氦气检测在铝合金车轮行业的应用

刘啸宇　何更雷（保定市立中车轮制造有限公司，河北　保定　071000）



氦气检测在铝合金车轮行业的应用

刘啸宇何更雷
（保定市立中车轮制造有限公司，河北保定071000）

在传统车轮行业中，一般采用钢材来进行铸造，不仅消耗钢材较多，在生产的过程中也会消耗大量能源，随着能源价格的增长，钢车轮的成本也不断上升。随着科学技术的发展，铝合金被更加广泛地应用到车轮行业中，以其较低的重量、较好的外观和较强的散热性得到了行业内人士的认同，也得到了广泛应用和发展。但是，铝合金车轮一般采用低压铸造技术，在生产过程中可能出现难以用肉眼看出的砂眼，如果没有进行严格的气密性检测，就很容易出现漏气现象，威胁汽车的行驶安全。当前，氦气气密是应用较为广泛的漏气检测方法，我们应对其进行深入分析和探索。

一、铝合金车轮的特点

汽车用铝合金车轮以美国标号A356.2铝合金为原材料，其制作工艺分铸造和锻造两种，具体来说，铝合金车轮有着如下四大特点：

1 使行驶的舒适性得到提升。吸收振动和反弹力量是铝合金车轮的金属特性，通过数控机床进行加工之后，其尺寸精度较高，摆动跳动小、真圆度高，并且具有良好的平衡能力，使得汽车驾驶过程中的舒适度得到提升。

2 降低燃油造价。相对于传统的钢车轮，铝合金车轮的重量大大降低，减少了四个轮胎的转动惯性，提升汽车的加速性，从而降低了对燃料的需求，有效降低油耗，进一步提升了燃油的使用效率。

3 提升驾驶安全性。在汽车行驶的过程中，轮胎会与路面进行摩擦，如果速度过快、温度过高就有可能产生爆胎、制动性能降低等现象，使驾驶过程中存在着安全隐患。相较于传统的钢车轮，铝合金车轮的散热系数是其两到三倍，并且结合铝合金车轮的结构特性，能够快速、便捷地将摩擦产生的热量排放到空气当中，汽车就算长时间行车，并连续刹车，也能够使轮胎保持适当的温度。这种较强的排热性能够使刹车系统和车轮的使用寿命得到延长，更能够降低爆胎的几率，因此提升驾驶的安全性。

4 提升汽车整体美观度。铝合金车轮以其美观大方、安全舒适等特点博得越来越多私家车主的青睐。

二、传统铝合金车轮漏气检验方法

一般情况下，检测铝合金车轮漏气采用的介质是水，通过外力将铝合金车轮的内侧和外侧密封起来，将车轮整体浸入水中，再向铝合金车轮内部注入空气。由于铝合金车轮是一个密闭的空间，空气的进入会使空间内部的压力升高，如果铝合金车轮中有漏洞，气体就会从漏洞中挤出来，在水中形成明显的气泡。这种方法一般称为气泡检测法。当前，我国很多铝合金车轮生产企业都采用了这种方法，操作较为便捷且成本较低。但是这种方法有着明显的缺点，由于整个检测是在密闭的空间中进行，如果产生压力较大，会出现爆炸现象，对设备和操作人员带来人身财产伤害。并且，在检测的过程中，为了获得准确的数据，需要检测人员不间断地对水中的铝合金车轮进行观测，使得检测人员的双眼过于疲劳，会忽略检测过程中的微小气泡，使检测结果不够准确，如果将不合格产品投入到市场中、应用在汽车上，将会给客户造成很大的安全隐患。

三、氦气检测在铝合金车轮行业中的应用途径

（一）氦气检测的优点

1 氦气测量精度较高。在室温和大气压力下，氦是无色、无味的气体，是人类发现临界温度最低的物质。氦是单原子气体，化学性质不活泼。氦气一般不生成化合物，在低压放电管中受激发可形成He＋2、HeH等离子及分子，广泛应用于军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等。由于氦气是惰性气体，因此不会腐蚀设备。应用氦气质谱检测仪，能够将检测合格及不合格的铝合金车轮自动区分到不同的地方，使轮胎的质量风险降低，防止微小漏气造成的安全隐患。

2 降低人工成本。由于氦气气密检测设备是全自动操作设备，既不需要人工搬运铝合金车轮，也不需要操作人员目不转睛地观察，全面实现自动化，使得人工成本得到降低。

3 大大提升检测效率。正常情况下，每班次能够检测铝合金车轮1300只，每年就可以检测140多万只铝合金车轮，而传统的气泡检测设备每班次只能检测300只，每年检测30多万只。由此可见，应用氦气检测方法，能够使检测效率得到大大提升。

（二）氦气检测的基本步骤

首先，将被检测的铝合金车轮通过自动运行轨道送入到规定位置，将铝合金车轮进行中心定位，车轮由升降旋转机械手抓取到检测平台上，等待检测。然后，检测平台检测到有工件时，密封罩就会自动合拢；密封罩降到最底时，密封罩上面的增压缸就会得到信号，密封罩内部有一个带角度的橡胶垫就会在增压缸的作用下进行下降对轮毂上部及下部进行密封。增压缸的压力必须达到280kg～300kg才能保证密封垫能够有效密封。在真空泵的抽力作用下，连接真空泵的单向阀就会得到信号自动打开实施抽内外腔真空。轮毂内外部抽真空值达到0.12mbar，然后关闭单向阀。当真空度达到设备设定值时，在规定时间内设备就会自动通 过压力阀向轮毂外腔输入测试气体，在测试气体中氦气占测试气体的10%～12%，测试压力在2500 mbar ～3000mbar。 测试气体在密封的真空室内保压6s左右，连接质谱捡漏分析仪的单向阀就会打开，如果铝合金轮毂有漏孔，氦气分子就会通过轮毂上的漏孔经单向阀进入质谱捡漏分析仪中进行分析，单向阀打开一定时间后就会进行关闭，防止空气进入质谱捡漏分析仪，对质谱捡漏分析仪造成损坏。最后，系统根据质谱检测漏洞分析仪器的数值与设备设定值的比较，来判断铝合金车轮是否符合应用的基本质量要求，并自动将合格与不合格的轮胎进行区分，放置到不同的周转料道中。再测试完成之后，回收泵会将多余的检测气体进行回收，完成整个检测的全过程。

结语

从上文的分析中我们可以看出，随着氦气检测在铝合金车轮行业的逐步推广，其优点和好处也越来越得到认可，不断探索氦气检测的优点和方法，从而使其在铝合金车轮行业中得到广泛的应用和发展。

参考文献

[1]韩国利，马力.保护气体在铝及铝合金焊接中的应用[J].中国化工装备，2004 （04）：30-33.