Nên chọn phương pháp kiểm tra độ kín nào: áp suất trực tiếp hay áp suất chênh lệch?

Khi muốn mua thiết bị kiểm tra độ kín, nhiều người thường thắc mắc khi nhận báo giá: Vì sao lại có cả kiểm tra áp suất trực tiếp và áp suất chênh lệch? Hai phương pháp này là gì và nên chọn phương pháp nào?

Cả hai phương pháp đều có thể xác định sản phẩm có bị rò rỉ hay không, nhưng khác nhau về nguyên lý, độ chính xác, hiệu suất, chi phí và phạm vi ứng dụng. Điều quan trọng không phải phương pháp nào “tốt hơn”, mà là phương pháp nào phù hợp hơn với sản phẩm cần kiểm tra và yêu cầu sản xuất.

1. Phương pháp kiểm tra áp suất trực tiếp là gì?

Phương pháp kiểm tra áp suất trực tiếp còn thường được gọi là phương pháp suy giảm áp suất.

Khi kiểm tra, thiết bị nạp khí vào bên trong chi tiết đến một mức áp suất nhất định. Sau giai đoạn nạp và ổn định áp suất, nguồn khí được đóng lại để theo dõi sự thay đổi áp suất trong thời gian quy định. Nếu mức giảm áp suất vượt quá giá trị cài đặt, sản phẩm có thể bị rò rỉ.

Có thể hình dung như bơm lốp xe đạp: sau khi bơm và chờ một lúc, nếu lốp bị xẹp thì có nghĩa là tồn tại điểm rò.

Đặc điểm của kiểm tra áp suất trực tiếp

Ưu điểm của phương pháp này rất rõ ràng. Thiết bị có kết cấu đơn giản, bộ phận cốt lõi gồm cảm biến áp suất và các van khí nén nên chi phí chế tạo, bảo trì tương đối thấp. Quy trình nạp khí, giữ áp, đọc kết quả và đánh giá cũng dễ vận hành, rất phù hợp với kiểm tra hàng loạt nhanh trên dây chuyền. Trong kiểm tra chống nước vỏ điện tử tiêu dùng và kiểm tra độ kín của bao bì thông thường, đây vẫn là giải pháp chủ đạo.

Hạn chế tự nhiên của phương pháp là độ chính xác phụ thuộc vào độ phân giải của cảm biến áp suất. Máy kiểm tra áp suất trực tiếp thông dụng có độ chính xác khoảng 1 Pa, đủ cho phần lớn nhu cầu thông thường nhưng khó phát hiện rò rỉ cực nhỏ. Ngoài ra, tín hiệu đo dựa trực tiếp vào áp suất tuyệt đối nên dao động nhiệt độ môi trường và biến dạng của vật liệu khi chịu áp đều có thể làm số đo bị trôi và gây đánh giá sai.

2. Phương pháp kiểm tra áp suất chênh lệch là gì?

Phương pháp áp suất chênh lệch bổ sung một mẫu chuẩn có độ kín ổn định hoặc một thể tích tham chiếu bên cạnh chi tiết cần kiểm tra. Thay vì chỉ theo dõi riêng sản phẩm, hệ thống so sánh nó với một mẫu đã biết là không rò rỉ.

Trong quá trình kiểm tra, thiết bị đồng thời nạp cùng mức áp suất vào sản phẩm và phía tham chiếu. Sau khi ổn định, cảm biến chênh áp có độ nhạy cao sẽ so sánh áp suất hai bên. Nếu sản phẩm bị rò rỉ, chênh lệch áp suất xuất hiện và thiết bị dùng giá trị này để xác định lượng rò có vượt giới hạn hay không.

Đặc điểm của kiểm tra áp suất chênh lệch

Mẫu chuẩn và sản phẩm được đặt trong cùng điều kiện môi trường: cùng nhiệt độ, độ rung và dao động nguồn khí. Các tác động bên ngoài ảnh hưởng đồng thời lên cả hai phía nên được triệt tiêu đáng kể khi lấy hiệu số; tín hiệu còn lại chủ yếu phản ánh sự rò rỉ.

Nhờ đó, độ chính xác có thể đạt khoảng 0,1 Pa hoặc cao hơn. Đổi lại, hệ thống cần thêm mẫu chuẩn, một nhánh khí và cảm biến chênh áp chính xác cao nên chi phí thiết bị và độ phức tạp khi hiệu chỉnh đều tăng. Việc chế tạo, quản lý mẫu chuẩn cũng phát sinh thêm công việc, đặc biệt khi dây chuyền thường xuyên thay đổi quy cách sản phẩm.

3. Sự khác nhau giữa kiểm tra áp suất trực tiếp và áp suất chênh lệch

Cần lưu ý rằng phương pháp chênh áp không tự động loại bỏ mọi nhiễu. Nếu sản phẩm và mẫu chuẩn khác nhau quá nhiều về vật liệu, thể tích, nhiệt độ hoặc đặc tính biến dạng, kết quả vẫn có thể dao động.

4. Khi nào nên dùng phương pháp áp suất trực tiếp?

1. Lượng rò cho phép của sản phẩm tương đối lớn
   Nếu chỉ cần xác định sản phẩm có rò rỉ rõ rệt hay không, phương pháp áp suất trực tiếp thường đã đáp ứng yêu cầu.
2. Áp suất kiểm tra cao hoặc tín hiệu giảm áp rõ ràng
   Khi rò rỉ tạo ra thay đổi áp suất rõ trong thời gian quy định, không cần tăng độ phức tạp của hệ thống chỉ để đạt độ nhạy cao hơn.
3. Nhiều loại sản phẩm và thường xuyên đổi mẫu
   Phương pháp này thường không cần mẫu chuẩn tương ứng cho từng sản phẩm nên phù hợp hơn với dây chuyền đa chủng loại.
4. Ưu tiên chi phí và sự thuận tiện khi bảo trì
   Nếu yêu cầu kiểm tra không quá khắt khe, áp suất trực tiếp giúp giảm đầu tư thiết bị và chi phí bảo trì sau này.

Ứng dụng phổ biến gồm vỏ sản phẩm điện tử, đầu nối, đường ống và chi tiết kim loại đúc, cũng như các bộ phận có tiêu chuẩn rò rỉ tương đối rộng.

5. Khi nào nên dùng phương pháp áp suất chênh lệch?

1. Cần phát hiện rò rỉ cực nhỏ
   Khi lượng rò cho phép nhỏ và thay đổi áp suất của phương pháp trực tiếp không đủ rõ, phương pháp chênh áp thường dễ bắt được biến đổi nhỏ hơn.
2. Yêu cầu cao về độ lặp lại
   Dây chuyền tự động cần phân biệt ổn định sản phẩm đạt và không đạt. Phương pháp chênh áp giảm tác động của một số yếu tố môi trường chung, nhờ đó cải thiện độ lặp lại.
3. Sản phẩm có thể tích nhỏ
   Với chip nhỏ và linh kiện chính xác, ngay cả rò rỉ rất nhỏ cũng có thể tạo tín hiệu chênh áp tương đối rõ.
4. Quy cách sản phẩm ổn định và có thể trang bị mẫu chuẩn
   Phương pháp chênh áp cần phía tham chiếu ổn định, đáng tin cậy nên phù hợp với sản phẩm có quy cách đồng nhất.

Phương pháp này thường được dùng cho thiết bị y tế, bộ pin năng lượng mới và vòng bi ô tô, cùng các sản phẩm yêu cầu độ chính xác kiểm tra cao.

6. Kết luận

Kiểm tra áp suất trực tiếp có kết cấu đơn giản, phạm vi ứng dụng rộng và chi phí tương đối thấp; kiểm tra áp suất chênh lệch có độ nhạy cao hơn, phù hợp hơn với rò rỉ cực nhỏ và yêu cầu kiểm tra có độ nhất quán cao.

Việc lựa chọn cần được cân nhắc tổng hợp dựa trên kết cấu sản phẩm, áp suất kiểm tra, lượng rò cho phép, nhịp độ sản xuất và ngân sách. Cách đáng tin cậy nhất là xác định rõ tiêu chuẩn kiểm tra trước, sau đó thử mẫu để chốt phương pháp và thông số quy trình.