Die Qualität des Bauteils wird zum Teil durch seine Druck- oder Leckdichtigkeit bestimmt. Einige Beispiele für Komponenten sind der Kraftstofftank, Öl- und Kraftstofffilter, Kühler, Komponenten von Klimaanlagen und Heizungssystemen, Verteiler, Getriebegehäuse, Schläuche und mehr. Vor der Lieferung von Teilen an den Automobilhersteller muss der Zulieferer häufig die Qualität des Bauteils prüfen und/oder dokumentieren.
Ein führender Hersteller von Kraftstofffiltern wollte die Produktivität und Effizienz seines Qualitätskontrollprüfverfahrens verbessern. Zuvor wurde ein Differenzdruckverfahren zur Dichtheitsprüfung der Kraftstofffilter eingesetzt. Bei diesem Verfahren wurde ein unter Druck stehender Filter in eine Prüfkammer eingesetzt. Die Luft, die den Filter in der Kammer umgibt, wurde dann auf einen Druckanstieg überwacht. War ein Druckanstieg festzustellen, deutete dies auf ein Leck im Filter hin (siehe Abbildung 1). Diese Vorgehensweise war langsam, ineffizient und verursachte unnötigen Abfall.
Anwendungs-Anforderungen:
Ziel des neuen Prüfverfahrens ist es, durch die Beseitigung von drei zentralen Problemen die Geschwindigkeit und Effizienz zu verbessern:
- Die Testergebnisse waren von zahlreichen Variablen abhängig und anfällig für Ungenauigkeiten. So konnte es beispielsweise vorkommen, dass Restwärme in einen Filter eindrang und sich dort festsetzte, wodurch die Druckmesswerte verfälscht wurden.
- Die Testergebnisse wurden einfach als "bestanden/nicht bestanden" angegeben, ohne zusätzliche Daten zur Eingrenzung der Fehlerquelle und zur Erleichterung der kontinuierlichen Prozessverbesserung.
- Der Prozess erforderte intensive manuelle Arbeit. Diese Faktoren führten zu einer hohen Anzahl von Wiederholungsprüfungen und Fehlversuchen, was zur Zurückweisung von guten Teilen führte.
Höhepunkte
- Verbesserung der Genauigkeit und Effizienz von Filterlecktests
- Verringerung des Arbeitsaufwands
- Erhöhung der Produktivität und des Durchsatzes
Prozesslösung:
Für diese einzigartigen Herausforderungen war die Dichtheitsprüfung mit Massendurchfluss die Lösung. Diese Methode vereinfacht die Prüfung, indem sie den Durchfluss misst und die Prüfkammer aus der Gleichung eliminiert. Wie in Abbildung 2 dargestellt, ist das thermische Massendurchflussmessgerät SLA5860 von Brooks Instrument das Herzstück des automatisierten Lecksuchprozesses. Das System umfasst außerdem eine SPS, einen automatischen Kugelhahn und den Druckmessumformer Brooks Instrument Solid Sense II. Bei jedem Prüfzyklus wird die Versorgungsleitung mit Druck beaufschlagt, die Luft bewegt sich durch das System zu der zu prüfenden Komponente, und der Durchfluss wird gemessen. In weniger als einer Sekunde wird die genaue Menge der Leckage mit einer Genauigkeit von ±0,9 % des SP bestimmt. Um die Zykluszeiten zu verkürzen, wurden die Rohrleitungen und das Gesamtvolumen des Systems auf ein Minimum reduziert. Um dies zu erreichen, sollte Heliumgas verwendet werden, da es das kleinste Molekül ist und eher zu Lecks neigt als größere Moleküle. Aufgrund der steigenden Kosten für Helium kann der Hersteller jedoch stattdessen saubere trockene Druckluft oder Stickstoff verwenden.
Durch die verkürzte Reaktionszeit und die allgemeine Prozesseffizienz konnte der Durchsatz mehr als verdoppelt werden. Durch die Eliminierung der Kammer aus dem Prozess und einiger manueller Vorgänge konnte der Arbeitsaufwand reduziert werden. Mit diesem Lecktestverfahren liefert das System eine dokumentierte Leckagemenge, die zusätzlich zur Pass/Fail-Anzeige für die SPC verwendet werden kann. Außerdem kann der Bediener mit einem zweiten Arbeitsgang die Quelle des Lecks bestimmen. All dies führt zu einer Steigerung der Qualität, des Durchsatzes und der Rentabilität.
Diese hocheffiziente und genaue Massendurchfluss-Dichtheitsprüfung kann für praktisch jedes Bauteil in der Automobilindustrie eingesetzt werden, das unter Druck steht oder durch das ein Durchfluss stattfindet.
Abhängig von der spezifischen Anwendung kann die Lösung ein oder mehrere Instrumente und Komponenten enthalten, einschließlich des Brooks Instrument Massendurchflussmessers (SLA5860), des Solid Sense II Drucktransmitters, der Sekundärelektronik (0251 oder 0254), des mechanischen Druckreglers (8601) oder eines Manometers (S122).