ГОСТ 28210-89 (МЭК 68-2-17-78) «Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытание Q: Герметичность» описывает не один универсальный тест, а систему методов. Они различаются испытательной средой, способом создания перепада давления, чувствительностью, наблюдаемым признаком дефекта и ограничениями для конкретной конструкции.
Главный практический смысл документа заключается именно в выборе подходящего метода. Один и тот же корпус может успешно пройти грубое пузырьковое испытание и при этом иметь малую течь, выявляемую индикаторным газом. Возможна и обратная проблема: очень крупная сквозная течь иногда мешает корректно провести контроль малых утечек, потому что индикаторный газ успевает выйти из изделия до измерения. Поэтому методы должны не конкурировать, а дополнять друг друга.
Две логики обнаружения утечки
Стандарт разделяет испытания по наблюдаемому признаку.
При контроле по внешним признакам регистрируют выход испытательного вещества из корпуса или его проникновение через конкретную течь. К этой группе относятся:
Qa— пузырьковое испытание втулок, осей и прокладок;Qc— пузырьковое испытание газонаполненных корпусов;Qd— обнаружение утечки жидкости из заполненного корпуса;Qk— контроль индикаторным газом с применением масс-спектрометра.
При контроле по внутренним признакам оценивают изменение характеристик изделия после проникновения воды или другой испытательной жидкости:
Qf— погружение для оценки водонепроницаемости;Ql— жидкостный бомбовый метод.
Такое разделение важно для интерпретации результата. Отсутствие видимых пузырьков ещё не доказывает отсутствие малой течи, а неизменность электрических параметров сразу после испытания не всегда исключает задержанное действие проникшей жидкости.
Метод Qa: воздухонепроницаемость втулок, осей и прокладок
Qa предназначен для узлов прохода и уплотнений. Образец монтируют в крышке герметичной камеры, подают воздух и погружают устройство в испытательную жидкость. Выходящий воздух собирают прозрачной воронкой или коллектором с калиброванной трубкой. Это позволяет оценить объём газа за единицу времени.
В приложении А показаны не готовые серийные установки, а примеры принципиального устройства камеры и системы сбора пузырьков. При проектировании реальной оснастки необходимо отдельно определить допустимое давление, направление его приложения, состояние механических элементов уплотнения и предельную скорость утечки в нормативно-технической документации на изделие.
Инженерная ошибка — считать испытательную жидкость нейтральной частью схемы. Её температура, стабильность, газовыделение и летучесть влияют на видимость пузырьков и точность измерения. Стандарт упоминает спирт для низких температур и парафин для высоких, но это не отменяет проверки совместимости среды с конкретным материалом изделия.
Метод Qc: три варианта пузырькового контроля корпуса
Qc применяют для изделий с полостями, заполненными газом. Стандарт предусматривает три варианта.
Qc, метод 1 — испытание в вакууме
Образец погружают уплотнениями вверх, затем давление в камере снижают. При наличии течи расширяющийся газ выходит через дефект и образует пузырьки. Метод требует устойчивого наблюдения: пузырьки, вызванные реальной течью, нужно отличать от газа, удерживаемого поверхностью, и от вспенивания жидкости при снижении давления.
Qc, метод 2 — нагретая жидкость
Изделие погружают в жидкость, температура которой выше максимальной температуры окружающей среды при эксплуатации. Рост внутреннего давления вызывает выход газа через дефект. Этот вариант применим только тогда, когда корпус выдерживает создаваемый термический перепад без повреждения и остаточной деформации.
Qc, метод 3 — пропитка и последующий контроль
Изделие сначала вакуумируют, затем вводят пропитывающую жидкость и создают избыточное давление. После сушки выполняют второй этап в нагретой жидкости. Для крупных корпусов этот вариант требует особой оценки риска: попавшая внутрь жидкость при нагреве способна быстро перейти в пар и создать опасное давление.
Критерием дефекта для Qc служит не любой единичный пузырёк, а наблюдаемый поток, несколько крупных пузырьков либо пузырёк, увеличивающийся в размере. Точный критерий и условия наблюдения должны быть согласованы с документацией на изделие.
Метод Qd: поиск утечки рабочей жидкости
Qd используют для корпусов, заполненных жидкостью или веществом, которое становится жидким при температуре испытания. Поверхность предварительно обезжиривают, изделие выдерживают в термокамере и осматривают в положении, наиболее благоприятном для обнаружения течи.
Чувствительность зависит от вязкости наполнителя и способа визуализации. В приложении С приведены примеры с тальком, фильтровальной бумагой и ультрафиолетовым наблюдением. Эти способы нельзя механически переносить на любую жидкость: индикатор должен быть совместим с наполнителем, поверхностью и температурой испытания.
Метод Qf: погружение и водонепроницаемость
Qf оценивает способность элемента, аппаратуры или другого изделия выдерживать погружение при заданных давлении и времени. До выдержки проверяют электрические и механические характеристики. После испытания образец сушат и повторяют измерения, чтобы выявить признаки проникновения влаги.
Для большинства пассивированных полупроводниковых изделий такой подход имеет ограничение: изменение параметров может проявиться не сразу. Поэтому момент заключительного измерения и период восстановления нельзя выбирать произвольно — их задаёт документация на конкретное изделие.
Метод Qk: гелий и масс-спектрометрический контроль
Qk предназначен для малых утечек и использует индикаторный газ совместно с масс-спектрометром. Стандарт различает три метода.
Метод 1 применяют к изделиям, которые не заполняются гелием при изготовлении. Очищенный и высушенный образец выдерживают в герметичной камере с гелиевой смесью, затем проводят аэрацию и переносят в измерительную вакуумную камеру. Измеренную скорость утечки сравнивают с эталонной течью. Проверенная страница стандарта указывает, что измерение желательно завершить в течение 30 минут после извлечения из камеры высокого давления.
Метод 2 предназначен для изделий, внутри которых при изготовлении уже находится гелиевая смесь. После завершения герметизации оболочки образец переносят к масс-спектрометрическому детектору. Для интерпретации результата используют внутренний объём, фактическое содержание гелия и постоянную времени.
Метод 3 служит для локализации течи в изделиях, установленных на перегородках или панелях. Снаружи применяют гибкий чехол с гелием либо тонкую струю газа, а со стороны вакуума регистрируют сигнал масс-спектрометра. Этот метод не следует автоматически считать количественным: концентрация гелия у дефекта и условия обдува могут быть нестабильными.
Поверхности, оплётки, краски и органические материалы, удерживающие гелий, способны создавать паразитный фон. Очистка, сушка, время аэрации и конструкция измерительной камеры непосредственно влияют на достоверность результата.
Почему малые утечки проверяют вместе с большими
После Qk стандарт требует дополнительно убедиться в отсутствии больших утечек подходящим методом Qc. Чувствительность двух методов должна перекрываться. Причина физически понятна: при слишком крупной течи гелий может выйти из внутреннего объёма ещё до начала высокочувствительного измерения, и детектор не зарегистрирует ожидаемый сигнал.
Это не означает, что ГОСТ задаёт единственную универсальную последовательность для всех изделий. Конкретный порядок, давление опрессовки, время аэрации и критерии приемки должны быть установлены в документации на изделие с учётом его объёма, прочности и поверхности.
Метод Ql: жидкостная «бомба» и её ограничения
В обозначении метода используется латинская строчная буква l, а не цифра 1. Ql создаёт условия для проникновения испытательной жидкости внутрь герметичного элемента под давлением. Затем оценивают изменение электрических параметров.
Метод не даёт количественной оценки скорости утечки. Стандарт не рекомендует применять его для сплошного контроля: жидкость может не проявиться во время испытания, а позднее вызвать ухудшение свойств или коррозию. Давление также может направить влагу в участки, куда она не попадает при реальной эксплуатации. Поэтому Ql допустим только после анализа риска и с заданным периодом восстановления.
Как читать таблицу 4 и формулы Qk
Таблица 4 связывает степень жёсткости, давление и время опрессовки, внутренний объём и допустимую измеренную скорость утечки. В ней используются степени жёсткости 6, 60, 600 и 1000 часов. Выбирать отдельное число без соседних условий нельзя: одна строка описывает сочетание нескольких параметров.
Для изделий, заполненных гелием при изготовлении, на проверенной странице приведено соотношение Θ = 2,7 n V P₀ / R, где P₀ = 1 бар. Формула применяется только вместе с данными о внутреннем объёме, фактическом содержании гелия и измеренной скорости утечки. Подстановка значений из другого метода или пересчёт без сохранения исходных единиц изменяет смысл результата.
Практический алгоритм выбора метода
Перед составлением программы испытаний полезно последовательно ответить на вопросы:
- Что можно наблюдать — выход газа или жидкости либо изменение параметров изделия?
- Заполнено ли изделие газом, жидкостью или гелиевой смесью при изготовлении?
- Какую малую течь требуется обнаружить и нужен ли отдельный контроль больших утечек?
- Выдержит ли корпус вакуумирование, нагрев и опрессовку без деформации?
- Способны ли поверхность, лак, оплётка или органические материалы удерживать гелий?
- Совместима ли испытательная жидкость с материалами и последующей эксплуатацией?
- Какие параметры, критерии и период восстановления заданы документацией на изделие?
Такой порядок помогает избежать главной ошибки — выбора метода только по заявленной чувствительности прибора без учёта физики изделия и процедуры подготовки.
Связанные решения и обучение ЛИКЛАБ
- Обучение вакуумной технике — программа для инженеров и операторов вакуумного оборудования.
- Обучение контролю герметичности на предприятии заказчика — практическая работа с изделиями и оборудованием предприятия.
- Услуги лаборатории ЛИКЛАБ — испытания и разработка методик контроля герметичности.
- Установки контроля герметичности — оборудование для количественного контроля и локализации течей.
- Вакуумные испытательные камеры — камеры для вакуумных и гелиевых испытаний.
Итог
ГОСТ 28210-89 задаёт систему взаимодополняющих методов. Пузырьковый контроль удобен для больших утечек, жидкостные методы оценивают проникновение и водонепроницаемость, а Qk позволяет работать с малыми гелиевыми утечками. Надёжный результат появляется только тогда, когда метод, подготовка поверхности, испытательная среда, перепад давления, время восстановления и критерий приемки согласованы с конструкцией изделия.
Оборудование, услуги и обучение по теме
Нужна инженерная проверка герметичности?
ЛИКЛАБ поможет выбрать метод, проверить измерительную схему, провести испытания и оформить технический отчёт.
Обсудить задачу
