เครื่องทดสอบการรั่วซึมสามารถตรวจหารอยรั่วแบบสุญญากาศได้หรือไม่? หลักการทดสอบแรงดันลบและการประยุกต์ใช้งาน

เมื่อพูดถึงเครื่องทดสอบการรั่วซึม หลายคนมักนึกถึงการเติมอากาศอัดเข้าไปภายในผลิตภัณฑ์ก่อน จากนั้นตรวจสอบว่าผลิตภัณฑ์มีการรั่วหรือไม่โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน แต่ในความเป็นจริง นอกจากวิธีทดสอบแรงดันบวกที่ใช้กันทั่วไปแล้ว เครื่องทดสอบการรั่วซึมยังสามารถใช้วิธีดูดสุญญากาศด้วยแรงดันลบเพื่อทำการตรวจหารอยรั่วแบบสุญญากาศได้อีกด้วย

สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ไม่เหมาะกับการรับแรงดันบวก หรือผลิตภัณฑ์ที่ทำงานอยู่ภายใต้สภาวะแรงดันลบในระหว่างการใช้งานจริง การทดสอบด้วยแรงดันลบมักจะสอดคล้องกับสภาวะการใช้งานจริงมากกว่า

1. การทดสอบการรั่วซึมด้วยการดูดสุญญากาศและแรงดันลบคืออะไร?

การทดสอบด้วยการดูดสุญญากาศและแรงดันลบ หมายถึงการที่เครื่องทดสอบการรั่วซึมใช้เครื่องกำเนิดสุญญากาศหรือปั๊มสุญญากาศเพื่อดูดอากาศออกจากภายในผลิตภัณฑ์ที่ทดสอบหรือช่องทดสอบที่ปิดผนึกจนถึงค่าความดันลบที่กำหนด จากนั้นจึงปิดวงจรการทดสอบและตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของแรงดันภายในช่วงเวลาที่กำหนด เพื่อพิจารณาว่าผลิตภัณฑ์มีการรั่วซึมหรือไม่จากการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน

หากผลิตภัณฑ์มีการปิดผนึกที่ดี ระดับสุญญากาศในวงจรทดสอบควรคงที่ในระดับที่เหมาะสมระหว่างขั้นตอนการตรวจสอบ แต่หากผลิตภัณฑ์มีรูรั่ว อากาศภายนอกจะไหลเข้าสู่ภายในผลิตภัณฑ์ผ่านจุดรั่ว ทำให้แรงดันลบค่อย ๆ ลดลงและค่าความดันเพิ่มสูงขึ้น เมื่อค่าการเปลี่ยนแปลงของแรงดันเกินมาตรฐานที่กำหนด เครื่องจะตัดสินว่าผลิตภัณฑ์ไม่ผ่านการทดสอบ

2. หลักการพื้นฐานของการตรวจหารอยรั่วแบบสุญญากาศด้วยเครื่องทดสอบการรั่วซึม

การทดสอบด้วยแรงดันลบใช้การเปลี่ยนแปลงของแรงดันภายในพื้นที่ปิดสนิทเป็นหลักในการตัดสินผล เมื่อเริ่มการทดสอบ เครื่องจะดูดอากาศภายในผลิตภัณฑ์จนถึงค่าความดันลบที่กำหนด จากนั้นเข้าสู่ขั้นตอนการปรับเสถียรภาพและการตรวจสอบ พร้อมเก็บข้อมูลการเปลี่ยนแปลงของแรงดันภายในผลิตภัณฑ์

โดยทั่วไปสามารถใช้สูตร “ค่าการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน = แรงดันเมื่อสิ้นสุดการทดสอบ - แรงดันเมื่อเริ่มการทดสอบ”

เมื่อปริมาตรการทดสอบ ระยะเวลาการตรวจสอบ และสภาพแวดล้อมมีความคงที่ในระดับหนึ่ง ยิ่งแรงดันเพิ่มกลับเร็วเท่าใด ก็แสดงว่าผลิตภัณฑ์มีระดับการรั่วซึมมากขึ้นเท่านั้น เครื่องทดสอบการรั่วซึมสามารถกำหนดขีดจำกัดแรงดัน ค่าการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน หรือมาตรฐานอัตราการรั่วซึมที่ตั้งไว้ล่วงหน้า เพื่อแสดงผลว่าผลิตภัณฑ์ผ่านหรือไม่ผ่านการทดสอบโดยอัตโนมัติ

อุปกรณ์ความแม่นยำสูงบางรุ่นยังสามารถใช้ปริมาตรการทดสอบ ระยะเวลาการตรวจสอบ และการเปลี่ยนแปลงของแรงดันร่วมกับอัลกอริทึม เพื่อคำนวณปริมาณการรั่วซึมที่สอดคล้องกัน ทำให้ผลการตรวจสอบสามารถเข้าใจและประเมินได้ง่ายยิ่งขึ้น

3. ผลิตภัณฑ์ประเภทใดเหมาะกับการทดสอบด้วยแรงดันลบ?

การทดสอบการรั่วซึมด้วยการดูดสุญญากาศและแรงดันลบเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์หลายประเภทที่มีข้อกำหนดด้านการปิดผนึก เช่น ชิ้นส่วนของเครื่องดูดฝุ่น ซึ่งมีสภาพการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการดูดอากาศ การใช้การทดสอบด้วยแรงดันลบจึงสามารถจำลองสภาวะการใช้งานจริงได้ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์บางประเภทมีข้อกำหนดด้านการปิดผนึกที่สูง และจำเป็นต้องตรวจสอบทั้งแรงดันบวกและแรงดันลบ เช่น ชิ้นส่วนเครื่องยนต์รถยนต์ ซึ่งในกรณีนี้มีการใช้การทดสอบทั้งแรงดันบวกและแรงดันลบกับชิ้นส่วนเครื่องยนต์

รูปที่ 3: ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่ต้องผ่านการทดสอบทั้งแรงดันบวกและแรงดันลบ

สำหรับชิ้นส่วนผนังบาง ผลิตภัณฑ์ที่เสียรูปได้ง่าย หรือชิ้นงานที่ไม่สามารถรับแรงดันบวกสูงได้ การทดสอบด้วยแรงดันลบสามารถลดความเสี่ยงที่ผลิตภัณฑ์จะพองตัว เสียรูป หรือได้รับความเสียหายได้

4. ประเด็นสำคัญที่ควรคำนึงถึงในการทดสอบด้วยแรงดันลบ

การตรวจหารอยรั่วแบบสุญญากาศไม่ได้หมายความว่ายิ่งใช้แรงดันลบสูงหรือใช้เวลาทดสอบนานเท่าใดก็ยิ่งดีพารามิเตอร์การทดสอบควรกำหนดโดยพิจารณาร่วมกันจากโครงสร้างผลิตภัณฑ์ ปริมาตรภายใน คุณสมบัติของวัสดุ มาตรฐานการรั่วซึมที่ยอมรับได้ และจังหวะการผลิต

สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความยืดหยุ่นหรือเสียรูปได้ง่าย การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของผลิตภัณฑ์อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันและส่งผลต่อผลการทดสอบ ผลิตภัณฑ์ประเภทนี้โดยทั่วไปจำเป็นต้องปรับปรุงโครงสร้างของฟิกซ์เจอร์สำหรับรองรับและจำกัดตำแหน่ง พร้อมทั้งกำหนดแรงดันดูดสุญญากาศและเวลาปรับเสถียรภาพที่เหมาะสมผ่านการทดสอบกับตัวอย่างจริง

5. ควรเลือกการทดสอบแรงดันบวกหรือแรงดันลบอย่างไร?

การทดสอบแรงดันบวกเป็นการใช้แรงดันจากภายในผลิตภัณฑ์ออกไปด้านนอก เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องรับแรงดันภายในระหว่างการทำงานตามปกติ ส่วนการทดสอบแรงดันลบคือการดูดอากาศออกจากภายในผลิตภัณฑ์จนเกิดแรงดันลบ โดยหลักจะตรวจสอบว่าอากาศภายนอกสามารถเข้าสู่ภายในผลิตภัณฑ์ได้หรือไม่ จึงเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ทำงานภายใต้สุญญากาศ ชิ้นส่วนผนังบาง และผลิตภัณฑ์ที่ไม่เหมาะกับการรับแรงดันบวก

ทั้งสองวิธีไม่มีวิธีใดที่ดีกว่าอย่างเด็ดขาด และไม่จำเป็นต้องเลือกเพียงวิธีใดวิธีหนึ่ง เพราะสามารถใช้ทั้งสองวิธีร่วมกันได้ สิ่งสำคัญคือวิธีการทดสอบควรสอดคล้องกับทิศทางการรั่วซึมจริงและสภาวะการใช้งานของผลิตภัณฑ์ให้มากที่สุด สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างซับซ้อนหรือมีข้อกำหนดในการตรวจสอบสูง สามารถทดสอบเปรียบเทียบโดยใช้ตัวอย่างที่ผ่านเกณฑ์ ตัวอย่างที่มีการรั่ว และรูรั่วมาตรฐาน เพื่อกำหนดวิธีการทดสอบที่เหมาะสม

6. สรุป

เครื่องทดสอบการรั่วซึมไม่เพียงสามารถใช้สำหรับการตรวจหารอยรั่วด้วยแรงดันบวกเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้วิธีดูดสุญญากาศด้วยแรงดันลบเพื่อทำการตรวจหารอยรั่วแบบสุญญากาศได้อีกด้วย หลักสำคัญคือการสร้างสภาวะแรงดันลบที่มีความเสถียร และตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของแรงดันหรือการเปลี่ยนแปลงของปริมาณการรั่วซึมภายในช่วงเวลาที่กำหนด

ในการใช้งานจริง จำเป็นต้องออกแบบพารามิเตอร์การทดสอบและฟิกซ์เจอร์ซีลให้เหมาะสมกับโครงสร้างผลิตภัณฑ์ ปริมาตรการทดสอบ ค่าการรั่วซึมที่ยอมรับได้ และจังหวะการผลิต เมื่อวิธีการทดสอบ ช่วงการวัดของเครื่องมือ และโครงสร้างของฟิกซ์เจอร์มีความเหมาะสมและสอดคล้องกัน จึงจะสามารถให้ผลการทดสอบที่มีเสถียรภาพ เชื่อถือได้ และสามารถทำซ้ำได้