Контроль герметичности способом вакуумной камеры

Метод вакуумной (гелиевой) камеры, применяемый Лабораторией Ликлаб, основан на создании контролируемого перепада давлений между внутренним объёмом изделия и откачиваемым объёмом камеры. Объект размещается в герметичном объёме, течеискатель подключается к камере либо непосредственно к изделию через вакуумную обвязку, а во внутренние полости подаётся чистый гелий или гелиево-воздушная смесь в пределах, заданных конструкторской документацией. При наличии дефекта гелий поступает в вакуумируемый объём и регистрируется масс-спектрометрическим течеискателем с высоким пределом обнаружения.

Конструктивное исполнение камеры обеспечивает герметичность всех технологических соединений и трассы подачи гелия при сохранении открытого доступа газа из потенциальных дефектов на контролируемых поверхностях. В зависимости от габаритов применяется жёсткая камера или эластичный газонепроницаемый чехол, при этом для чехлов сохраняется условие работы при внешнем давлении не выше атмосферного и допуска на вакуумирование внутренних полостей изделия.

Перед началом измерений камера очищается и сушится, выполняется герметизация и откачка до остаточного давления, достаточного для устойчивой работы измерительного канала. Современная аппаратура уверенно начинает регистрацию при уровне около 10³ Па; дальнейшее снижение давления до сотен и единиц паскалей повышает чувствительность и уменьшает влияние фоновых составляющих. В типовой технологической схеме Ликлаб целевое остаточное давление в камере достигает 7–8 Па при стабильном нулевом уровне и достаточной производительности насосов.

 

Внутренние полости изделия перед подачей гелия кратковременно эвакуируются до 700–1400 Па либо последовательно продуваются азотом и гелием. После подтверждения стабильного фонового потока на входе течеискателя подаётся контрольный газ до давления, указанного в документации, и фиксируется сигнал, соответствующий прониканию гелия через дефекты. Для установления стационарного режима выдерживается технологическая пауза, длительность которой согласуется с объёмом и конфигурацией изделия и обеспечивает воспроизводимость оценки величины утечки при приемлемой погрешности.

При продолжительных циклах учитывается вклад диффузионной проницаемости эластомерных уплотнений оснастки, прежде всего материалов на основе FKM. После приблизительно двадцати минут экспозиции возможен измеряемый приток гелия даже при отсутствии дефекта изделия; в отчёте этот вклад исключается путём коррекции по дрейфу фонового сигнала либо чередованием равных по времени интервалов с подачей и без подачи гелия.

Локальная диагностика отдельных зон и протяжённых сварных швов выполняется малогабаритными вакуумными камерами без нарушения общего режима испытаний. Для замыкающих швов применяется последовательность с вакуумированием изделия, подачей гелия во внутренний объём в момент заварки и последующим контролем шва локальной камерой до стабилизации показаний, что повышает вероятность обнаружения микродефектов.

Калибровка измерительного канала выполняется до и после серии испытаний с использованием контрольной течи, установленной на фланце камеры либо через тройник у входа течеискателя. Подтверждаются время отклика, коэффициент пересчёта и устойчивость нулевой линии. Результаты представляются в Па·м³/с или мбар·л/с с обязательным указанием давлений в камере и изделии, температуры, длительности выдержки, состава оснастки и идентификаторов применённых эталонов. Для изделий с повышенными требованиями формируется оценка расширенной неопределённости с учётом калибровки, фоновых дрейфов и остаточного газовыделения.

По завершении испытаний подача гелия прекращается, камера аккуратно вентилируется до атмосферного давления, изделие извлекается, а течеискатель проходит восстановительные циклы для удаления накопленного гелия из масс-спектрометрического тракта. Заказчик получает протокол аттестованной лаборатории с однозначным заключением о соответствии критериям герметичности. Для оперативной подготовки технического предложения рекомендуется направить габариты изделия и схему узла подключения к вакуумной части.