔn)確地找到漏點(diǎn)位置，且氨質(zhì)譜檢漏儀體積和重量不大，可以很方便靈活地搬運(yùn)。

2、氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)在國(guó)外復(fù)合材料成型模具上的應(yīng)用

氨質(zhì)譜檢漏技術(shù)作為真空檢漏領(lǐng)域里不可缺少的一種技術(shù)，具有檢漏效率高、操作方便、儀器響應(yīng)快、精度高、不受其他氣體的干擾、能精確判定漏點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)目前在國(guó)外已成熟應(yīng)用于復(fù)合材料成型模具的氣密性檢測(cè)過(guò)程中。國(guó)外模具制造商采用此種檢測(cè)方法節(jié)省了大量的生產(chǎn)成本。根據(jù)他們的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，使用氨質(zhì)譜檢漏儀檢測(cè)漏率值合格的模具，在熱壓罐內(nèi)高溫高壓環(huán)境下使用時(shí)均沒(méi)有發(fā)生過(guò)泄漏現(xiàn)象。

3、臨界漏率值的確定？

如何根據(jù)氨質(zhì)譜漏檢測(cè)方法取得的漏率值來(lái)判斷復(fù)材模具的氣密性是否合格，即如何找到一個(gè)界漏率值是檢漏實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在。為此，可分別采用氨質(zhì)譜檢漏法與靜態(tài)升壓法檢測(cè)多個(gè)模具，將每個(gè)模具采用氨質(zhì)譜檢漏法檢測(cè)的漏率值與采用靜態(tài)升壓法檢測(cè)時(shí)的壓力變化值進(jìn)行對(duì)比，分析并歸納多個(gè)模具的檢測(cè)情況以確定臨界漏率值。

4、檢漏注意事項(xiàng)

檢漏過(guò)程中有以下注意事項(xiàng)：

(1)適當(dāng)掌握噴氮時(shí)間。太短則靈敏度太太長(zhǎng)則檢測(cè)速度慢且浪費(fèi)氨氣。一般情況下，噴吹時(shí)間為3倍反應(yīng)時(shí)間（15);

(2)噴足夠但少量的氨氣。如果將噴槍浸入水中的話(huà)，噴槍每秒冒出小于十個(gè)氣泡；

(3)檢漏次序要合理。由于氨氣輕，在空氣中釋放時(shí)易向上擴(kuò)散，同時(shí)也為了減少由于漏孔存在而需要清除檢漏系統(tǒng)氨本底的次數(shù)，在檢漏時(shí)應(yīng)由被檢件的上方至下方，相對(duì)檢漏儀位置由近至遠(yuǎn)地依次噴射氨氣6；

(4)有風(fēng)時(shí)，由下風(fēng)口向上風(fēng)口探測(cè)：需要精確探測(cè)時(shí)，盡量避開(kāi)風(fēng)口；

(5)檢漏場(chǎng)地要有良好的通風(fēng)條件，但不應(yīng)影響噴嘴噴出氦氣流的方向：

(6)對(duì)漏孔定位檢測(cè)時(shí)，要根據(jù)檢漏儀輸出值的變化大小和反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷漏孔位置。如果檢漏儀輸出值增大速度較慢，且反應(yīng)時(shí)間明顯變長(zhǎng)，說(shuō)明漏孔不在施氦的位置，而在氦氣所能擴(kuò)散到的某個(gè)位置16；

(7)使用可行的方法堵住可疑漏點(diǎn)，以確認(rèn)漏孔位置)此外，檢出漏孔后還應(yīng)再做幾次復(fù)查，檢漏過(guò)程中應(yīng)避免大量的氦氣污染被測(cè)環(huán)境，并要求操作者有耐心及良好的心態(tài)，細(xì)致全面地查找漏點(diǎn)。

5、結(jié)論

(1)在復(fù)合材料成型模具上應(yīng)用氨質(zhì)譜檢漏技術(shù)可以便捷地確定漏不漏、哪兒漏、漏多少，對(duì)于節(jié)省模具生產(chǎn)成本，縮短模具檢測(cè)周期有非常重要意義；

(2)在國(guó)外，氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)在復(fù)合材料成型模具上已經(jīng)得到廣泛成熟應(yīng)用，國(guó)內(nèi)在此方面的應(yīng)用尚處于探索研究階段；

(3)對(duì)應(yīng)用于復(fù)合材料成型模具的氦質(zhì)譜檢漏系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，介紹檢測(cè)流程，探索臨界漏率值的確定，總結(jié)檢漏注意事項(xiàng)。

安徽諾益科技提供氦質(zhì)譜檢漏儀完整的產(chǎn)品線(xiàn), 從便攜式氦質(zhì)譜檢漏儀到檢漏模塊, 提供負(fù)壓檢漏 (真空法) 和正壓檢漏(吸槍法), 滿(mǎn)足各種應(yīng)用. 氦質(zhì)譜檢漏儀與傳統(tǒng)泡沫檢漏和壓差檢漏對(duì)比, 在提供無(wú)損檢漏的同時(shí)可以檢測(cè)出更小的漏率 5E-13 Pa m3/s, 利用氦氣作為示蹤氣體可精確定位, 定量漏點(diǎn). 氦質(zhì)譜檢漏儀滿(mǎn)足單機(jī)檢漏, 也可集成在檢漏系統(tǒng)或 PLC.