Máy kiểm tra độ kín có thể thực hiện kiểm tra rò rỉ chân không không? Nguyên lý và ứng dụng kiểm tra chân không bằng áp suất âm

Khi nhắc đến máy kiểm tra độ kín, nhiều người thường nghĩ ngay đến việc nạp khí nén vào bên trong sản phẩm, sau đó xác định sản phẩm có bị rò rỉ hay không dựa trên sự thay đổi của áp suất. Trên thực tế, ngoài phương pháp kiểm tra áp suất dương phổ biến, máy kiểm tra độ kín còn có thể sử dụng phương pháp hút chân không bằng áp suất âm để kiểm tra rò rỉ chân không cho sản phẩm.

Đối với những sản phẩm không phù hợp để chịu áp suất dương hoặc hoạt động trong điều kiện áp suất âm khi sử dụng thực tế, kiểm tra bằng áp suất âm thường phù hợp hơn với điều kiện làm việc thực tế.

1. Kiểm tra độ kín bằng hút chân không và áp suất âm là gì?

Kiểm tra bằng hút chân không và áp suất âm là phương pháp trong đó máy kiểm tra độ kín sử dụng bộ tạo chân không hoặc bơm chân không để hút không khí ra khỏi bên trong sản phẩm cần kiểm tra hoặc khoang kiểm tra kín, đưa áp suất xuống mức áp suất âm đã thiết lập. Sau đó, mạch kiểm tra được đóng lại và mức tăng áp suất được theo dõi trong khoảng thời gian quy định để xác định sản phẩm có bị rò rỉ hay không dựa trên sự thay đổi của áp suất.

Nếu sản phẩm được bịt kín tốt, mức chân không trong mạch kiểm tra sẽ duy trì tương đối ổn định trong giai đoạn kiểm tra; nếu sản phẩm có lỗ rò, không khí bên ngoài sẽ đi vào bên trong sản phẩm qua điểm rò, khiến áp suất âm giảm dần và giá trị áp suất tăng trở lại. Khi độ thay đổi áp suất vượt quá tiêu chuẩn đã thiết lập, thiết bị sẽ xác định sản phẩm không đạt.

2. Nguyên lý cơ bản của kiểm tra rò rỉ chân không bằng máy kiểm tra độ kín

Kiểm tra áp suất âm chủ yếu dựa trên sự thay đổi áp suất trong không gian kín để đưa ra kết luận. Khi bắt đầu kiểm tra, thiết bị trước tiên hút không khí bên trong sản phẩm xuống mức áp suất âm đã thiết lập, sau đó trải qua các giai đoạn ổn định và kiểm tra để thu thập sự thay đổi áp suất bên trong sản phẩm.

Thông thường có thể sử dụng công thức “Độ thay đổi áp suất = Áp suất khi kết thúc kiểm tra - Áp suất khi bắt đầu kiểm tra”

Khi thể tích kiểm tra, thời gian kiểm tra và điều kiện môi trường tương đối ổn định, áp suất tăng trở lại càng nhanh thì mức độ rò rỉ của sản phẩm càng lớn. Máy kiểm tra độ kín có thể dựa trên giới hạn áp suất, độ thay đổi áp suất hoặc tiêu chuẩn tỷ lệ rò rỉ được cài đặt trước để tự động đưa ra kết quả đạt hoặc không đạt.

Một số thiết bị có độ chính xác cao còn có thể kết hợp thể tích kiểm tra của sản phẩm, thời gian kiểm tra và sự thay đổi áp suất với thuật toán để quy đổi thành lượng rò rỉ tương ứng, giúp kết quả kiểm tra trực quan và dễ đánh giá hơn.

3. Những sản phẩm nào phù hợp với kiểm tra áp suất âm?

Kiểm tra bằng hút chân không và áp suất âm phù hợp với nhiều sản phẩm có yêu cầu về độ kín, chẳng hạn như các bộ phận của máy hút bụi, vốn hoạt động trong điều kiện hút khí. Sử dụng phương pháp kiểm tra áp suất âm có thể mô phỏng sát hơn điều kiện sử dụng thực tế. Một số sản phẩm có yêu cầu cao về độ kín và cần được kiểm tra cả áp suất dương và áp suất âm, chẳng hạn như linh kiện động cơ ô tô. Trong trường hợp này, linh kiện động cơ được kiểm tra bằng cả hai phương pháp áp suất dương và áp suất âm.

Hình 3: Linh kiện động cơ cần được kiểm tra bằng cả áp suất dương và áp suất âm

Đối với các chi tiết thành mỏng, sản phẩm dễ biến dạng hoặc các chi tiết không thể chịu được áp suất dương cao, kiểm tra bằng áp suất âm có thể giảm nguy cơ sản phẩm bị phồng, biến dạng hoặc thậm chí hư hỏng.

4. Những vấn đề nào cần lưu ý khi kiểm tra bằng áp suất âm?

Kiểm tra rò rỉ chân không không có nghĩa là áp suất âm càng cao hoặc thời gian kiểm tra càng dài thì kết quả càng tốt. Các thông số kiểm tra cần được xác định tổng hợp dựa trên kết cấu sản phẩm, thể tích bên trong, đặc tính vật liệu, tiêu chuẩn rò rỉ cho phép và nhịp độ sản xuất.

Đối với các sản phẩm mềm hoặc dễ biến dạng, sự biến dạng của sản phẩm có thể gây ra thay đổi áp suất, từ đó ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra. Đối với các sản phẩm này, thông thường cần tối ưu hóa kết cấu đỡ và định vị của đồ gá, đồng thời xác định áp suất hút chân không và thời gian ổn định phù hợp thông qua thử nghiệm mẫu.

5. Nên lựa chọn kiểm tra áp suất dương hay áp suất âm như thế nào?

Kiểm tra áp suất dương là phương pháp tạo áp suất từ bên trong sản phẩm hướng ra bên ngoài, phù hợp với các sản phẩm chịu áp suất bên trong trong điều kiện làm việc bình thường; trong khi kiểm tra áp suất âm là phương pháp hút không khí ra khỏi bên trong sản phẩm để tạo áp suất âm, chủ yếu quan sát xem không khí bên ngoài có đi vào bên trong sản phẩm hay không. Phương pháp này phù hợp hơn với các bộ phận làm việc trong môi trường chân không, chi tiết thành mỏng và các sản phẩm không phù hợp để chịu áp suất dương.

Hai phương pháp không có phương pháp nào tốt hơn một cách tuyệt đối và cũng không nhất thiết phải lựa chọn một trong hai, mà có thể sử dụng kết hợp cả hai phương pháp. Điều quan trọng là phương pháp kiểm tra nên càng gần với hướng rò rỉ thực tế và điều kiện làm việc của sản phẩm càng tốt. Đối với các sản phẩm có kết cấu phức tạp hoặc yêu cầu kiểm tra cao, có thể tiến hành thử nghiệm so sánh bằng mẫu đạt tiêu chuẩn, mẫu bị rò rỉ và lỗ rò tiêu chuẩn để xác định phương án kiểm tra phù hợp.

6. Kết luận

Máy kiểm tra độ kín không chỉ có thể thực hiện kiểm tra rò rỉ bằng áp suất dương mà còn có thể sử dụng phương pháp hút chân không bằng áp suất âm để thực hiện kiểm tra rò rỉ chân không. Cốt lõi của phương pháp này là tạo ra môi trường áp suất âm ổn định và theo dõi mức tăng áp suất hoặc sự thay đổi của lượng rò rỉ trong khoảng thời gian quy định.

Trong ứng dụng thực tế, cần thiết kế các thông số kiểm tra và đồ gá bịt kín dựa trên kết cấu sản phẩm, thể tích kiểm tra, giá trị rò rỉ cho phép và nhịp độ sản xuất. Chỉ khi phương pháp kiểm tra, dải đo của thiết bị và kết cấu đồ gá được phối hợp phù hợp mới có thể đạt được kết quả kiểm tra ổn định, đáng tin cậy và có khả năng lặp lại.