Sicher zwischen Gut- und Schlechtteilen unterscheiden

Versuchsaufbau mit Prüfgerät, Messleitung und Prüfteil (die hier abgebildete Messleitung ist eine 1 m lange Polyamid-Leitung (PA), nicht thermoisoliert und nicht abgedeckt) (Bild: CETA Testsysteme GmbH)

31.10.2020 Sicher zwischen Gut- und Schlechtteilen unterscheiden

Unterschätzte Einflussfaktoren bei der produktionsbegleitenden Dichtheitsprüfung

von Dr. Joachim Lapsien (CETA Testsysteme GmbH)

Selbst anscheinend geringe Ursachen können bei der produktionsbegleitenden Dichtheitsprüfung große Auswirkungen haben und darüber entscheiden, ob die Dichtheitsprüfung prozesssicher durchgeführt werden kann oder nicht. Die Folgen sind z.B. erhöhte Ausschussquoten, eine deutliche Zunahme der Streuung der Messwerte und im schlimmsten Fall der Stillstand der Produktionslinie, verbunden mit wirtschaftlichen Folgen. Besser man kennt sie.

Die produktionsbegleitende Dichtheitsprüfung ist eine bewertende Prüfung der Produktqualität. Häufig ist sie als End-of-Line-Prüfung in die Produktionslinie integriert. Hierbei ist der Einsatz des Prüfmediums Druckluft weit verbreitet. In der Spezifikation der Dichtheitsprüfung (wie z.B. Produktionstaktzeit, Prüfdruck, zulässige Grenzleckrate bzw. zulässiger Druckabfall, geforderter Fähigkeitsindex) werden die Prüfbedingungen definiert. Auf der Grundlage dieser Informationen kann die technische Machbarkeit geprüft werden und ein Konzept für die Auslegung des Prüfprozesses erarbeitet werden. Aber es gibt eine Vielzahl von Gründen und Ursachen, warum es in der industriellen Praxis nicht wie geplant funktioniert bzw. plötzlich nicht mehr funktioniert.

Dichtheitsprüfung mit dem Prüfmedium Druckluft

Das Prüfmedium Druckluft eignet sich bis hinab zu Luftleckraten von 10-3 mbar*l/s, entsprechend 0,06 ml/min. Damit ist es für vielfältige Prüfaufgaben einsetzbar. Bei industriellen Dichtheitsprüfungen von Prüfteilen mit relativ geringem Volumen (bis ca. 100 ml), die auf Wasserdichtheit geprüft werden sollen, wird häufig eine Grenzleckrate von 0,60 ml/min zugrunde gelegt. Damit ist Druckluft für diese Prüfteile und diese Prüfanforderung ideal geeignet.

Bei direkt befüllbaren Prüfteilen wird der leckagebedingte Druckverlust gemessen und bewertet. Weit verbreitet ist die Differenzdruckprüfmethode (Bild 1). Hierbei wird die leckagebedingte Druckänderung in einem mit Druck beaufschlagten bzw. evakuierten Prüfteil gegen ein dichtes Referenzvolumen (i.d.R. ein gekapseltes geräteinternes Volumen) gemessen. Hierzu wird ein empfindlicher Differenzdrucksensor mit einer Auflösung von 0,01 Pa verwendet. Derart geringe Druckänderungen treten schon durch thermisches Rauschen, durch Mikroerschütterungen sowie durch minimale Bewegungen im Prüfteil, in der Adaption und in den pneumatischen Leitungen auf. Deshalb werden die Messwerte gemittelt und der Anzeigewert auf 1 Pascal gerundet (= 1/100.000stel des Luftdruckes). Zeitliche Druckänderungen größer als 1 Pa/s lassen sich nachweisen.