Dichtheitsprüfung: Ein Leitfaden

Dichtheitsprüfung ist ein Verfahren, mit dem Prüfer feststellen, ob ein Objekt oder ein System innerhalb einer bestimmten Leckagegrenze funktioniert.

Undichtigkeiten entstehen, wenn ein Gegenstand einen Defekt aufweist – ein Loch, einen Riss oder einen anderen Fehler –, durch den die darin enthaltene Flüssigkeit oder das Gas austreten kann. Bei der Dichtheitsprüfung werden diese Defekte mithilfe von Druck aufgespürt, damit sie im Rahmen regelmäßiger Wartungsmaßnahmen behoben werden können.

Im Allgemeinen werden Dichtheitsprüfungen an Gegenständen durchgeführt, die zur Lagerung oder zum Transport von Flüssigkeiten oder Gasen dienen.

Die Dichtheitsprüfung ist eine der am häufigsten angewandten Prüfverfahren. Sie fällt in die Kategorie der zerstörungsfreien Prüfverfahren (NDT), da die Prüfer sie durchführen können, ohne das zu prüfende Objekt dauerhaft zu verändern oder zu beschädigen.

Was ist eine Dichtheitsprüfung?

Unter Leckprüfung, setzen die Prüfer Druck ein, um Mängel an einem Objekt zu erkennen, die zu Undichtigkeiten führen.

Wenn Stoffe aus einem Behälter austreten, fließen sie von dem Bereich mit höherem Druck zu dem Bereich mit niedrigerem Druck. Bei der Dichtheitsprüfung wird dieses Phänomen genutzt, indem durch Druck ein Fluss in Richtung des niedrigeren Drucks – also zur Stelle der Undichtigkeiten – erzeugt und dieser Fluss sorgfältig überwacht wird. 

Wann sollte eine Dichtheitsprüfung durchgeführt werden? Vor allem bei der Suche nach Fehlern in einem geschlossenen System.

Der Erfolg einer Dichtheitsprüfung hängt vom zu prüfenden Objekt ab. Verschiedene Materialarten und Objekte können unterschiedlich auf die hohen Drücke reagieren, die typischerweise bei Dichtheitsprüfungen eingesetzt werden, um eine Flüssigkeit oder ein Gas aus einem Defekt herauszudrücken und so dessen Vorhandensein und Lage aufzudecken.

Bei der Dichtheitsprüfung von Materialien achten die Prüfer auf folgende Mängel:

Risse

Löcher

Schwache Dichtungen

Sonstige Mängel oder Unvollkommenheiten, durch die Gas oder Flüssigkeit aus einem Gegenstand oder System austreten kann

Hier sind die Branchen aufgeführt, in denen Dichtheitsprüfungen üblicherweise als Teil der Wartungsprozesse zum Einsatz kommen:

Automobilindustrie

Konsumgüter

Medizinische Geräte

Verpackung

Versiegelte Elektronik

 

Fortschritte bei der Dichtheitsprüfung

In den letzten Jahren haben Fortschritte bei Sensoren, Chips, Ventilen und anderen Technologien dazu beigetragen, dass die Dichtheitsprüfung als zerstörungsfreie Prüfmethode an Empfindlichkeit und Leistungsfähigkeit gewonnen hat.

All diese Fortschritte haben dazu geführt, dass Dichtheitsprüfungen schneller und genauer durchgeführt werden können, was wiederum den Unternehmen dabei geholfen hat, die Qualität ihrer Fertigungsprozesse und ihre Gesamtleistung zu verbessern.

Einer der größten Fortschritte im Bereich der Dichtheitsprüfung war das Aufkommen des Internets der Dinge. Dank einer Internetverbindung können Prüfer nun Daten aus Dichtheitsprüfungen aus der Ferne erfassen, überwachen und weitergeben. So erhalten sie rechtzeitig die Informationen, die sie benötigen, um eine optimale Wartung zu gewährleisten.

Diese Daten können nicht nur von Inspektoren, sondern auch von Fertigungsingenieuren, Produktionsleitern, Instandhaltungsleitern und anderen am Fertigungsprozess Beteiligten ausgewertet werden, wodurch verbesserte Echtzeit-Einblicke in den Zustand der von ihnen genutzten Anlagen ermöglicht werden. 

 

Methoden der Dichtheitsprüfung

Im Folgenden werden einige der gängigsten Dichtheitsprüfverfahren vorgestellt:

Bersten. Bei dieser Dichtheitsprüfung wird entweder eine zerstörende oder eine zerstörungsfreie Prüfung durchgeführt, bei der der Druck ansteigt, um den Punkt zu finden, an dem das Gerät aufbricht (d. h. platzt).

Kammer. Diese Dichtheitsprüfung dient zur Ermittlung von Defekten, die Lecks in einer versiegelten Umgebung verursachen, z. B. in einem Gerät oder einer Verpackung, das/die nicht mit einer Öffnung für die Einleitung von Druck für die Dichtheitsprüfung ausgestattet ist.

Druckriss. Diese Dichtheitsprüfung dient zur Feststellung von “Leckagen” in Ventilen mit nachgeschalteter Sensorüberwachung.

Druck/Vakuum. Bei dieser Dichtheitsprüfung wird ein Prüfobjekt und ein Referenzvolumen unter Druck gesetzt. Wenn ein Leck vorhanden ist, nimmt die Differenz zwischen den beiden Werten ab. (Dieser Prozess ist vollautomatisch.)

Druckabfall. Bei dieser Dichtheitsprüfung wird die Druckänderung eines Objekts oder Systems unter Überdruck genutzt, um Defekte zu identifizieren, die Lecks verursachen.

Vakuumzerfall. Bei dieser Dichtheitsprüfung wird die Druckänderung eines Objekts oder Systems unter Unterdruck genutzt, um Defekte zu identifizieren, die Lecks verursachen.

Okklusion. Bei dieser Dichtheitsprüfung werden Hindernisse im Strömungsweg eines Gases ermittelt, um Defekte zu identifizieren, die Lecks verursachen.

Der Grenzwert für den Dichtheitsprüfdruck bei Dichtheitsprüfungen wird in der Regel mit niedrigem Druck festgelegt. Die meisten Vorschriften für Lecktestdruckgrenzen verlangen, dass der Druck mindestens 15 psi oder 25% des Auslegungsdrucks (je nachdem, welcher Druck niedriger ist) betragen muss.

 

Überlegungen zur Dichtheitsprüfung

Da bei einer Dichtheitsprüfung die Prüfer Druck in ein Objekt einleiten müssen, um Undichtigkeiten festzustellen, sind bei dieser zerstörungsfreien Prüfmethode einige besondere Aspekte zu beachten. 

Hier finden Sie einen Überblick über die Punkte, die Sie beachten sollten.

Zulässige Leckagerate

Für Prüfer und Wartungspersonal ist es wichtig, bei der Durchführung von Dichtheitsprüfungen die zulässige Leckagerate für ein Objekt oder ein System zu kennen.

Nicht alle Leckagen erfordern Wartungsmaßnahmen – manche müssen möglicherweise nur weiter überwacht werden oder erfordern gar keine Maßnahmen. In den verschiedenen Branchen gibt es in der Regel Richtlinien, in denen die zulässigen Leckageraten für verschiedene Produkte und Stoffe festgelegt sind.

 

Überlegungen zur Fertigung

Vor der Durchführung einer Dichtheitsprüfung ist es wichtig, den Verwendungszweck zu berücksichtigen, für den ein System, ein Bauteil oder ein Objekt ursprünglich hergestellt wurde.

Der vorgesehene Anwendungsfall für ein bestimmtes Objekt kann es erforderlich machen, dass die Hersteller es so konstruiert haben, dass es Flüssigkeiten entweder zurückhält oder durchlässt.

Beispielsweise kann ein Autoteil speziell so konstruiert sein, dass keine Gase aus ihm entweichen können, oder eine Infusionsspritze kann so gestaltet sein, dass Flüssigkeiten darin verbleiben.

 

Überlegungen zum Material

Das Material, aus dem der Gegenstand besteht, hat Einfluss auf die Dichtheitsprüfung und sollte ebenfalls berücksichtigt werden.

Ist ein Material zu spröde oder zu formbar, wirken sich diese Eigenschaften direkt darauf aus, wie sich das Objekt unter Druckeinwirkung verändert – es dehnt sich aus oder verändert seine Form auf andere Weise –, was bei der Planung einer Dichtheitsprüfung berücksichtigt werden sollte.

 

Überlegungen zur Medienauswahl

Bei der Planung einer Dichtheitsprüfung muss berücksichtigt werden, welche Substanz ein Objekt aufnehmen soll.

Verschiedene Stoffe weisen unterschiedliche Molekülgrößen auf. Bei der Durchführung einer Dichtheitsprüfung ist es wichtig zu wissen, welche Defektgröße noch akzeptabel ist und ab welcher Größe eine bestimmte Flüssigkeit oder ein bestimmtes Gas entweichen kann.

Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist der Druck, da verschiedene Stoffe unterschiedlich auf unterschiedliche Druckbereiche reagieren. Ein zu hoher Druckbereich könnte das Prüfobjekt beschädigen, während ein zu niedriger Druckbereich möglicherweise zu unklaren Ergebnissen führt.

 

Dichtheitsprüfgeräte

Hier sind einige Beispiele für die Arten von Geräten, die üblicherweise für verschiedene Methoden der Dichtheitsprüfung verwendet werden.

 

Geräte zur Überprüfung von Luftleckagen

Luftdichtheitsprüfgeräte verfügen über Displays, auf denen den Prüfern die Daten der laufenden Dichtheitsprüfungen angezeigt werden. Diese Geräte können für verschiedene Arten von Dichtheitsprüfungen eingesetzt werden, darunter Vakuumabfall-, Druckabfall-, Berst- und Kammerprüfungen sowie weitere Verfahren.

 

Kompakter Druckabfall Lecktester

Ein solcher kompakter Dichtheitsprüfer kann in unmittelbarer Nähe der bei der Dichtheitsprüfung verwendeten Vorrichtungen aufgestellt werden, wodurch die Prüfer das für die Prüfung erforderliche Anschlussvolumen reduzieren können. Diese Verringerung des Volumens ermöglicht eine Verkürzung der für die Dichtheitsprüfung benötigten Zeit und eine Erhöhung der Prüfempfindlichkeit.

 

Großbild-Lecktester

Größere Display-Dichtheitsprüfgeräte verfügen über größere Bildschirme, eine höhere interne Kapazität, größere Prüfvolumina und ermöglichen schnellere Prüfvorgänge.

 

Leckagenorm

Prüfer nutzen Leckagenormen, um die Parameter ihrer Leckageprüfung festzulegen, indem sie ein simuliertes Leck im Prüfling erzeugen, oder um mehrere Leckagesysteme miteinander zu vergleichen.

 

Dichtheitsprüfung Normen und Codes

Dichtheitsprüfungen werden üblicherweise für Inspektionen auf der Grundlage von Vorschriften eingesetzt, und in den meisten Ländern, die diese Art von Prüfungen für Inspektionen verwenden, gibt es eine oder mehrere Normen für Dichtheitsprüfungen.

Hier sind einige der am häufigsten verwendeten Dichtheitsprüfungscodes:

ASME (AMERIKANISCHER VERBAND DER MASCHINENBAUINGENIEURE)

ASTM (Amerikanische Gesellschaft für Tests und Materialien)

ISO (Internationale Organisation für Normung)

Lecktest-Ausrüstung

Damit stehen sowohl das Fachwissen zur Auswahl geeigneter Komponenten je nach Anwendungsfall als auch alle Softwarebibliotheken zur Verfügung, mit denen sich die Messqualität optimieren lässt.

Zweifellos – und dies nur als Beispiel – ist das Modell T8730 mit elektronischer Einstellung derzeit das leistungsstärkste und zuverlässigste Produkt in der Dichtheitsprüfbranche.

 

So wählen Sie die richtigen Geräte zur Dichtheitsprüfung aus

Dichtheitsprüfverfahren gewährleisten die hohe Qualität und gleichbleibende Leistung von Produkten, die bei einem festgelegten Druckniveau eine zuverlässige Abdichtung gewährleisten müssen. Es gibt jedoch viele verschiedene Arten von Dichtheitsprüfungen, wie beispielsweise Helium-Dichtheitsprüfungen, Massenextraktionsprüfungen und weitere.  

 

Arten von Dichtheitsprüftechnologien

Es gibt acht wichtige Arten von Dichtheitsprüfungen, mit denen Ihr Betrieb die Unversehrtheit der Produkte sicherstellen kann. Diese sind:

Luftdichtheitsprüfung mit einem Mikroströmungssensor unter Druckbedingungen

Bei dieser Dichtheitsprüfung wird die unter Prüfbedingungen aus den zu prüfenden Produkten entweichende Luft gemessen und wieder aufgefüllt. Die Prüfung nutzt einen integrierten Mikrosensor, der die aus einem Bauteil oder einer Baugruppe entweichende oder austretende Luft ersetzen kann, sodass das Prüfprodukt unter konstanten Druckbedingungen bleibt. Dies hilft bei der Messung der Luftleckrate.

Luftdichtheitsprüfung mit Massenabsaugung (Vakuumbedingungen)

Anstatt das Prüfprodukt unter normalen Umgebungsbedingungen zu testen, wird es bei dieser Prüfung unter Vakuumbedingungen geprüft, um eventuelle Undichtigkeiten zu erkennen und zu messen. Die Vakuumbedingungen machen die Prüfung empfindlicher und aussagekräftiger. Außerdem kommt ein Mikro-Durchflusssensor zum Einsatz.

Helium-Lecksuche

Dieser Test basiert auf einem Spurengas, das mit einem Feldmassenspektrometer problemlos gemessen werden kann. Ein gängiges Spurengas ist Helium, da Spektrometer, die auf 4 amu eingestellt sind, ionisiertes Helium nachweisen können, um das Ausmaß etwaiger Undichtigkeiten zu messen.

Ultraschallprüfung

Anstatt Spurengase zu messen oder Luftlecks direkt zu lokalisieren, werden bei Ultraschallprüfverfahren Schallwellen erfasst, die auf das Vorhandensein eines Lecks hinweisen. Leckquellen erzeugen Ultraschallsignale, anhand derer die Technologie den Ort des Lecks ermitteln kann.

Wärmebildgebung

Undichtigkeiten führen zu Temperaturschwankungen, wenn der Produktkörper, die darin enthaltene Flüssigkeit und die Umgebung unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Daher können Hersteller mithilfe von Wärmebildkameras das Vorhandensein und die Lage potenzieller Undichtigkeiten in einem Testprodukt erkennen.

Spurengasdetektion

Die Spurengasprüfung ist eine übergeordnete Kategorie von Prüfverfahren, zu der auch die Helium-Lecksuche gehört. Bei diesen Verfahren wird Helium, Wasserstoff oder ein anderes Spurengas eingesetzt, um mögliche Undichtigkeiten aufzuspüren. Das Gas strömt durch das zu prüfende Produkt und reichert sich in der Nähe des Lecks an. Prüfer können diese Konzentrationen dann mithilfe entsprechender Technik erfassen und so Lecks aufspüren. Diese Art von Prüfverfahren wird häufig in Sanitär-, Kälte- und HLK-Anlagen eingesetzt.

Farbeindringprüfung

Bei Schweißnähten oder Verbindungen, bei denen möglicherweise Undichtigkeiten vorliegen, können Prüfer eine Farbstoff-Eindringflüssigkeit auf den betreffenden Bereich auftragen. Bei Undichtigkeiten dringt der Farbstoff in den Spalt oder den Defekt ein, sodass die Prüfer den Bereich untersuchen und den eingedrungenen Farbstoff unter bestimmten Lichtverhältnissen erkennen können.

Prüfung der akustischen Emission

Ähnlich wie bei der Ultraschallprüfung werden auch bei der Akustikemissionsprüfung Schallwellen eingesetzt, um mögliche Undichtigkeiten aufzudecken. Undichtigkeiten können akustische Signale und Spannungswellen erzeugen, die mit dieser Technologie dann genau lokalisiert werden können.

 

Ihre Bewerbung verstehen

Die Dichtheitsprüfung ist in vielen verschiedenen Branchen ein unverzichtbarer Prozess. Daher können für jede Branche oder jedes spezifische Produkt unterschiedliche Prüfanforderungen gelten. Diese branchenspezifischen Vorschriften können Aufschluss darüber geben, welche Art von Prüfung erforderlich ist, welche Qualitätskontrollstandards erfüllt werden müssen und welche maximale Leckrate zulässig ist. Zu den branchenspezifischen Aspekten zählen unter anderem:

Luft- und Raumfahrt sowie Automobilindustrie: Zu den Bauteilen, die häufig einer Dichtheitsprüfung unterzogen werden, gehören Klimaanlagen, Bremsanlagen, Antriebsstrangsysteme, Wärmetauscher, geschweißte Baugruppen und bearbeitete Gussteile.

Medizinisch: Medizinprodukte und Implantate, Einwegprodukte wie Katheter sowie Laborgeräte werden häufig einer Dichtheitsprüfung unterzogen.

Pharmazeutika: Verpackungen wie Ampullen müssen ebenfalls auf Dichtheit geprüft werden, da ein mögliches Leck ebenso gut mikrobiologische Verunreinigungen eindringen lassen kann, wie es Arzneimittel nach außen austreten lässt. Die Verpackungen werden einer Helium-Dichtheitsprüfung unterzogen, um sie anhand der maximal zulässigen Leckraten (MALLs) zu bewerten.

Unterhaltungselektronik und Versorgungsunternehmen: Diese Produkte oder Systeme werden getestet, um ein minimales Risiko einer Wasserverschmutzung sicherzustellen.

 

Zu berücksichtigende Faktoren

Da unterschiedliche Produkte und Anwendungen unterschiedliche Prüfverfahren erfordern, ist es wichtig, das richtige Verfahren zur Lecksuche auszuwählen, das den individuellen Produktions- oder Serviceanforderungen Ihres Unternehmens entspricht. Berücksichtigen Sie dabei Folgendes:

Bedingungen für die Dichtheitsprüfung: Verschiedene Produkte müssen unterschiedliche oder dürfen keine unterschiedlichen Druckleckbedingungen aufweisen, weder außerhalb noch innerhalb des Produkts.

Umweltfaktoren: Die Testumgebung hat Einfluss auf die Durchführbarkeit verschiedener Tests.

Kosten: Komplexere Tests sind oft teurer als einfache Tests, die unter verschiedenen Umgebungsbedingungen durchgeführt werden können. Berücksichtigen Sie dabei sowohl die Kosten für Material und/oder Dienstleistungen als auch die Kosten für die Vorbereitung des Tests.

Durchsatz und Taktzeiten: Die Geschwindigkeit jedes einzelnen Tests ist entscheidend, insbesondere wenn jedes Bauteil einzeln getestet werden muss.

 

Wenn Sie weitere Informationen über dieses Produkt wünschen, können Sie uns gerne kontaktieren.