Testování netěsností hermeticky uzavřených objektů (1.část)
Heliové testování netěsností otevřených objektů je celkem přímočaré vzhledem k tomu, že jedna část je pod vakuem (ta část, kde je heliový detektor) a druhá je otevřená do atmosféry (tam, odkud se ostřikuje heliem). Na druhou stranu, testování netěsností v uzavřených (těsných) objektů přináší určité výzvy. Tyto překážky byly vyřešeny pomocí heliového testování netěsností pomocí bombové metody.Metoda je soustavou několika kroků.
1. Natlakování heliem. V této fázi je testovaný objekt umístěn do komory, která bude natlakována heliem (tato fáze se nazývá bombovací čas). Dojde k rozdílu tlaků mezi vnějškem a vnitřkem součástky. Pokud by v součástce byla netěsnost, helium by touto trhlinou proniklo dovnitř během natlakování. Nakonec helium součástku zcela naplní.
2. V druhé fázi je součástka vyjmuta z tlakovací komory a je přenesena k heliovému detektoru netěsností.
3. Poté je součástka umístněna dovnitř testovací komory, která je připojena na heliový detektor netěsností. Pokud je v součástce netěsnost, helium, které se dostalo dovnitř součástky, bude nyní unikat ven. Heliový hledač pak detekuje netěsnost a změří rychlost úniku ze součástky.
Mil Spec 883-E definuje kritické parametry, které ovlivňují hodnotu skutečné velikosti netěsnosti v součástce. Spec popisuje výpočet k určení skutečné velikosti netěsnosti po tlakovací fázi. Následující parametry jsou k výpočtu nezbytné:
R : Rychlost úniku helia měřená heliovým detektorem (v Atm.cc/sec).
L : skutečná rychlost úniku vzduchu, která bude vypočtena (v Atm.cc/sec).
PE: tlak helia uvnitř tlakovací kmory (v atmosférách)
P0: atmosferický tlak (v atmosférách)
MA: molární hmotnost vzduchu (v gramech).
M: molární hmotnost značkovacího plynu (v tomto případě helium) – (v gramech).
T1: Doba tlakování(v sekundách).
T2: prodleva, čas, po který je součástka vyjmuta z bombovací komory před tím, než je vložena do HDN a testována na netěsnost. Doba testování netěsnosti je zahrnuta v prodlevě (v sekundách).
V: vnitřní mrtvý objem uzavřené součástky.
Příklad testovacích podmínek:
Tlak helia je alespoň 5 atmosfér (75 psi), doba tlakování (T1) je aslespoň 1 hodina a prodleva (T2) je maximálně 30 minut.
Součástku s vnitřním objemem menším nebo rovno 0.1 cc považujeme za netěsnou, pokud je naměřený signál helia větší než 5E-08 Atm.cc/sec. (pro přijatelnou netěsnost o velikosti větší než 5.10-7 Atm.cc/s).
Součástku s vnitřním objemem mezi 0.1 a 10 cc považujeme za netěsnou, pokud je naměřený signál helia větší než 5E-07 Atm.cc/sec. (pro přijatelnou netěsnost o velikosti větší než 5.10-6 Atm.cc/s).
Fyzikální omezení metody testování netěsnosti:
Existují 3 fyzikální limity této metody:
- Vnitřní mrtvý objem součástky. Pokud je příliš malý, není možné udržet dostatečné množství helia, které je možné detekovat HDN.
- Citlivost HDN, které nemůže zachytit ultra malé netěsnosti.
- Součástky, které mají veliké trhliny a helium z nich vyprchá dříve, než jej HDN může zachytit. Tyto netěsnosti vyžadují jiné metody detekce, například vizuální.
Určení doby tlakování a prodlevy:
Doba tlakování se určí podle předpokládané velikosti netěsnosti. V praxi je kvůli produktivitě a cenové politice dán maximální přijatelný čas tlakování. Délka prodlevy se take musí pohybovat v přijatelných mezích. Bylo by nereálné nastavit ji na méně než 1 sekundu, protože toho zkrátka není možné dosáhnout. Přenos součástky z tlakovací komory do testovací komory jistě zabere vice času.
Následující tabulka udává odhadované doby tlakování: Tyto hodnoty jsou založeny na tlakovací hodnotě 5 atmosfér.
Výpočet tlakovací doby nutné k naplnění součástky, příklad pro tlak 5 atmosfér.
Rychlost úniku ze součástky (Atm.cc/s) | Vnitřní objem v cc | |||||||
0,001 | 0,01 | 0,1 | 1 | 10 | 100 | 1000 | ||
1,0E-10 | ||||||||
5,0E-10 | ||||||||
1,0E-09 | ||||||||
5,0E-09 | 39 h | |||||||
1,0E-08 | 19 h | |||||||
5,0E-08 | 4 h | 39 h | ||||||
1,0E-07 | 2 h | 19 h | ||||||
5,0E-07 | 23 mn | 4 h | 39 h | |||||
1,0E-06 | 12 mn | 2h | 19 h | |||||
5,0E-06 | 2 mn | 23 mn | 4 h | 39 h | ||||
1,0E-05 | 1 mn | 12 mn | 2 h | 19 h | ||||
5,0E-05 | 14 s | 2 mn | 23 mn | 4 h | 39 h | |||
1,0E-04 | 7 s | 1 mn | 12 mn | 2 h | 19 h | |||
5,0E-04 | 1 s | 14 s | 2 mn | 23 mn | 4 h | 39 h | ||
1,0E-03 | 1 s | 7 s | 1 mn | 12 mn | 2 h | 19 h | ||
5,0E-03 | 1 s | 14 s | 2 mn | 23 mn | 4 h | 39 h | ||
1,0E-02 | 1 s | 7 s | 1 mn | 12 mn | 2h | 19 h | ||
5,0E-02 | 1 s | 14 s | 2 mn | 23 mn | 4 mn | |||
1,0E-01 | 1 s | 7 s | 1 mn | 12 mn | 2 mn |
Reálně změřitelné rychlosti úniku jsou pouze ty, které jsou v grafu podbarveny zeleně. Mimo tuto oblast nebude test proveditelný.
Praktická metoda pro definování testu netěsnosti:
Poté, co je stanovena maximální přípustná rychlost úniku: R, je nutné stanovit podmínky testu a hranici změřené rychlosti úniku, která bude určující pro přijetí nebo zamítnutí dané součástky. Tabulky uvedené níže umožňují, bez složitých výpočtů, určit odpovídající nastavení pro heliový detektor netěsností.
Podmínky testu:
Velikost tlaku = 5 atm
Doba tlakování = 3600 s
Maximální doba zdržení = 600s
Hodnota rychlosti úniku na HLD | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 0,001 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 0, 01 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 0,1 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 1 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 10 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 100 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 1,000 cc |
1,0E-10 | |||||||
5,0E-10 | |||||||
1,0E-09 | |||||||
5,0E-09 | |||||||
1,0E-08 | 1,2E-08 | ||||||
5,0E-08 | 2,4E-07 | ||||||
1,0E-07 | 7,1E-07 | 1,2E-07 | |||||
5,0E-07 | 3,0E-06 | 2,4E-06 | |||||
1,0E-06 | 2,7E-06 | 7,1E-06 | 1,2E-06 | ||||
5,0E-06 | 3,0E-05 | 2,4E-05 | |||||
1,0E-05 | 2,7E-05 | 7,1E-05 | 1,2E-05 | ||||
5,0E-05 | 3,0E-04 | 2,4E-04 | |||||
1,0E-04 | 2,7E-04 | 7,1E-04 | 1,2E-04 | ||||
5,0E-04 | 3,0E-03 | 2,4E-03 | |||||
1,0E-03 | 2,7E-03 | 7,1E-03 | 1,2E-03 | ||||
5,0E-03 | 3,0E-02 | 2,4E-02 | |||||
1,0E-02 | 2,7E-02 | 7,1E-02 | 1,2E-02 | ||||
5,0E-02 | 3,0E-01 | 2,4E-01 | |||||
1,0E-01 | 2,7E-01 | 7,1E-01 | |||||
5,0E-01 | 3,0E+00 |
Příklad použití: podmínky testu jsou následující: tlak helium = 5 Atm, doba tlakování = 1 hodina a doba prodlevy = 10 minut.
Určení limitní rychlosti úniku pro zamítnutí součástky nastavené na heliovém detektoru pro vnitřní objem 1 cc a přijatelná rychlost úniku = 2.4E-04 Atm.cc/sec. Bod zamítnutí by měl být na heliovém detektoru nastaven na: 5E-05 Atm.cc/sec.
Podmínky testu:
Velikost tlaku = 5 atm
Doba tlakování = 18000 s
Maximální doba zdržení = 600s
Hodnota rychlosti úniku na HLD | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 0,001 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 0, 01 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 0,1 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 1 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 10 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 100 cc | Maximální přípustná hodnota rychlosti úniku pro vnitřní objem: V= 1,000 cc |
1,0E-10 | |||||||
5,0E-10 | |||||||
1,0E-09 | |||||||
5,0E-09 | 1,4E-08 | ||||||
1,0E-08 | 5,1E-08 | ||||||
5,0E-08 | 5,7E-07 | 1,4E-07 | |||||
1,0E-07 | 1,1E-06 | 5,1E-07 | |||||
5,0E-07 | 3,0E-06 | 5,7E-06 | 1,4E-06 | ||||
1,0E-06 | 2,7E-06 | 1,1E-05 | 5,1E-06 | ||||
5,0E-06 | 3,0E-05 | 5,7E-05 | 1,4E-05 | ||||
1,0E-05 | 2,7E-05 | 1,1E-04 | 5,1E-05 | ||||
5,0E-05 | 3,0E-04 | 5,7E-04 | 1,4E-04 | ||||
1,0E-04 | 2,7E-04 | 1,1E-03 | 5,1E-04 | ||||
5,0E-04 | 3,0E-03 | 5,7E-03 | |||||
1,0E-03 | 2,7E-03 | 1,1E-02 | 5,1E-03 | ||||
5,0E-03 | 3,0E-02 | 5,7E-02 | 1,4E-02 | ||||
1,0E-02 | 2,7E-02 | 1,1E-01 | 5,1E-02 | ||||
5,0E-02 | 3,0E-01 | 5,7E-01 | |||||
1,0E-01 | 2,7E-01 | 1,1E+00 | |||||
5,0E-01 | 3,0E+00 |
Příklad použití: podmínky testu jsou následující: tlak helium = 5 Atm, doba tlakování = 5 hodin a doba prodlevy = 10 minut. Určení limitní rychlosti úniku pro zamítnutí součástky nastavené na detektoru pro vnitřní objem 0.01 cc a přijatelná rychlost úniku = 5.1E-07 Atm.cc/sec: Bod zamítnutí by měl být na HDN nastaven na: 1E-07 Atm.cc/sec.
Pokračování tohoto článku najdete zde.