Messtechnik Helium-Dichtheitsprüfung und -Lecktests

Dichtheitsprüfungen und Leckortungen mit dem Edelgas Helium haben sich in vielen Produktionslinien etabliert. Die Konzeption solcher Prüfeinrichtungen ist stark applikationsabhängig und erfordert vor allem beim Abdichten der Prüflinge und Prüfkammern großes Know-how. MARPOSS bietet über 25 Jahre Erfahrung auf diesem Sektor.

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Neben Dichtheitsprüfungen mit Luft über Druckabfall oder im Wasserbad werden immer häufiger Prüfmethoden mit dem Edelgas Helium oder teilweise auch mit Wasserstoff eingesetzt. Solche Verfahren haben den Vorteil, dass sie automatisierbar sind und im Vergleich zum Wasserbad keine nassen Bauteile hinterlassen. Außerdem bieten sie eine wesentlich höhere Empfindlichkeit, mit der sich selbst kleinste Lecks aufspüren lassen.

Während Wasserstoff in einem nicht explosiven Gemisch mit Stickstoff eingesetzt wird und dadurch relativ lange Detektionszeiten entstehen, bietet das ungiftige und nicht brennbare Helium (He) mit einem ausreichend geringen Atomradius von 128 pm die Möglichkeit, hohe Konzentrationen in den Prüfling einzuführen und schnell Ergebnisse zu erzielen. Das macht diese Prüfmethode zur bevorzugten, wirtschaftlichen Lösung, die von Automobilherstellern und der Automobilzulieferindustrie bei der Fertigung zahlreicher Bauteile Verwendung findet.

Vollautomatische kundenspezifische Helium-Dichtheitsprüf- und -Lecktest-Anlagen

Typische Prüflinge sind Common-Rail-Einspritzsysteme, Öl- und Kühlkreisläufe an Zylinderblöcken und Zylinderköpfen, Getriebe-, Differenzial-, Kurbelwellen-, Nockenwellen- oder Lenkgetriebegehäuse sowie andere Komponenten mit hohen Anforderungen in Bezug auf ihre Dichtheit.

Vollautomatische kundenspezifische Helium-Dichtheitsprüf- und -Lecktest-Anlagen mit hoher Empfindlichkeit wie sie MARPOSS anbietet, dienen zur integralen Dichtheitsprüfung sowie zur Leckortung in der Fertigung. Sie erlauben die Qualifizierbarkeit von Leckagen und gewährleisten höchstmögliche Wiederholbarkeit der Messungen.

Integriert im Fertigungsprozess lassen sich Produktions- und Montagefehler frühzeitig erkennen, was die Qualität des Produktes sicherstellt und die Ausbeute im Produktionsprozess erhöht.

Intergrale Prüfung und Schnüffeltests

Leckortungen beziehungsweise Dichtheitsprüfungen mit Helium werden je nach Anforderung in zwei unterschiedlichen Verfahren, in der Vakuumkammer oder als so genannte Schnüffeltests realisiert. Dabei sind jeweils Grenzleckraten von bis zu 5x10-4 cm3/sek detektierbar.

Die Anlagen sind flexibel, vollautomatisch und für Prüfdrücke von 5 bis 20 bar ausgelegt. Beim Verfahren mit Vakuumkammer spricht MARPOSS von integraler Prüfung. Sie eignet sich besonders für kleinere Bauteile und wird eingesetzt, wenn an komplexen oder bereits vormontierten Werkstücken einzelne mögliche Leckagezonen beispielsweise bestimmte Verschraubungen an Zylinderköpfen, mit einem Schnüffelfinger nicht oder nur unzureichend erreichbar sind.

Schnüffeltests hingegen erlauben eine gezielte Ortung von Leckagen mit höchster Empfindlichkeit. Hierzu werden die Schnüffelsonden mit einem Roboter-Handling gezielt an die verschiedenen Prüfpunkte zugestellt. Alternativ zum herkömmlichen Schnüffelfinger hat MARPOSS eine Schnüffelkappe entwickelt, die sich über die Verschraubungen stülpen lässt und somit mögliche He-Verwehungen durch Zugluft verhindert. Außerdem muss sie nicht wie ein Finger um die Verschraubung herum geführt werden was den Prüfprozess insgesamt nicht nur genauer macht, sondern auch erheblich beschleunigt.

Realisierung kundenspezifischer Anlagen

Um noch geringste Grenzleckraten detektieren zu können ist es erforderlich, dass die Prüfkreisläufe in den Prüflingen optimal abgedichtet sind. Hier entscheiden die verwendeten Komponenten und Materialien ebenso wie die Art des Testaufbaus. Im Verlauf jahrzehntelanger Erfahrung sind bei Trace diverse patentierte Lösungen entstanden, die zum Erfolg bei der Realisierung kundenspezifischer Anlagen maßgeblich beitragen.

In jedem Fall erfolgt mittels Vorversuchen immer eine Leistungsanalyse in der unter anderem Leckraten simuliert, zulässige Sensorabstände und Prüfgeschwindigkeiten ermittelt sowie minimale Taktfrequenzen ausgelotet werden.

Mit umfangreichem Anwendungs-Know-how gelingt es MARPOSS anspruchsvollste Aufgaben, wie etwa die Leckortung an Common-Rail-Einspritzsystemen, zu lösen. Zur rein verfahrenstechnischen Seite gehört ein jeweils wirtschaftliches Anlagenkonzept zur Realisierung vorgegebener Zykluszeiten.

Ein kurzes Fazit

Dichtheitsprüfungen und Leckortungen mit Helium, als Methode zur Qualitätsüberwachung, ermöglichen in Form voll- oder teilautomatisierter Anlagen von MARPOSS, 100%-Prüfungen an verschiedenster Stelle im Wertschöpfungsprozess. Es werden nicht nur Poren oder Risse im Werkstück erkannt, sondern auch Bearbeitungsfehler oder falsche Montage von Komponenten und defekte Dichtungen. Fehler können bereits vor der Endkontrolle erkannt und abgestellt werden.

Dipl. Phys. E. Woelki, Produktmanager für Dichtheitsprüfung bei MARPOSS GmbH in Weinstadt

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