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Hintergrundinformationen
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Einflüsse auf das
Messergebnis
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Es wurde bereits erwähnt,
dass beim automatischen Lecktesten mit Luft die entweichende Luft nicht unmittelbar gemessen werden kann sondern nur deren Auswirkung auf den Druck im Prüfvolumen. Nach dem Gasgesetz haben jedoch - außer einer Undichtheit - auch Temperatur- und Volumenveränderungen Auswirkungen auf den Druck im Prüfvolumen. Zur Durchführung einer präzisen Dichtheitsprüfung
muss also sichergestellt sein, dass die gemessene Veränderung ausschließlich auf das Konto eines Lecks geht.
1. Die
Messgenauigkeit kann durch folgende Einflüsse beeinträchtigt werden
1.1 Temperatureinfluss
Die Prüflufttemperatur darf sich während der
Messphase nicht verändern, bzw. es müssen sich eventuelle Temperaturveränderungen bei jedem
Messvorgang präzise wiederholen. Um diese Forderung einhalten zu können, müssen alle an der Prüfung beteiligten Komponenten, nämlich Prüfling, Prüfluft und Abdichtvorrichtung, dieselbe Temperatur bzw. bei jeder Messung einen immer gleichen Temperaturunterschied haben. Das kann unter üblichen Fertigungsbedingungen nur annäherungsweise erreicht werden.
Es gibt inzwischen serienerprobte Verfahren, den
Temperatureinfluss zu kompensieren (JW FROEHLICH Patent
Nr. DBP DE 3106981 C2). Die Notwendigkeit dazu hängt vom Verhältnis der
Messsignaländerung durch die zugelassene Leckrate zur Messsignaländerung
durch den Temperatureinfluss ab.
1.2 Volumenänderung
Auch das Prüfvolumen darf sich während der
Messphase nicht verändern. Eine Vergrößerung - z.B. verursacht durch die Prüfdruckbeaufschlagung - täuscht ein Leck vor, während eine Verkleinerung - z.B. verursacht durch die Andrückkräfte der Abdichtstempel - ein evtl. vorhandenes Leck kompensiert. Um ein "Atmen" der Abdichtelemente zu vermeiden, sollten die Abdichtgummis und die Abdichtkräfte so bemessen sein,
dass im abgedichteten Zustand Metallkontakt zwischen Abdichtelement und Werkstück besteht. Da beim Lecktesten nach der Druckmeßmethode die Größe des Prüfvolumens in die Leckratenermittlung eingeht, wirken sich die Toleranzen des Prüfvolumens als
Messfehler aus.
1.3 Wiederholbarkeit des Lecktestgerätes
Die Qualität von Lecktestgeräten für den Produktionsbetrieb wird nicht in erster Linie durch deren absolute Genauigkeit sondern vielmehr durch die Wiederholbarkeit bestimmt. Die Wiederholbarkeit eines Lecktestgerätes setzt sich aus den Toleranzen verschiedener Komponenten zusammen wie:
Messwertaufnehmer, Messelektronik, Ventile, Schläuche und Prüfdruck-Reguliereinrichtung.
Typische
Wiederbarkeitswerte korrekt eingestellter Lecktestgeräte:
Absolutdruck- bzw. Relativdruck-Lecktestgeräte 1 - 10 Pa (abhängig vom Prüfdruck)
Differenzdruck-Lecktestgeräte 1 Pa
1.4 Kalibrierung
Die Genauigkeit der Leckmessung ist natürlich auch abhängig von der Genauigkeit der Lecksimulierungseinrichtung, mit der das Meßsystem kalibriert wurde. Häufig wird zur Lecksimulierung eine im Lecktestgerät eingebaute einstellbare Drossel mit einem
Schwebekörper-Durchflussmesser (Flowmeter) verwendet. Diese Lecksimuliermethode ist zwar einfach in der Anwendung, die Genauigkeit der Flowmeter beträgt jedoch nur 3 %
v.E., zudem ist der Schwebekörper manchmal schlecht zu erkennen, und die Ablesegenauigkeit ist gering.
Zur korrekten Kalibrierung des Prüfsystems wird in die Abdichtvorrichtung ein Meisterteil (dichtes Werkstück) eingelegt und unter Serienbedingungen das zulässige Leck simuliert. Das geschieht mit einer Drossel, die an einer Abzweigung der Zuluftleitung zum Werkstück angeschlossen wird. Die Drossel
muss auf die zugelassene Leckrate kalibriert sein. Es gibt fest eingestellte Kalibrierlecks sowie einstellbare Präzisionsdrosseln, die auf eine Leckrate ab ca. 0,1 cm³/min eingestellt werden können. Die aus der Drossel austretende Luft wird mit einem geeichten Kalibrator mit einer Auflösung von 0,01 Norm cm³/min gemessen.
2. Das Lecktestgerät kann eine Undichtheit nicht differenzieren
2. 1 Undichte Abdichtstellen
Das
Messelement eines Lecktestgerätes kann nicht unterscheiden, ob die Undichtheit von einer porösen Stelle des Werkstückes oder von Undichtheiten der Abdichtungen herrührt. Bei hintereinander folgenden
Ausschussmeldungen kann lediglich angenommen werden, dass die Ursache in einem verschlissenen Abdichtgummi bzw. in einer undichten Stelle im Prüfsystem liegt.
2.2 Summenleck
Beim automatischen Lecktesten wird das Summenleck eines Werkstückes mit dessen Abdichtstellen gemessen (Integralmessung). Dabei kann es sein,
dass mehrere Einzelleckstellen mit jeweils einer noch unterhalb der zulässigen Grenze liegenden Leckrate zusammen den Grenzwert überschreiten, und das Werkstück somit fälschlicherweise als AUSSCHUSS klassifiziert wird. Bei der Festlegung der zulässigen Leckrate
muss jedoch der ungünstigste Fall eines Einzellecks angenommen werden.
2.3 Feuchtigkeit an der Oberfläche der Prüfkammer
Durch Feuchtigkeit an der Oberfläche kann eine Undichtheit verschlossen werden. Diese ist dann zum Zeitpunkt der Dichtheitsprüfung nicht feststellbar. Im späteren Betriebszustand kann sie jedoch wieder als Undichtheit in Erscheinung treten. Versuche an einem
Grauguss-Zylinderblock haben gezeigt, dass Luftlecks am trockenen Werkstück von bis zu 80 cm³/min im benetzten Zustand (Bohremulsion) nicht mehr erkennbar waren. Selbst eine dem Lecktest vorausgegangene Hochdruckphase konnte diese undichte Stelle nicht
freiblasen. Daher sind für die Dichtheitsprüfung trockene Werkstücke erforderlich.
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