На многих предприятиях, занимающихся выплавкой стали, чугуна, цветных металлов и их сплавов, машиностроением и закупкой металла у производителей, переработкой лома вторичных металлов и т.д., актуальным является организация собственной лаборатории.
Также этот вопрос актуален в технологических процессах (термообработки, механической обработки), производитель должен быть уверен в точном соответствии марки металла требованиям техдокументации.
Как известно, существуют приборы способные выполнять эти задачи и решать проблемы как на стадии производства, так и при входном контроле и называются они спектрометры.
Спектрометр (лат. spectrum от лат. spectare — смотреть и метр от др.-греч. μέτρον — мера, измеритель) — оптический прибор, используемый в спектроскопических исследованиях для накопления спектра, его количественной обработки и последующего анализа с помощью различных аналитических методов.
Существует несколько типов спектрометров. Для решения задач по входному контролю, качественному и количественному анализу сплавов, а также определения их марки в основном используют 3 типа спектрометров:
Эти спектрометры могут быть различного исполнения:
- Стационарные (настольные, напольные);
|
- Мобильные (есть возможность переносить прибор в руках или на специальной тележке);  |
|
- Портативные (исполнены в виде пистолета);
В последнее время особенно большую популярность имеют именно портативные приборы, т.к. многим предприятиям очень важно делать именно экспресс-анализ и экономить очень много времени!
Разберем ситуации, которые чаще всего встречаются на предприятиях.
Представьте, что к Вам на предприятие по Вашему заказу пришла партия металла – сталь 60С2. Из такой стали изготавливают пружины. И вот Вы по документам и сертификатам приняли и разгрузили данный металл к себе на склад и через некоторое время приступаете к производству.
Но на стадии производства и обработки пружин были выявлены дефекты:- излом,
- трещины,
- следы коррозии на поверхности витков,
- усадка длины в свободном состоянии и потеря упругости.
После чего, конечно же, предприятие обращается в лабораторию, где делают анализ металла и оказывается, что поставленный метал вовсе другой марки – сталь 20!
Диапазоны содержания элементов 60С2 и 20 пересекаются, но 2 элемента значительно отличаются! Это Кремний и Углерод.Сталь 60С2
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu |
| 0.57 - 0.65 | 1.5 - 2 | 0.6 - 0.9 | до 0.25 | до 0.035 | до 0.035 | до 0.3 | до 0.2 |
Сталь 20
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As |
|
0.17 - 0.24 |
0.17 - 0.37 |
0.35 - 0.65 |
до 0.3 |
до 0.04 |
до 0.035 |
до 0.25 |
до 0.3 |
до 0.08 |
Про их отличие физических свойств и говорить не нужно.И к чему мы пришли на данный момент:
- Металл приняли на склад по документам (В сертификате сталь 60С2), но оказалась совершенное несоответствие сертификату;
- Данную партию уже использовали в производстве деталей;
Однако для наглядности все же давайте посмотрим на цифры!
|
Предположим Вам на предприятие осуществили поставку металла и по документации всё соответствует. | |
|
Осуществили приемку металла и запустили производство, однако обнаружили дефекты в ваших изделиях. |
Ориентировочная себестоимость, к примеру, пружины составляет ≈ 45$;
При объёме производства пружин в 5000 штук в месяц затраты на производство составят 225 000$;Предположим, цена ваших изделий на рынке составит 55$ (+20% к себестоимости);
При условии реализации месячного объёма производства пружин выручка составит 30 000$;
И это только с реализации месячного объема производства одного вида деталей!
В процессе были выявлены дефекты, свидетельствующие о том, что продукция не соответствует требованием качества и реализации не подлежит. Другими словами брак производства.
Исходя из этого, предприятие понесло убытки на сумму затрат производства.
|
≥ 225 000$ |
А теперь представьте, что Вы можете не допустить такой ошибки ещё на стадии, когда грузовой автомобиль с металлом только прибыл к Вам на предприятие и ещё не начались разгрузочные работы.
В решении данной проблемы Вам и помогут спектрометры!
Но и здесь, конечно же, возникает вопрос цены и возможности использования на Вашем предприятии.
Также необходимо выбрать метод, на котором основан принцип работы конкретного спектрометра
|
|
|
| Параметр / наименование |
Портативный рентген-флуоресцентный анализатор (РФА)  |
Мобильный оптико-эмиссионный спектрометр (ОЭС)  |
Портативный лазерно-искровой эмиссионный спектрометр (ЛИЭС)  |
| Требуются разрешительные документов контролирующих органов | ДА | НЕТ | НЕТ |
| Возможность анализа сыпучих материалов |
|
Только анализ объектов от 5 мм |
Анализ объектов от 1 мм и некоторых сыпучих материалов |
| Возможность проведения анализа C (Углерода) в сталях |
|
|
|
| Возможность проведения анализа S и P (Серы и Фосфора) в сталях |
|
Необходим дополнительный датчик UVTouch |
|
| Необходимость подключения аргона высокой чистоты | НЕТ | ДА | НЕТ |
| Возможность использования оборудования в сфере законодательной метрологии |
|
|
|
| Вес прибора | 1,5 кг | 15 кг - основной блок | 2,3 кг |
| Режим сортировки |
|
|
|
| Встроенный марочник металлов и сплавов по ГОСТ, ASTM, ANSI, возможность корректировки и добавления марок |
|
|
|
|
Источники ионизирующего излучения |
 ДА |
 НЕТ |
 НЕТ |
| Необходимость владения знаниями в области спектрометрии (спектроскопии) | 50 / 50 | ДА | НЕТ |
Остановимся подробнее на портативных лазерно-искровых эмиссионных спектрометрах, а в частности на таком спектрометре как ЭЛАНИК!
Измерение элементов
ОТ
ДО 
Поверхность образца облучают импульсным лазером, в результате чего создается достаточная удельная мощность для испарения материала с образованием плазмы.
По мере охлаждения плазмы, выбитые из атомов электроны рекомбинируют с атомами, излучая волны в УФ, оптическом и инфракрасном диапазонах.
Встроенный спектрометр анализирует излученный свет, измеряя длину волны и интенсивность (количество) света.
Встроенное программное обеспечение сравнивает спектральные линии известных длин волн для того, чтобы установить, какие элементы присутствуют, и с использованием встроенной системы калибровки количественно определяет по интенсивности линии концентрацию элемента.
Преимущества Лазерного анализатора ЭЛАНИК:
•Анализ легирующих элементов, в том числе и C (Углерод) без использования инертных газов.•Встроенная фотокамера – удобно для анализа конкретного места на образце.
•Возможность измерения мелких образцов: область анализа менее 0,3 мм.
•Автоматическое распознавание сплава без участия пользователя.
•Встроенный марочник – автоматическое определение марки сплава по результатам анализа.
•Высокая точность результатов достигается за счет усреднения по нескольким точкам.
•Автоматическое сохранение данных измерений во встроенной памяти прибора до 100 000 измерений.
•Высокая надежность: не содержит элементов, требующих замены или обслуживания.
•Питание: от сети 220 В или от перезаряжаемых Li-ion батарей.
Расчет углеродного эквивалента (СЕ):
На дисплей отображается:
|
•вид сплава •марка сплава (3 наиболее близких к измеренному хим. составу) •углеродный эквивалент •химический состав образца •абсолютное СКО по измеренным точкам (если измерение проводилось в нескольких точках) •вид с камеры места прожига •номер измерения (автоматически сохраняется результат и хранится в памяти прибора |
На наш взгляд, приобретение такого прибора как ЭЛАНИК, является экономически обоснованным, т.к. прибор решает задачи входного контроля, что позволит Вам не допустить поставку некачественной или не соответствующей документам партии металла.
На данный момент это единственный прибор основанный на методе ЛИЭС, способный определять Углерод с высокой точностью без использования инертного газа (Аргона), а следовательно он абсолютно не имеет расходных материалов.
Легкий, удобный, не требует специальных разрешительных документов и специальных знаний Ваших сотрудников в сфере спектрометрии, а значит с ним может работать каждый!
А самое главное, что, принимая во внимание наш пример расчета, окупаемость такого прибора не заставит себя долго ждать.
Период окупаемости прибора будет варьироваться от 1 до 3 месяцев, в зависимости от объемов производства.
ЭЛАНИК – прибор, который обезопасит Ваш бизнес, сэкономит время и деньги Вашего предприятия!
