Leckagen effizient aufspüren

8 Tipps zur Dichtheitsprüfung bei Fahrzeugkomponenten

In der Automobilindustrie sind Lösungen gefragt, die auch die kleinsten Lecks aufspüren. Das Unternehmen Inficon weiß, worauf es bei der Dichtheitsprüfung ankommt. Denn Schmierstoffe, Kühl- und Wischwasser, Bremsflüssigkeit, Kältemittel und Kraftstoffe können durch kleinste Undichtigkeiten entweichen. Fehler können hier teuer zu stehen kommen, Stichwort Rückrufaktion.

Moderne Dichtheitsprüfverfahren setzen auf Prüfgase, meist Wasserstoff oder Helium. Insbesondere bei Prüflingen mit langen und engen räumlichen Strukturen sollte der Prüfling vor der Befüllung mit dem Prüfgas aber evakuiert werden. Ansonsten wird die Luft im Prüfling vom Prüfgas in das Endteil der Struktur gedrückt und das Gas kann sich nicht gleichmäßig ausbreiten. Bei einem Leck im Endteil tritt dann lediglich Luft aus, die von einem Prüfgasdetektor nicht nachgewiesen werden kann.

Die Anforderungen an Qualität und Rentabilität in der Automobilindustrie steigen permanent. Was geschieht, wenn Unternehmen jedoch nur die Kosten in den Blick nehmen, machen die zahlreichen Rückrufaktionen in den vergangenen Jahren deutlich. Die unmittelbaren Kosten sind dabei nur ein Teil des Problems. Ein Imageschaden kann langfristig noch teurer zu stehen kommen. Eine konsequente Prozessoptimierung bei der Qualitätsprüfung kann die Kluft zwischen Qualität und Rentabilität aber überbrücken. Für die Dichtheitsprüfung bei Fahrzeugkomponenten zeigen die folgenden Tipps, worauf es dabei ankommt.

1. Den Prüfling richtig evakuieren

Moderne Dichtheitsprüfverfahren setzen auf Prüfgase, meist Wasserstoff oder Helium. Insbesondere bei Prüflingen mit langen und engen räumlichen Strukturen sollte der Prüfling vor der Befüllung mit dem Prüfgas aber evakuiert werden. Ansonsten wird die Luft im Prüfling vom Prüfgas in das Endteil der Struktur gedrückt und das Gas kann sich nicht gleichmäßig ausbreiten. Bei einem Leck im Endteil tritt dann lediglich Luft aus, die von einem Prüfgasdetektor nicht nachgewiesen werden kann (Abb. oben). Bei Prüflingen, die nur unter niedrigen Drücken mit Prüfgas befüllt werden, verhindert eine vorherige Evakuierung zudem, dass verbleibende Luft das eingefüllte Prüfgas verdünnt. Ist der Prüfling mit Luft unter Atmosphärendruck befüllt und wird beispielsweise eine Atmosphäre Prüfgas zugegeben, beträgt die Prüfgaskonzentration dann lediglich 50 Prozent. Prüfer müssen sich dieser Konzentrationsunterscheide bewusst sein, um die Ergebnisse korrekt zu interpretieren. Bei Inficon-Geräten lässt sich die verwendete Konzentration daher vorab einstellen, womit eine korrekte Anzeige der gemessenen Leckrate gesichert ist.

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2. Den Prüfling richtig befüllen

Neben der Evakuierung ist auch die Befüllung mit Prüfgas ein kritischer Punkt. Bei der Dichtheitsprüfung ist die kleinste nachweisbare Leckrate in hohem Maße von der Stabilität der Untergrundkonzentration des Prüfgases abhängig. Niedrige Konzentrationen zeigen dabei erfahrungsgemäß niedrigere Schwankungen als größere Konzentrationen. Doch nur, wenn Leckraten größer als diese Schwankungen sind, lassen sie sich zuverlässig nachweisen. Vor einer hohen Untergrundkonzentration fallen kleine Leckraten somit nicht auf. Lassen Sie daher nach der Dichtheitsprüfung das Prüfgas nicht einfach in den Prüfbereich ab, denn sonst erhöhen Sie stetig die Untergrundkonzentration. Achten Sie auch darauf, während des Befüllens und Ablassens kein Gas versehentlich ausströmen zu lassen. Überprüfen Sie außerdem regelmäßig die Anschlüsse auf Leckagen.

3. Kein Wasserbad

Führen Sie vor der Dichtheitsprüfung oder Lecksuche mit Helium oder Wasserstoff keine Wasserbadprüfung durch. Die ist nicht nur unpräzise, sondern verhindert auch eine anschließende Prüfung mit Gas. Undichtigkeiten haben häufig die Form einer dünnen, langen Kapillare. Im Wasserbad füllt sich diese Kapillare mit Wasser, das aufgrund seiner Oberflächenspannung nicht mehr aus den kleinen Löchern abfließen kann. Das Leck verstopft. Diese Verstopfung lässt sich nur durch ein langwieriges Trocknungsverfahren entfernen.

4. Prüfen Sie auf große Undichtigkeiten

Vor einer Befüllung mit Prüfgas sollten Sie einen Schnelltest auf große Undichtigkeiten durchführen; andernfalls würde das aus großen Undichtigkeiten austretende Prüfgas Ihren Prüfbereich sehr schnell kontaminieren. Testen Sie den Prüfling, indem Sie nach dessen Evakuierung versuchen, den Evakuierungsdruck kurzzeitig zu halten. Gelingt das, gibt es keine großen Leckagen und Sie können den Prüfling bedenkenlos mit Prüfgas befüllen.

5. Frischluftzufuhr

Helium und Wasserstoff steigen nicht wie ein mit diesen Gasen gefüllter Ballon sofort zur Decke des Prüfbereichs auf. Stattdessen bilden sie Wolken, die sich umherbewegen und nur langsam emporsteigen. Da selbst völlig dichte Anschlussteile während des Anschließens bzw. Abtrennens eine gewisse Menge des Prüfgases freisetzen, kann so die Umgebungsatmosphäre mit dem Prüfgas kontaminiert werden. Belüften Sie daher Ihren Prüfbereich ausreichend. Am besten sorgen Sie für einen Frischluftaustausch von unten nach oben.

6. Prüfen Sie in Richtung des Anwendungsdrucks

Viele Dichtungen können nur in einer bestimmten Position und Richtung effektiv abdichten und sind in der entgegengesetzten Richtung durchlässig, beispielsweise ein Radialwellendichtring.

Viele Dichtungen können nur in einer bestimmten Position und Richtung effektiv abdichten und sind in der entgegengesetzten Richtung durchlässig, beispielsweise ein Radialwellendichtring (Abb. links). Führen Sie Ihre Dichtheitsprüfung in derselben Richtung durch, in der der Druck auch beim Betrieb auftritt, so werden nur echte Undichtigkeiten angezeigt.

7. Prüfen Sie entsprechend des maximalen Betriebsdrucks

Wenn Sie die Dichtheitsprüfung bei Drücken unterhalb des maximalen Betriebsdrucks durchführen, sind einige Undichtigkeiten möglicherweise noch nicht durchlässig. Wenn Sie bei höheren Drücken testen, entdecken Sie möglicherweise Undichtigkeiten, die im realen Betrieb nicht auftreten würden.

8. Bei Schnüffelanwendungen Querwinde vermeiden

Die Lecksuche mithilfe von Schnüffelanwendungen stellt noch mal besondere Anforderungen an die Prüfumgebung: Durch den Einsatz von Gebläsen sowie durch Temperaturunterschiede wird etwa die Luft in den Fertigungsbereichen permanent bewegt. Dieser Luftzug kann den Nachweis von Undichtigkeiten negativ beeinflussen, wenn er etwa das nachzuweisende Gas vor der Öffnung der Schnüffelsonde fortweht.

Die Lecksuche mithilfe von Schnüffelanwendungen stellt noch mal besondere Anforderungen an die Prüfumgebung: Durch den Einsatz von Gebläsen sowie durch Temperaturunterschiede wird etwa die Luft in den Fertigungsbereichen permanent bewegt. Dieser Luftzug kann den Nachweis von Undichtigkeiten negativ beeinflussen, wenn er etwa das nachzuweisende Gas vor der Öffnung der Schnüffelsonde fortweht (Abb. rechts). Für präzise Ergebnisse sollten Sie daher den Prüfbereich vor solchen Querwinden schützen.

Folgendes Video zeigt die Dichtheitsprüfung an einem GDI Motor mit dem Inficon Protec P3000XL

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