Классы (нормы) герметичности с 2011 г. рекомендации по назначению классов герметичности. для запорной, обратной, предохранительной и регулирующей трубопроводной арматуры арматуры по гост 54808-2011

Проверка герметичности систем и двигателя

Первичная проверка системы охлаждения двигателя на герметичность может проводиться при помощи визуального осмотра

Во-первых, нужно обратить внимание на уровень охлаждающей жидкости в расширительном бачке

Эта процедура должна входить в ежедневный осмотр автомобиля каждым водителем перед выездом из гаража или со стоянки. Во-вторых, следует внимательно осматривать двигатель снаружи для выявления потеков жидкости и масла через микроскопические трещины. Ну и соединения всех трубопроводов системы также нужно осматривать регулярно.

Более тщательный способ заключается в следующем. В систему охлаждения наливают максимально возможный объем воды. После этого поршень первого цилиндра нужно установить в верхнюю мертвую точку на такте сжатия. Далее, через отверстие вывернутой форсунки подается сжатый воздух (давление 0.5 МПа) и наблюдают за изменением уровня воды в расширительном бачке радиатора.

Проверка топливной системы на герметичность. Проверка герметичности топливной системы начинается с осмотра всех топливопроводов, мест их соединений, внешнего осмотра топливного бака, карбюратора (если он есть), топливного насоса – одни словом, всех узлов системы. После этого можно приступить к более тщательной проверке. Ее необходимо выполнять после каждого ремонта системы, замены фильтров.

Один из самых эффективных способов проверки заключается в использовании специального топливного манометра. Из-за стоимости прибора он редко используется в гараже, чаще в автосервисах. Чаще всего прибор подсоединяется (при помощи переходников) своим выходом к топливной рампе, а на входе соединяется с топливным шлангом. Далее включается зажигание. При этом на манометре устанавливается определенное давление, которое не должно опускаться.

Следующий этап – замерить давление при работающем двигателе. Оно должно быть постоянным и сохраниться после выключения мотора. Величина рабочего давления для разных двигателей может быть разной. Если давление падает, то нужно искать места утечек. Их поиск, как и проверка герметичности двигателя, может проводиться дымогенератором.

Проверка герметичности блока и головки блока цилиндров

Перед проверкой блок необходимо очистить от грязи, а еще лучше вымыть. Первый и самый простой этап заключается в визуальном осмотре, как и с другими системами, о чем было написано выше. Более тщательно блок и головка блока проверяются по раздельности. То есть, головку требуется снять.

Проверка плотности прилегания клапанов знакома каждому, кто ремонтировал мотор своими руками. Заключается она в том, что ГБЦ переворачивается и устанавливается на ровную поверхность. Далее в камеры сгорания наливается керосин (можно и бензин). Его уровень не должен уменьшаться в течение 2-24 часов. Также можно провести опрессовку блока и ГБЦ.

Герметичность самой головки проверяется так. Головка переворачивается и устанавливается на ровную поверхность. В рубашку охлаждения заливается керосин. Если с герметичностью все в порядке, то никаких протечек быть не должно.

Блок цилиндров на наличие трещин в корпусе проверяется примерно так же. Заглушаются отверстия рубашки охлаждения и она заполняется водой под давление 3 кг на квадратный см. Вода не должна уходить в течение хотя бы нескольких минут. Однако не все трещины могут быть выявлены этим способом. Целостность стенок масляных каналов лучше проверить сжатым воздухом.

Проверка герметичности блока и головки сжатым воздухом может производиться и без разборки мотора. Для этого прибор, именуемый пневмотестром, подсоединяется поочередно к каждому цилиндру через отверстие для свечи. При этом поршень цилиндра необходимо выставить в верхнюю мертвую точку. Утечка воздуха через клапаны или в картер двигателя будет определяться не только по показаниям манометра, но также по звуку.

Еще в рамках данной статьи добавим, что проверять нужно также герметичность тормозной системы. Первый и самый доступный способ проверки – визуальный осмотр. При малейших неполадках в тормозах (о них упоминалось выше), водитель обязан проверить бачок с тормозной жидкостью, осмотреть колеса со стороны днища машины – нет ли на них потеков тормозной жидкости.

Также герметичность всех мест соединения трубопроводов этой системы можно проверить при помощи мыльного раствора. Устранить неисправности можно самостоятельно либо обратившись в автосервис.

Диагностирование системы охлаждения двигателя

Общее диагностирование технического состояния системы охлаждения заключается в определении ее герметичности и теплового баланса.

Заключение о герметичности системы делают, визуально убедившись в отсутствии утечки ОЖ при работающем и неработающем двигателе, а также по скорости убывания жидкости из расширительного бачка в процессе эксплуатации автомобиля.

О тепловом балансе системы судят по времени прогрева двигателя и поддержанию его номинальной рабочей температуры при нормальной нагрузке. Проверку производят с помощью указателя температуры охлаждающей жидкости.

Работа системы охлаждения считается удовлетворительной, если температура двигателя удерживается в пределах 85…95 °С при движении нагруженного автомобиля со скоростью около 90 км/ч.

Проверить общее состояние системы охлаждения и найти конкретные места утечки ОЖ можно при подаче воздуха под небольшим давлением в систему охлаждения.

Для проверки герметичности системы охлаждения можно использовать воздушную сеть (рис. 1, а), а в случае ее отсутствия, воздушный насос (рис. 1, б), которые подсоединяют к пробке расширительного бачка или радиатора.

С помощью редуктора или насоса поднимают давление до величины давления открытия пробки расширительного бачка (0,09…0,13 МПа) в течение 2 мин. Следят за показанием манометра: давление должно быть стабильным, в противном случае визуально определяют утечки ОЖ или проверяют охладители отдельных составных частей двигателя (системы рециркуляции, радиатор охлаждения масла и т.д).

Причиной быстрого убывания ОЖ в системе может быть неправильная работа клапана пробки расширительного бачка и ее недостаточная герметичность. При появлении этой неисправности необходимо проверить состояние клапана пробки и давление его открытия (значение давления указано в технических характеристиках данного двигателя).

Рис. 1. Проверка герметичности системы охлаждения с использованием воздушной сети (а) и воздушного насоса (б): 1 — пневморедуктор; 2 — манометр; 3 — герметизирующая насадка; 4 — радиатор; 5 — насос; 6 — пробка расширительного бачка

Работоспособность радиатора определяют по разности температур ОЖ в его верхней и нижней части, которая должна быть в пределах 8…12 °С. Уменьшение разности температур указывает на наличие накипи в трубках радиатора или на его загрязнение.

При проверке термостата его снимают с двигателя и помещают в емкость с жидкостью, имеющей температуру окружающего воздуха. Можно использовать обычную воду, но, учитывая, что температура ОЖ в современных двигателях может превышать 100 °С, желательно применять технический глицерин, температура кипения которого выше. В случае же использования воды можно установить только начало открытия клапана. Жидкость постепенно нагревают; при температуре 70…80 °С (в зависимости от модели двигателя) должно начаться открытие клапана термостата. За температуру начала открытия принимается та, при которой ход клапана, расположенного со стороны входного патрубка радиатора, составляет 0,1 мм. Для более точного определения величины хода можно использовать индикатор часового типа на кронштейне. Дальнейшее повышение температуры до 90…110 °С (в зависимости от модели двигателя) должно привести к полному открытию клапана (6…8 мм). Если после проведения вышеописанной проверки установлено, что термостат не удовлетворяет указанным условиям, его заменяют новым, так как ремонту он не подлежит.

При появлении утечки ОЖ из радиатора, если найти место утечки не представляется возможным, радиатор проверяют на герметичность. Существуют два способа проверки: непосредственно на автомобиле и при снятом радиаторе.

При проверке на автомобиле радиатор заполняют водой, все патрубки закрывают заглушками, оставив один открытым (через него в радиатор подают воздух под давлением примерно 0,1 МПа). По месту появления воды и определяют место утечки.

Однако из-за сложности доступа к радиатору удобнее проверять его, сняв с автомобиля. После снятия закрывают заливную горловину и все патрубки радиатора, оставив один открытым, через него подают в радиатор воздух под давлением примерно 0,1 МПа. Радиатор помещают в ванну с водой и наблюдают за появлением пузырьков воздуха, которые и укажут точное место утечки.

Жидкостный насос проверяют на отсутствие утечек через нижнее контрольное отверстие. Если при работе насос издает шум, проверяют также его осевой люфт. При появлении утечки ОЖ из жидкостного насоса, шума при работе и увеличенного осевого люфта насоса, его снимают с двигателя, разбирают, проверяют и при необходимости ремонтируют или заменяют насос.

Проверку электрических элементов системы охлаждения проводят с помощью сканеров и тестеров.

4.1. Требования по подготовке поверхности конструкций, подлежащих контролю герметичности газовыми методами

4.1.1. Если на поверхность изделия, сборочной единицы наносится защитное покрытие, контроль герметичности следует проводить перед указанной операцией.Примечание. В случае технической невозможности допускается проводить контроль герметичности после нанесения защитных покрытий, что должно оговариватьея в производственно-технической документации (ПТД).
4.1.2. Поверхность изделий, сборочных единиц, сварных соединений изделий, подлежащих проверке на герметичность, не должна иметь следов ржавчины, масла, эмульсии и других загрязнений.
4.1.3. Органические загрязнения с доступных участков поверхности изделия следует удалять промывкой органическими растворителями с последующим кантованием изделия или барботированием залитого растворителя. Объем заливаемого растворителя должен быть не менее 100% свободного объема изделия.
4.1.4. В качестве очищающих жидкостей следует использовать спирт, ацетон, уайт-спирит, бензин, хладон-113 или другие органические растворители, обеспечивающие качественное удаление органических загрязнений.
4.1.5. После очистки растворитель следует слить и полость изделия продуть сухим чистым воздухом до полного удаления запаха растворителя.
4.1.6. Качество очистки должно быть проконтролировано протиркой контролируемой поверхности чистой белой безворсовой тканью с последующим ее осмотром. Отсутствие загрязнений на ткани свидетельствует о качественной очистке поверхности.
4.1.7. При соответствующем указании в техническом процессе качество очистки должно быть проконтролировано осмотром участка поверхности изделия или сварного соединения в лучах ультрафиолетового света, а при недопустимости поверхности для осмотра в лучах ультрафиолетового света — куска бязи после протирки им поверхности. Отсутствие светящихся пятен на контролируемой поверхности или куске бязи при освещении их ультрафиолетовым светом свидетельствует о качественной очистке поверхности.
4.1.8. Окончательную операцию подготовки — осушку поверхности изделий и полостей возможных сквозных дефектов от влаги и других жидких сред — следует проводить непосредственно перед контролем герметичности. После осушки в целях сохранения чистоты изделий работы следует проводить в чистой спецодежде (халате или спецовке) и в перчатках из бельевой ткани.
4.1.9. В качестве нагревательных средств следует использовать электропечи, индукторы, калориферы, установки, стенды для пропаривания и т.п. Для нагрева можно использовать метод электросопротивления с применением переменного или постоянного тока.
4.1.10. При осуществлении осушки без вакуумирования длительность выдержки при требуемой температуре должна быть не менее 5 мин. Температура определяется заданным классом герметичности.
4.1.11. В случае невозможности выполнения контроля герметичности изделий непосредственно после осушки хранить осушенное изделие допускается не более 5 сут. при следующих условиях:

• контролируемые участки должны быть защищены от попадания загрязнений и жидких сред защитными материалами;
• на поверхности контролируемого изделия не должна конденсироваться влага атмосферного воздуха. Для предотвращения явления конденсации влаги (например, при внесении изделий в помещение, температура воздуха в котором выше температуры поверхности изделия, понижении температуры воздуха в помещении, при охлаждении изделия при подаче в него пробного газа из баллона) необходимо принимать меры, руководствуясь справочными таблицами соотношений температуры окружающего воздуха, относительной и абсолютной влажности. Например, при относительной влажности воздуха 80% и температуре 20°С температура поверхности изделия не должна быть менее 17°С;
• влажность воздуха в помещении для хранения осушенных изделий не должна превышать 80%.

4.1.12. При необходимости транспортирования изделий следует исключить возможность загрязнения и конденсации влаги на поверхности изделия.

Многокомпонентное литье под давлением

Начнем с одного из самых популярных методов производства корпуса — многокомпонентного литья. Эта технология позволяет комбинировать несколько термопластов внутри одной литьевой формы — так дешевле и проще. Сборка не требуется, т.к. компоненты корпуса «спекаются» прямо в пресс-форме.

При производстве таких корпусов используются специальные термопластавтоматы (ТПА) с двумя резервуарами и двумя шнеками для разных материалов:

Горизонтальный ТПА для многокомпонентного литья полимеров тайваньской компании Jonwai

В процессе литья автомат впрыскивает расплав одного материала, поворачивает пресс-форму за счет специального модуля и добавляет в нее расплав второго материала:

Поворотная форма для многокомпонентного литья

Такая технология позволяет отказаться от прокладки уплотнителя и отлить его прямо в корпусе — в качестве второго материала. Так получается герметичный пластмассовый корпус с хорошей адгезией, т.е. сцеплением материалов:  

1 — Заливка уплотнителя методом многокомпонентного литья.
2 — Заливка детали по контуру эластичным материалом

А еще многокомпонентное литье позволяет реализовать любые фантазии дизайнера с разными материалами, цветами и фактурой. Конечно, при этом усложняется и сама разработка пресс-формы для корпуса: инженерам и технологам нужно учитывать узлы впрыска, а производителю — настраивать систему управления.

Стоимость производства по этой технологии постепенно снижается, в том числе за счет того, что производители делают литьевые машины модульными, с возможностью комплектации под конкретные задачи. 

Рассмотрим использование этого метода на конкретных примере: 

Проект 1. Герметичный корпус эхолота с защитой по IP67

Эхолот с герметичным корпусом

Устройство рассчитано на жесткие условия эксплуатации: температуры вплоть до −30℃, защита от воды и пыли по стандарту IP67, устойчивость к ударам и падению с высоты 1,5 м на твердую поверхность.

Как эта инженерная задача была реализована на практике: стекло из материала ПММА мы используем в качестве закладной детали, а сверху заливаем пластик (PC). Полученную пластиковую деталь со стеклом обливаем резиной (TPU), которая также формирует эластичные кнопки, служит защитным бампером и обеспечивает герметичности корпуса при сборке с нижней деталью, которая производится по аналогии (тоже с закладными деталями, но уже без стекла).

Стекло имеет штифты, которые предохраняют от сдвига и коробления в процессе заливки вторым компонентом

В корпусе использованы специальные винты по пластмассе:

Такие винты по пластмассе дают необходимое усилие для достижения герметичности

В итоге технология двухкомпонентного литья на серийном производстве идеально подошла для решения задач проекта:  

Коды IP: защита от проникновения влаги и пыли

Вы наверняка знакомы с IP-кодами (Ingress Protection Codes), которые показывают способность корпуса устройства пропускать твердые частицы и влагу, поэтому не будем задерживаться на этой теме. 

Напомним только, что цифровая часть IP-кода состоит из двух цифр — IPXХ. Например, IP68. Первая цифра показывает степень защиты человека от частей, проводящих ток, а электроники внутри устройства — от твердых частиц. Этот показатель варьируются от 1 до 6.

Расшифровка степеней защиты от твердых частей

Вторая цифра от 0 до 9 показывает степень защищенности устройства от влаги. 

Начиная с пятого уровня, на котором предусмотрена защита от струи воды, для обеспечения герметичности корпуса необходимо уплотнение. Ниже рассмотрим, как его можно обеспечить на серийном производстве корпусов из разных материалов. 

В каких системах автомобиля требуется герметичность

Сейчас читают Головка блока цилиндров двигателя: всё про неё здесь

Промывка радиатора без снятия с автомобиля

Полная герметичность для нормальной и безопасной работы автомобиля требуется в следующих системах:

• Тормозной системе. Главный и самый опасный признак – проваливание педали тормоза. То есть, водитель жмет на нее, но желаемого результата нет, а педаль просто легко уходит вниз. Также о нарушении герметичности может свидетельствовать увеличение тормозного пути, появление потеков тормозной жидкости, уменьшение уровня жидкости в бачке. Вряд ли стоит напоминать, чем опасно отсутствие или плохая работа тормозов. Кроме того, при таких неисправностях эксплуатация автомобиля запрещена!
• Топливной системе. Если происходит попадание воздуха, то мотор будет работать с перебоями, уменьшается его мощность, так как ухудшается качество топливно-воздушной смеси. Кроме того, возрастает расход топлива и повышается опасность возникновения пожара;
• Системе охлаждения. В этом случае мотор не будет должным образом охлаждаться, что может привести к его перегреву с последующим заклиниванием или повреждением блока цилиндров;
• Блока и головки цилиндров. Как и в предыдущем случае, за счет утечки масла будет происходить перегрев и повысится износ силовой установки. Не считая повышенного расхода смазки. А нарушение герметичности в ГБЦ негативно скажется на работе газораспределительного механизма, может возникать прорыв газов из камеры сгорания и т.д.

Проверки на герметичность обычно проводятся после ремонтных работ, а также в случае возникновения неполадок в работе автомобиля (при первичной диагностике)

При этом важно знать, как проверить двигатель на герметичность, а также каким образом выполняется аналогичная проверка тех или иных систем силового агрегата

4.1. Требования по подготовке поверхности конструкций, подлежащих контролю герметичности газовыми методами

4.1.1. Если на поверхность изделия, сборочной единицы наносится защитное покрытие, контроль герметичности следует проводить перед указанной операцией.Примечание. В случае технической невозможности допускается проводить контроль герметичности после нанесения защитных покрытий, что должно оговариватьея в производственно-технической документации (ПТД).
4.1.2. Поверхность изделий, сборочных единиц, сварных соединений изделий, подлежащих проверке на герметичность, не должна иметь следов ржавчины, масла, эмульсии и других загрязнений.
4.1.3. Органические загрязнения с доступных участков поверхности изделия следует удалять промывкой органическими растворителями с последующим кантованием изделия или барботированием залитого растворителя. Объем заливаемого растворителя должен быть не менее 100% свободного объема изделия.
4.1.4. В качестве очищающих жидкостей следует использовать спирт, ацетон, уайт-спирит, бензин, хладон-113 или другие органические растворители, обеспечивающие качественное удаление органических загрязнений.
4.1.5. После очистки растворитель следует слить и полость изделия продуть сухим чистым воздухом до полного удаления запаха растворителя.
4.1.6. Качество очистки должно быть проконтролировано протиркой контролируемой поверхности чистой белой безворсовой тканью с последующим ее осмотром. Отсутствие загрязнений на ткани свидетельствует о качественной очистке поверхности.
4.1.7. При соответствующем указании в техническом процессе качество очистки должно быть проконтролировано осмотром участка поверхности изделия или сварного соединения в лучах ультрафиолетового света, а при недопустимости поверхности для осмотра в лучах ультрафиолетового света — куска бязи после протирки им поверхности. Отсутствие светящихся пятен на контролируемой поверхности или куске бязи при освещении их ультрафиолетовым светом свидетельствует о качественной очистке поверхности.
4.1.8. Окончательную операцию подготовки — осушку поверхности изделий и полостей возможных сквозных дефектов от влаги и других жидких сред — следует проводить непосредственно перед контролем герметичности. После осушки в целях сохранения чистоты изделий работы следует проводить в чистой спецодежде (халате или спецовке) и в перчатках из бельевой ткани.
4.1.9. В качестве нагревательных средств следует использовать электропечи, индукторы, калориферы, установки, стенды для пропаривания и т.п. Для нагрева можно использовать метод электросопротивления с применением переменного или постоянного тока.
4.1.10. При осуществлении осушки без вакуумирования длительность выдержки при требуемой температуре должна быть не менее 5 мин. Температура определяется заданным классом герметичности.
4.1.11. В случае невозможности выполнения контроля герметичности изделий непосредственно после осушки хранить осушенное изделие допускается не более 5 сут. при следующих условиях:

• контролируемые участки должны быть защищены от попадания загрязнений и жидких сред защитными материалами;
• на поверхности контролируемого изделия не должна конденсироваться влага атмосферного воздуха. Для предотвращения явления конденсации влаги (например, при внесении изделий в помещение, температура воздуха в котором выше температуры поверхности изделия, понижении температуры воздуха в помещении, при охлаждении изделия при подаче в него пробного газа из баллона) необходимо принимать меры, руководствуясь справочными таблицами соотношений температуры окружающего воздуха, относительной и абсолютной влажности. Например, при относительной влажности воздуха 80% и температуре 20°С температура поверхности изделия не должна быть менее 17°С;
• влажность воздуха в помещении для хранения осушенных изделий не должна превышать 80%.

4.1.12. При необходимости транспортирования изделий следует исключить возможность загрязнения и конденсации влаги на поверхности изделия.

Диагностирование системы охлаждения

Изучение устройства жидкостной системы охлаждения

Классы плотности

Все вентиляционные и дымоотводящие системы характеризуются следующими классами плотности воздуховодов:

• плотные (П);
• нормальные (Н).

Плотные воздуховоды характеризуются повышенной герметичностью соединительных стыков, при монтаже которых обязательно используется герметик и плотный прочный замок. Их допускается использовать для мощного насосного оборудования с рабочим давлением от 1,4 кПа. Они применяются в помещениях следующих типов:

1. Категории А — с наличием горючих газов и воспламеняющихся жидкостей при температуре вспышки до +280С, при которой возникает избыточное давление выше 5 кПа.
2. Категории Б — наличие в воздухе горючих волокон и пыли, температура вспышки которых не превышает +280С, а давление при взрыве от 5 кПа.

Класс Н из оцинкованной стали наиболее распространён при монтаже вентиляционных систем в жилых домах, офисных и административных помещениях, а также на складах с уровнем пожароопасности «Г» либо «В».

Основное отличие нормальных от плотных соединений заключается в сниженных требованиях к герметичности стыков, а также в допустимости применения резиновых уплотнителей, а не только силиконовой смазки.

Выводы

На выбор идеального метода герметизации устройства для конкретного проекта влияет множество факторов: требования к конструкции, возможности производства, размер партии, предполагаемая стоимость, условия эксплуатации и другие. И, как видно по представленным примерам, методы можно комбинировать. 

Вот сводная таблица с характеристиками трех технологий, которые мы разобрали в первой части статьи:

Но это еще не все. Во второй части статьи мы рассмотрим пять видов сварки — горячей плитой, электромагнитную, вибрационную, ультразвуковую и лазерную, — которые применяются не только для металлов, но также для термопластов. 

Так что наша — и ваша — справочная таблица по герметизации будет дополнена новыми методами. Подписывайтесь на обновления, чтобы не пропустить вторую часть. 

Надеемся, наш опыт разработки герметичных корпусов будет для вас полезен (увидим это по вашим комментариям и голосам за статью). Задавайте вопросы, делитесь идеями — будем рады пообщаться.