Необходимость входного контроля
Многие машиностроительные и металлургические предприятия сталкиваются с проблемой входного контроля закупаемого металла, подтверждения его химического состава и марки, поскольку сертификаты, поставляемые с металлом, часто содержат недостоверную информацию. Перед тем, как запустить металл в производство, необходимо убедиться в его соответствии.
Методы контроля и требования к приборам для входного контроляДля входного контроля состава металлов необходимо, чтобы прибор 1) был малогабаритным, мобильным (переносным или передвижным), 2) делал анализ состава прямо на металле без отрезания образца, 3) определял основные химические элементы и марку металла.
Надо отметить, что за малогабаритность приходится платить понижением точности анализа, что справедливо для всех типов приборов. Поэтому ошибкой будет попытка применения приборов входного контроля для задач точного анализа, например, выплавки металла. Для решения такой задачи нужен точный лабораторный спектрометр, например, МСА II V5.
Какими приборами можно контролировать состав металла? Основных методов контроля три – рентгенофлуоресцентный, оптический эмиссионный и лазерный. У каждого метода есть свои достоинства и недостатки. Так, например, рентгенофлуоресцентные малогабаритные спектрометры («пистолеты») – легкие, маленькие, с простом алгоритмом пользования, но из-за небольшой мощности рентгеновской трубки и недостаточном разрешении обладают худшими характеристиками по точности и пределам обнаружения элементов, особенно с легким атомным весом (углерод, кремний и др.), чем лабораторные рентгенофлуоресцентные спектрометры. Кроме того, при длительной эксплуатации рентгеновские трубки «садятся» и их необходимо менять, при этом их стоимость существенна. Лазерные мобильные спектрометры активно разрабатываются, но вследствие малой мощности источника и особенностей лазерного возбуждения пока не получили широкого распространения.
Рассмотрим применение оптических эмиссионных спектрометров для целей входного контроля на примере двух последних разработок российской компании ООО «Спектральная лаборатория».
Мобильный оптический эмиссионный спектрометр «Минилаб СЛ»«Минилаб СЛ» – мобильный оптический эмиссионный спектрометр на ПЗС-линейках, разработанный для быстрого входного контроля химического состава черных и цветных металлов без отрезания образца непосредственно на месте их расположения в цехах, шихтовых дворах, складах, полевых условиях. В отличие от рентгеновских приборов «Минилаб СЛ» хорошо определяет как легкие элементы (кремний, углерод и т.д.) так и тяжелые. Типичные задачи: определение марки металла при его приобретении, продаже, контроль деталей на перепутывание, разбраковка по маркам лома цветных и черных металлов, определение марки изделий, от которых невозможно отрезать образец, разбраковка металлоотходов для подготовки шихты. Прибор внесен в Государственный реестр средств измерений РФ, активно используется на десятках предприятий, в т.ч. при строительстве комплекса защитных сооружений в Санкт-Петербурге и моста через Керченский пролив.
Прибор состоит из пистолета-зонда и оптико-электронного блока, соединеных между собой кабелем со световодом через разъем. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока или от автомобильного аккумулятора. Все части прибора устанавливаются на специальной легкоперемещаемой тележке. Спектрометр может работать с продувкой камеры аргоном, воздухом. Прибор комплектуется встроенным корректором мощности, позволяющим работать при напряжении от 170 до 240 В, облегченным пистолетом, специальным столиком, превращающим его в универсальный настольный прибор, специальным программным обеспечением для автоматического определения марки металла. На одном приборе можно анализировать все черные и цветные металлы, достаточно его откалибровать по заданию предприятия.
Как в одном приборе совместить точность и мобильность?
Часто на предприятиях необходим и входной контроль, и точный анализ состава металлов. Например, есть своя литейка, в которой нужно точно контролировать состав технологических проб, чтобы попасть в марку, и в то же время есть потребность в анализе отливок, габаритных деталей, листов металла для входного контроля без отрезания образца. Для такой ситуации разработана опция «гибрид» точного лабораторного спектрометра МСА II V5, которая кроме основной камеры с искровым разрядом в атмосфере аргона имеет пистолет, соединенный с оптическим блоком 3-метровым оптическим кабелем. С его помощью можно дотянуться до места на отливке, трубе, листе металла и сделать анализ не отрезая образца. Сам спектрометр комплектуется столом на колесах, что позволяет его перемещать по лаборатории или цеху. Количество одновременно определяемых элементов не ограничено. Диапазоны концентраций элементов от десятитысячных долей процента до 40-50%.
Все спектрометры внесены в Государственный реестр средств измерений и являются законным средством измерений, допущенными для применения в нашей стране и ряде других стран.
Торонов О.Г., к.ф.м.н.