一种固定端连接器密封性能快速检测方法

(泰州市航宇电器有限公司，江苏泰州)

1　引言

密封性能是很多固定端连接器的一个主要性能参数，尤其对于军用连接器有密封性能要求的型号系列繁多。为避免连接器所安装的设备由于连接器漏水而导致设备的损坏，对于固定端连接器密封性能检测的准确性尤为重要。由于军用连接器种类繁多但批次用量不大的现状影响军用连接器的密封检测工作效率对生产交付影响较大。本文所研究的方法是设计一种可快速换模的气动工装来提升小批量军品的密封性能检测效率和准确性。

2　现有检测方式分析

2.1　氦质谱检漏仪检测

氦质谱检漏仪是一种常见的气密性检测设备，是采用吸出产品一端的空气达到负压状态后从产品另一端喷氦气，通过检测负压端氦气的浓度来判别是否漏气。该种检测方式的缺点是设备抽真空过程较慢且越大的产品效率越低，机器提供的负压压力有限无法提供大压力状态下的检测。

2.2　箱体加压检测

这种检测方法主要用在连接器的使用方在产品装机前的检测。采用模拟机柜、箱体的结构将固定端连接器安装到箱体上后对箱体内增加气压，再向连接器朝上的一端注水通过观察是否有气泡冒出来辨别产品是否漏气。这种方法仅适用于规格型号较少的情况，对于型号繁多规格不一的情况所需制造的模拟箱体数量巨大且占空间巨大。

2.3　深水检测

深水检测方式为将产品的一端与密封的工装或产品对接使其形成一个封闭腔，预先在封闭腔内放入吸水试纸，再将产品放入所需压强的深水中静置一段时间后取出观察试纸是否有吸水现象。该种方法所需深水环境极为不便，且浸水时间较长不适合作为批量100%检验，仅能做周期或模拟实验。

2.4　单体工装加压注水检测

该种方式为箱体加压检测的简化形式，即加工一个可与产品对接的罩式工装(见图1)将工装与产品对接后在工装尾部加高压气体，再通过对产品的另一端注水观测是否有气泡冒出。这种方式需要人将产品依次与工装对接固定，以方法兰固定端连接器为例需要旋紧4根螺钉来固定生产效率极低。同时这种方式反复安装拆卸对工装磨损较大需要经常更换。

图1　罩式工装

2.5　气密性检测仪检测

气密性检测仪是通过对产品的一端施加高压空气，达到指定气压后停止加压依靠设备检测规定时间内的气压降来判别产品是否漏气。由于这种设备灵敏度较高因此对检测工装的要求也较高，很容易受工装自身的精密性不足的影响而误判。且该种设备在同时检测多个产品时如有不良品是无法辨别哪一个为不良品的。

2.6　气动模架防水检测

这种检测方式可在载具上安放多个产品然后采用汽缸夹紧通高压空气。模架的另一端将产品浸入水内通过观察哪只产品底端有气泡漏测可辨别为产品漏气。如图2所示

图2　气泡漏测示意图

这种方式采用了气动夹紧代替了人工安装锁紧螺钉锁紧，并可批量生产效率较高且大幅降低了劳动强度。但该种方法是用的是专用模具通用性差，模具切换困难多用于大批量产品的检验。且当多只产品漏气时水泡翻滚难以确认哪只漏气，当产品漏气较轻时由于产品是竖直插入水中的气泡会隐藏在壳体的空腔内不会溢出，隐藏该种方式检测精度有限。

3　高效测试方法研究

3.1　目标定位

经过原生产检测模式的分析确定了改进的目标定位。新的检测方式要确保检测精度，在产品有微量漏气时能够灵敏的识别并且准确判断漏气的产品。为了降低劳动强度提升效率新的检测方式同样要采用气动夹紧且可多只同时检测。为了适应多批次多规格产品的检测，新的检测方式要有较好的通用性，要能兼容各种不同结构的产品。

3.2　新结构的提出

针对现阶段生产情况所提出的需求拟定了如下图3所示的检测工装。

图3　检测工装

新工装中汽缸结构为产品夹紧的动力源，上模为高压空气的接口结构，密封圈在上模下压后可实现上模与下模直接的紧密连接。产品装入集气壳后被中模压紧通气，如产品漏气其泄漏的气体将进入集气壳，集气壳内气体增加后便会从连接管路通过排气嘴排除。排气嘴放入水中后可根据不同的排气嘴吐出气泡情况判别哪一个产品漏气。

3.3　泄漏率的计算

由于绝大多数不良产品漏气量较小，因此从气管内可以排出的气泡的压强约等于所处水深的水的压强。现拟定排气嘴所处水深为1cm则相应位置的水压为： P=ρgh=1×103Kg/m3×10N/Kg×0.01m=100Pa。

按照产品泄漏率不允许大于0.01Pa·cm3/s来计算则漏气速率不得大于V/s：V/s=0.01Pa·cm3/s÷100Pa=1×10-4cm/s

这里设计排气嘴的出口孔径为1mm，则理论上每排除一个气泡的体积为V1：V1=(3/4)πr3=(3/4)×3.14×0.053cm3=2.9×10-4cm

则可得出实际测试过程中以冒泡频率不超过3s一个为判断产品是否合格的依据。同时也可通过冒泡频率的不同来检测其它不同的泄漏率要求。

4　快速换模机构

4.1　中模快速换模

如图3所示中模为与产品加压端配合结构，其配合孔须按产品实际大小来设计，因此在不同产品切换时需要进行模具的快速切换。为解决此问题在设计中将中模的两侧留有两个1/4圆弧结构，通过两边的圆弧结构与圆柱导轨配合来滑动定位的，因此换模时仅需将中模水平插入即可，如图4所示。

图4　换模示意图

4.2　集气壳快速更换

集气壳为接收产品漏出气体的机构，与产品出气端相连并将泄漏气体通过导气管及排气嘴排出。在设计中集气壳与模架间为活动配合，更换时可直接将其从模架上预留的排孔中拿出后将所需规格的集气壳放入孔中即可。

5　检测准确性及经济效益分析

5.1　检测准确性

2.2、2.3、2.4、2.6所描述的检测方式均只能判断是否密封无法判别漏气量大小，而本文所研究的新型检验方式可通过简单的计算得出产品的具体泄漏率，且可方便的同时观测多个产品检测情况不会相互影响检测结果的准确性。

5.2　经济效益分析

本文所述的新型检验方法采用半自动控制夹紧代替人工螺钉锁紧，且可同时检测多只产品，相比2.1、2.2、2.3、2.4所述方式检测效率至少可提升5倍以上。该种方法可有效的降低人的劳动强度，大幅提升检测效率。

6　结语

本文通过对现有的集中对连接器密封性能进行检测的方法进行分析，得出现有检测方法无法满足高效率、高精度的检测多批次小批量军品的需求。并针对其不足提出一种新型的检测方法来提升检测效率和检测精度。通过对新检测方式所使用的工艺装备的结构分析及理论计算得出其可满足预期效果。且通过实物加工生产验证该种方法已经得到了实际应用，其效果符合理论分析计算所得结果。

参考文献：

[1]GJB-1217A-2009.

[2]GJB-599A-93.