Чем жёстче требования к герметичности, тем сложнее, дольше и дороже процесс контроля. Поэтому ключевая задача инженера-конструктора — это грамотное определение порога браковки, то есть того уровня, который отделяет герметичное изделие от дефектного. Излишне завышенные требования к герметичности могут не только усложнить испытания, но и неоправданно увеличить затраты на производство.
Часто заказчики не владеют информацией о необходимом пороге браковки для их изделия. Этот параметр можно определить, анализируя условия эксплуатации, предполагаемый срок службы и допустимое снижение давления, соответствующее задачам конечного использования оборудования.
Неплотность — сквозной дефект в стенке конструкции или в местах соединений ее элементов, через который может пройти газ или жидкость. Для неплотности характерно наличие канала неправильной геометрической формы, соединяющего внешнюю и внутреннюю поверхности стенки конструкции. При контроле герметичности геометрические размеры канала неплотности не определяют, оценивают лишь диаметр эквивалентного цилиндрического канала, через который пройдет равное количество газа или жидкости, принимая длину канала равной толщине стенки в зоне расположения неплотности. Такую оценку диаметра эквивалентного канала можно произвести после измерения потока, проходящего через неплотность.
Один из интересных случаев, связанных с испытаниями на герметичность, произошел на заводе по производству медицинского оборудования. Предприятие разработало инсулиновые помпы, которые должны были быть герметичными, чтобы защитить электронные компоненты от проникновения влаги и пыли, а также обеспечить безопасность лекарства внутри устройства от бактерий.
На стадии финальных испытаний инженеры заметили, что у нескольких партий устройств наблюдается незначительное снижение давления при тесте манометрическим методом. Проблема приобрела критический характер, так как даже минимальная утечка могла нарушить стерильность препарата и привести к риску для пациента.
Было решено использовать гелиевый течеискатель для поиска источника проблемы. Устройства помещали в герметичную камеру, заполняли её гелием, а затем измеряли накопление гелия во второй вакуумной камере. Спустя несколько тестов инженеры выяснили, что проблема заключалась в слабом прилегании крышки, закрывающей резервуар с лекарством. Зазор был настолько мал, что не был обнаружен во время стандартных проверок – единицы микрометров эффективным диаметром.
Использование высокочувствительного течеискателя позволило быстро выявить дефект, и конструкторы внесли изменения в процесс сборки. Новый метод проверки был добавлен в производственную цепочку, и все устройства из потенциально бракованных партий были изъяты для доработки.
