Giriş
Metal işleme üreticilerinin kalite kontrolü (QC) ve üretim müdürleri için küçük parçaların analizi bazen hakikatten bir sıkıntı kaynağı olabilir. Müşteriler için - özellikle havacılık, otomotiv ve diğer kritik endüstriler ve uygulamalarda - tedarik zincirinin her adımında sıkı kalite kontrol talep edilmektedir. Dolayısıyla her parça, üretim hattı boyunca her spesifikasyonu karşılamalıdır.
Bununla birlikte, en büyük boyutları yaklaşık 6 santimetreden daha küçük olan metal teller, çubuklar veya vidalar ve diğer bağlantı elemanlarının yanı sıra ince metal plakalar veya levhaların analiz edilmesi çok zordur. Bu nedenle, gelen veya giden malzemelerin denetimini yapan tedarikçilerin belirlenmesi ve belgelenmesi zor veya imkansız olabilir.
Bu, güvenlikle ilgili bu bileşenler söz konusu olduğunda ciddi sorunlara yol açabilir. Bu sorunlar arasında yasal cezalar, parçaların yeniden işlenmesi, bitmiş ürün geri çağırmaları veya daha da yıkıcı sonuçlar olabilir. Organizasyonlarını zaman, para, itibar, proje veya müşteri kaybetme risklerine karşı korumak için metal işleme yöneticileri her an dikkatli olmalıdır.
Bu makale, mevcut yaklaşımların yararlarını ve dezavantajlarını araştırmaktadır. Aynı zamanda, SPECTRO Analitik Cihazlardan temin edilebilen ve birçok küçük parça türünün hassas analizi için güvenilir, son teknoloji çözümler sunan iki cihazı açıklamaktadır.
ANALİTİK ZORLUKLAR
Farklı analitik teknolojiler ile , küçük parçalı numuneleri test etmeye çalışırken çeşitli zorluklarla karşılaşılır. Örneğin, ark / spark OES analizörleri, kontaminasyonu önlemek için ölçüm odasında kapalı bir argon atmosferini gerektirir. Ancak belirli bir numune, spark tablası açıklığını tamamen kaplayacak şekilde yerleştirilemeyecek kadar küçükse, ortam havasından gelen oksijen (O) ortama girer ve yüksek oksijen afinitesine ( yakınlık) sahip herhangi bir numune elementi ile birleşir. Veya çok ince bir metal plaka gibi bir numune, plazma uyarımının ısısı nedeniyle yanacaktır. XRF analizörleri ise farklı bir sorunla karşı karşıyadır: Çok küçük bir numune, başarılı bir ölçüm sağlamak için yeterli miktarlarda X-ışını ile bombalanamaz. (Bu teknolojiler ve nasıl başarılı küçük parça performansı sunabilecekleri hakkında daha fazla ayrıntı için aşağıdaki “Üstün analizör çözümleri” bölümüne bakın.)
Ek olarak, eski analizörler, geçmişte tipik olarak karşılaşılan kimyasal elementleri ölçmek için yeterli olabilirdi. Bununla birlikte, son metal endüstrisi gelişmeleri, her boyuttaki parçayı analiz etmek için bir dizi yeni zorluk ortaya çıkarmıştır:
Çinko
Geri dönüşümün artmasıyla birlikte, tedarik zincirindeki metal malzemeler artık daha yüksek oranlarda yeniden kullanılan malzemeler içerebilir. Bu nedenle, analizi oldukça kolay olan nikel içeren ürünler, halihazırda birçok metal işleme tesisinde kullanılan analizörlere meydan okuyan önemli konsantrasyonlarda çinko (Zn) içerebilir.
Tungsten
Eski Sovyet bloğundaki üreticiler, belirli çelik türlerini formüle etmek için yeterli krom ve kobalt elde etmekte zorluk çekiyordu. Genellikle benzer özellikleri için daha kolay bulunabilen tungsten (W) ile değiştirdiler. Bu nedenle, bu element artık birçok metal geri dönüşümü ve tedarik zincirinde, özellikle Avrupa’da kullanılmaktadır. Ancak, tungsten içeriğinin doğru belirlenmesi birçok spektrometrenin ölçüm yeteneklerinin ötesinde olabilir.
Sahtecilik
Metal endüstrisinde, parçaların ve malzemelerin sahteciliği - ve / veya bunların dokümantasyonu - son yıllarda hem büyük hem de küçük skandalların sayısının artmasına neden oldu. Bu, metal işleme şirketi yöneticilerinin üzerinde erken ve sık analiz yapma baskısını artırır.
Nadir topraklar
Nadir topraklar, giderek daha önemli bir başka zorluk teşkil etmektedirler. Seryum (Ce), neodim (Nd) ve prasodimyum (Pr) gibi elementler genellikle magnezyum bazlı cevherde ve dolayısıyla daha az yaygın olan magnezyum alaşımlarında bulunur. Bununla birlikte, artık daha sık karşılaşılan alüminyum bazlı ve nikel bazlı alaşımlarda da ilgi çekici unsurlar olarak ortaya çıkıyorlar. Bazı metallerde, nadir topraklar yapısal mukavemeti arttırmak için kullanılan arzu edilen bileşenlerdir. Diğerlerinde, istenmeyen kirleticilerdir. Nerede kullanılırsa kullanılsın, daha az gelişmiş sabit analizörler için zorluklar çıkarırlar.
GELENEKSEL ANALİZ YÖNTEMLERİ
Şu anda, havacılık ve otomotiv endüstrilerindeki farklı metal bileşen tedarikçileri, küçük parçaların element analizi için bir dizi çözüme yöneliyor.
Onları dışarı gönder
Bir şirketin sahada uygun analiz ekipmanı yoksa, numuneler test edilmek üzere üçüncü şahıs laboratuvarlarına gönderilebilir. Ancak çoğu sonuç doğru olsa da, karışıklıklar veya işleme hataları çoğalabilir. Bu yöntem ayrıca ekstra maliyetler ve kalite kontrol çabaları getirir. Ve tabii ki, büyüklük sırasına göre gecikmeleri artırır. Sonuçlar, saniyeler veya dakikalar yerine günler halinde verilir.
Diğer analizörleri yeniden görevlendirin
Bazı metal işleme tesisleri, diğer görevler için kullanılmaya hazır, yerinde yanma analizörleri ve yaş metod kimyasal analizörleri aracılığıyla küçük parça testlerini yapmaya çalışabilir. Ne yazık ki, bu teknolojilerle küçük metal numunelerin hazırlanması ve işlenmesi son derece zaman alıcıdır ve oldukça pahalıdır.
OES veya XRF aracılığıyla yeniden eritin ve analiz edin.
Havacılıkta veya otomotivde kullanım için parçalar üreten tesisler, normal boyutlu numunelerdeki element konsantrasyonlarını test etmek için genellikle standart OES veya XRF metal spektrometrelerine sahiptir. Bu aletlerin özel küçük parça analiz yöntemlerinden yoksun olduğu durumlarda, kullanıcılar analiz için bir spark standına sığacak kadar büyük olana kadar küçük bir teli, çubuğu veya tutturucuyu yeniden eritebilir veya bastırabilir. Bununla birlikte, numunedeki kükürt (S) veya fosfor (P) gibi bazı elementler nispeten düşük buharlaşma sıcaklıklarına ulaştığından, yeniden eritme, orijinal numunenin bir kısmının kolayca kaybolmasına neden olabilir. Dolayısıyla sonuçta elde edilen okuma, orijinal numunenin gerçek konsantrasyon seviyelerini yansıtmaz.
ÜSTÜN SPEKTROMETRE ÇÖZÜMLERİ
İki tür cihazın en son modelleri, analitik ihtiyaçların çoğunu veya tamamını karşılayabilir ve yukarıda açıklanan sorunlardan kaçınabilir: sabit OES ve elde taşınabilir XRF.
Sabit OES
Ark / spark optik emisyon spektrometrisine (OES) dayalı gelişmiş bir analizör, metal işleme dünyasında en hassas küçük parça muayenesi için tercih edilen cihaz haline geldi.
Örneğin, SPECTRO Analytical Instruments’ın SPECTROMAXx sabit metal spektrometresi gelen / giden malzemelerin hem rutin hem de hassas analizini, ultra hassas “fabrika sertifikası” incelemesi dahil olmak üzere sağlar. Adaptörler ile 0,8 mm kadar küçük metal örnekleri doğru şekilde konumlandırabilir ve analizini yapabilir.
SPECTROMAXx, dökümhane analizlerinin temel dayanağıdır ve kendi sınıfında pazar lideridir. Yedi nesil boyunca rafine edilmiş teknolojilerle, aynı zamanda metal işleme tedarikçileri tarafından havacılık, otomotiv ve diğer kritik uygulamalar için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Günümüzün demir bazlı ve alüminyum bazlı alaşımlarında bulunan ana bileşenleri ve daha fazlasını kapsayan 10 matris, 65 metod ve 54 elementi ölçebilir. SPECTROMAXx, halihazırda bahsedilen nadir toprak elementlerinin yanı sıra artık tedarik zincirinde görünen çinko ve tungsten konsantrasyonlarına ek olarak, küçük parçalarda sıklıkla karşılaşılan diğer elementlerin eser miktarlarını bile ölçebilir. Bunlar kükürt ve fosforun yanı sıra karbon (C), nitrojen (N), alüminyum (Al), silikon (Si), magnezyum, lityum (Li), berilyum (Be) ve bor (B) içerir. Artı Tablo 1’de listelenen diğer unsurlar.
Yüksek hassasiyet ve kararlılığın yanı sıra, analizörün diğer avantajları arasında minimum ölçüm süreleri, maksimum üretkenlik, garantili kullanım kolaylığı, düşük işletim maliyetleri ve düşük bakım gereksinimleri yer alır. Kullanıcılar, SPECTRO’nun iCAL akıllı calibration yazılımına dayanan tek bir numune kullanarak kolay standardizasyon yoluyla günde 30 dakikaya kadar tasarruf edebilir. Son olarak, Sonuç Yöneticisi analiz arşiv yazılımı, sonuçların tam arşivlenmesi, depolanması ve raporlanması gibi kolaylıkları vardır.
Elde taşınan XRF
Bir kalite analizi gerekli olduğunda veya bir alaşım tipinin doğrulanması gerektiğinde (hızlı bir alaşım kontrolü için doğrulanacak popüler kaliteler için tablo 1'e bakın), ancak iz analizi gerekli olmadığında, el tipi bir enerji dağıtıcı X-ışını floresansı (ED-XRF ) analizör tatmin edici sonuçlar verir.
Bu tür bir "XRF tabancası", tamamlanmış parçaların eşlenmemiş bir görünüme sahip olması gereken giden ve son denetimler için de seçilebilir. OES analizinden farklı olarak, XRF incelemesi metal yüzeylerde hiçbir görünür işaret ("yanık izi" gibi) bırakmaz.
Örneğin, gelişmiş SPECTRO xSORT el tipi ED-XRF spektrometreleri, uzay ve otomotiv endüstrilerinde bulunan hızlı, güvenilir alaşım doğrulaması da dahil olmak üzere birçok yüksek verimli element testi ve analiz görevi için tasarlanmıştır. Sağlam, uygun fiyatlı, son derece taşınabilir cihazlar, fabrikada, depoda veya sahada 1 mm kadar küçük numuneler için güvenilir sonuçlar sağlarlar.
xSORT modeli, çoğu demir esaslı alaşım için yalnızca 2 saniyede metal kalitesi analizi sağlar ve alaşımları alüminyum, magnezyum, silikon, fosfor ve sülfür gibi hafif elementleri 7 saniyede tanımlar. SPECTRO iCAL ile donatılmış olan standart kalibrasyonu, 46 elementli 16 matris için alaşımları ve metalleri ölçebilir. Opsiyonel entegre bir video kamera, ölçülen bir noktanın tam örnek konumlandırmasını ve dokümantasyonunu sunar. Ve ünite, çeşitli formatlarda eş zamanlı sonuç saklama sağlar.
ÖNEMLİ: NUMUNE KONUMLANDIRMA
Spektrometre üreticileri, küçük metal parçaları analiz etme zorluğuna yönelik çeşitli yaklaşımlar benimsemiştir. Bazıları peşinen böyle parçaları orijinal hallerinde test edemeyeceklerini kabul eder, bunun yerine yeniden eritme gibi ayrıntılı numune hazırlama tekniklerini tavsiye ederler. Diğerleri, daha küçük bir noktaya odaklanmak için elektrot tasarımlarını değiştirmeye çalışır. Kullanıcılar gerçek dünyadaki örnekleri çok çeşitli küçük şekil ve boyutlarda analiz etmekte zorlandıkça hepsi önemli zorluklarla karşılaşabilir.
Bunun yerine deneyimler, en verimli yaklaşımın numune konumlandırmasının hassas kontrolünü sağlamak olduğunu göstermektedir. Maksimum hassasiyet ve doğruluk, elektrottan numuneye giden deşarjın yerini dikkatli bir şekilde kontrol etme yeteneğinde yatmaktadır. Bu nedenle, numuneyi spark sehpası üzerinde doğru konuma - doğrudan elektrotun merkezi üzerine - yerleştirmek çok önemlidir.
SPECTRO, bunu başarmanın en iyi yolunun adaptörler olduğunu belirlemiştir. Bu mühendislik ürünü parçalar, spektrometre tarafından ölçüm için verilen numune boyutları ve şekilleri aralıklarını kabul eder. Adaptör, hassas analiz için belirli bir numuneyi spark standı üzerindeki yerine en uygun konumda kilitleyecektir.
Örneğin, telleri üstten veya yandan uyarma için en uygun şekilde konumlandırmak için çeşitli adaptörlerin yanı sıra, kitler ekstra dayanıklı spark sehpası açıklık boyutunu azaltmak için alüminyum oksit (Al203) seramik disk ve / veya daha fazla korumak için ısıyı iletirken ince bir levha numunesini sıkıca bastırmak ve yerinde tutmak için bir bakır blok kullanılır. Neredeyse 40 yıllık sürekli iyileştirme ile SPECTRO, muhtemelen endüstrinin en geniş adaptör kitleri dizisini geliştirmiştir. Sonuç olarak, SPECTROMAXx gibi bir cihaz, 0,8 mm’ye kadar düşük numune boyutlarına kadar teller, çubuklar, bağlantı elemanları, ince plakalar veya tabakalar ve hemen hemen tüm diğer küçük parçaların hassas ve doğru analizini sağlayabilir.
KÜÇÜK PARÇALI METAL ANALİZÖRÜN SEÇİLMESİ
En eksiksiz kalite kontrol özellikleri seti ve değirmen sertifika hassasiyeti için bir OES metal analizörü düşünün. Yalnızca alaşım doğrulaması veya giden inceleme gerektiğinde, el tipi bir XRF analizörü iyi bir alternatif olabilir. Ancak, tüm OES veya XRF modelleri günümüzün metal konstrüksiyon tedarik zincirinde bulunan küçük parçaları barındıramaz. En iyi sonuç için aşağıdaki özelliklere sahip bir analizör aramanızı tavsiye ederiz:
Market liderliği
En geniş çeşitlilikteki metal işleme tesislerinde iyi performans gösteren bir analizör, sizinkin de başarılı olmak için en iyi şansa sahiptir. Yaklaşık 40 yıllık deneyim ve SPECTROMAXx ve SPECTRO xSORT gibi enstrümanlar ile, SPECTRO, Stratejik Yönlendirmeler Uluslararası (SDi) uyarınca tanınmış bir piyasa lideridir.
Kolay kalibrasyon
Bazı cihazlar sık sık yeniden kalibrasyona ihtiyaç duyar. Buna karşılık, SPECTROMAXx’teki iCAL 2.0 mantık sistemi, 5 dakikadan daha kısa bir sürede tek seferlik, tek numune standardizasyonuna izin verir. SPECTRO xSORT, benzer bir işlem için iCAL numunesi olarak çift amaçlı bir koruyucu kapak kullanır.
Geniş dalga boyu aralığı
Malzemeler, özellikler veya uygulamalar değişebileceğinden, bugün veya yarın analiz etmek isteyebileceğiniz tüm unsurları kapsayan bir cihaz arayın.
Uyarlanabilirlik
Küçük metal parçalar sayısız şekil ve boyutta gelir. Test etmeniz gereken herhangi bir parçayı kapsayacak en geniş adaptör kitleri yelpazesine sahip analizörleri arayın.
Geniş Metal Veritabanı
Önceden belirlenmiş yöntem ve standartlardan oluşan mümkün olan en büyük kitaplık, basit kurulum, kolay kullanım ve doğru sonuçlar sağlar. SPECTROMAXx ve SPECTROxSORT bugünün mekanik tedarik zincirinde bulunan tüm kaliteleri kapsayan geniş bir kütüphaneye sahiptir.
ÖNEMLİ: KALİBRASYON VE STANDARTLAR
Büyük standartlar kitaplığı, bir spektrometrenin analitik “boşluğunu” veya mükemmel analitik performans elde etme gücünü sağlamaya yardımcı olur. Analizörün matematiksel kalibrasyon eğrisinin hesaplanması, tüm standartların ölçülmesine dayanır. Bilinmeyen örneklerin ölçümleri daha sonra her bir kapsanan öğe için standartlar kitaplığındaki referans ölçümlerle karşılaştırılır. Standartlar, belirli bir elementin belirli bir konsantrasyonunu gösteren bir numune tarafından yayılan enerji yoğunluğunun fonksiyonunu tanımlar.
Bir spektrometre ne kadar çok standardı referans alabilirse, üstün doğruluk olasılığı o kadar yüksek olur. SPECTRO Analitik Cihazlar bu konuda metal analizör endüstrisine öncülük etmektedir. SPECTROMAXx gibi analizörler için fabrika kalibrasyonları, bugüne kadar 2.648 standardı temel almaktadır. Bunlar, bir metal işleme tesisinin küçük numuneli kalite kontrol analizleri sırasında bulunabilecek tüm yaygın ve bir dizi nadir alaşımları kapsar.
SONUÇ
Günümüzde metal işleme yöneticileri, havacılık, otomotiv ve diğer kritik uygulamalar için küçük parçaların kalite kontrol analizlerini yapmak zorunda kaldığında, temel aralık, numune konumlandırma hassasiyeti ve geniş referans standartları gibi konuların dikkatlice değerlendirilmesi, iş için doğru spektrometre cihazı seçiminde SPECTROMAXx ve SPECTROxSORT u seçmektedir.