Анализатор металлов и сплавов - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Анализатор металлов и сплавов

Анализаторы металлов и сплавов

Анализаторы металлов — это приборы неразрушающего действия для определения марки металла и количественно-элементного состава образцов из чёрных и цветных сплавов . Данное оборудование востребовано во многих отраслях промышленности и применяются на разных этапах производства.

От показаний химических анализаторов металлов и сплавов напрямую зависят результаты заключений о соответствии качества материалов и изделий существующим стандартам. Поэтому перед покупкой подобного оборудования рекомендуем ознакомиться с его особенностями, что позволит в дальнейшем сделать оптимальный выбор для достижения конкретных целей.

Классификация анализаторов металлов и сплавов

Разделение анализаторов химического состава металлов и сплавов на группы производится главным образом по двум признакам. По принципу работы различаются оптико-эмиссионные, рентгенофлуоресцентные и лазерные приборы, а по конструкции и месту применения — стационарные и портативные. Каждая разновидность имеет свои особенности и преимущества. О них и пойдёт речь далее.

Оптико-эмиссионные спектрометры

Работа оптических анализаторов состава металлов основана на технологии получения спектра и последующими измерениями длины световых волн и их интенсивности. На практике процесс исследования с помощью этих приборов осуществляется таким образом:

1) образец нагревается концентрированным электрическим разрядом высокой тепловой мощности;

2) вследствие возбуждения ионов и атомов появляется термоэлектронная эмиссия, сопровождающаяся флуоресценцией;

3) монохроматор с дифракционной решёткой улавливает световые лучи и определяет по длине волн те или иные химические элементы , а по интенсивности свечения — их количество;

4) полученные результаты выводятся на дисплей.

Существуют эмиссионные оптические спектрометры с воздушной рабочей средой и с аргоновой. Соответственно, они функционируют с применением дугового и искрового разрядов. Многие модели могут работать в обоих режимах, так как снабжены разными насадками. Но, независимо от строения, оптико-эмиссионные анализаторы отлично показывают себя при исследовании:

· инструментальных и низколегированных сталей;

· нержавеющих сталей на основе никеля, цинка, меди, кобальта, титана;

· низкоуглеродистых сталей ферритного класса;

· алюминиевых и других сплавов .

Оптико-эмиссионные анализаторы хорошо применимы при определении низких (примесных) концентраций легирующих элементов (на уровне 0,0001 – 0,1%), а также анализа неметаллических включений – углерода, серы, фосфора, бора. Таких образом оптико-эмиссионные анализаторы могут быть хорошо применимы при анализе углеродистых и низколегированных сталей, где анализ таких элементов особенно важен, а также для анализа чистых металлов.

Рентгенофлуоресцентные анализаторы металлов и сплавов

Строение и принцип действия.

Основу конструкции любого современного РФ-спектрометра составляют, центральный процессор, рентгеновская трубка, детектор, регистрирующее устройство, модуль управления и электронная память. Наиболее распространен в промышленном применении энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный метод, применение которого заключается в следующем:

1) продуцированное рентгеновской трубкой излучение направляется на образец, чем вызывает ионизацию внутренних оболочек атомов;

2) при этом происходят внутренние переходы электронов с испусканием фотонов со специфичной для каждого химического элемента энергией;

3) датчик отделяет и накапливает фотоэлектроны в энергетические области, а потом по интенсивности последних определяет концентрации элементов.

Контроль за исследованием обычно осуществляется посредством программного обеспечения, которое в начале позволяет задавать параметры, а в конце — вместе с изображением спектра получать готовый перечень компонентов химического состава образца. Выводы ПО делает на основании градуировочных данных о сплавах и с учётом относящихся к определённым режимам работы оборудования коэффициентов. Эталонная информация и полученная в процессе анализа сохраняется в электронной памяти. При необходимости результаты исследований можно распечатывать на принтере.

Рентгенофлуоресцентные анализаторы металлов и сплавов в общей сложности позволяют проверять наличие и количество химических элементов по 45 позициям. К сожалению, они не видят лёгких элементов, то есть тех, у которых атомный номер ниже 11 (расположенных в двух верхних строчках таблицы Менделеева).

Рентгенофлуоресцентные анализаторы могут работать как с металлическими так и неметаллическими образцами, а также работать без разрушения металлов и сплавов . РФА анализаторы не требуют специальной подготовки поверхности (перед проведением исследований достаточно обычной очистки образцов от краски и ржавчины). Возможна работа со сложными объектами , такими как стружка, тонкая проволока, порошки, сварные швы, ферросплавы.

Лазерные анализаторы химического состава металлов и сплавов

Лазерные анализаторы металлов и сплавов появились на рынке промышленного оборудования сравнительно недавно. Принцип работы схож с оптико-эмиссионным спектрометром, только в качестве источника возбуждения используют лазер. Благодаря тому что лазерный спектрометр легко сделать портативным, в последнее время он набирает популярность.

В лазерных анализаторах химического состава отсутствует источник ионизирующего излучения (такой как рентгеновская трубка в рентгенофлуоресцентных спектрометрах), что освобождает от необходимости оформления лицензии и СЭЗ. Лазерные анализаторы металлов имеют самую высокую скорость анализа – результат по химическому составу возможно получить за одну секунду. Лазерные анализаторы имеют лучшую чувствительность по «легким элементам», таким как Si, Mg, Al , по сравнению с рентгенофлуоресцентными спектрометрами, а также имеют возможность анализа Li и Be .

Стационарные и портативные приборы

В категорию стационарных входят напольные и настольные модели анализаторов химического состава образцов. Оптико-эмиссионные преимущественно устанавливаются в лабораториях. В некоторых случаях — в производственных цехах. Рентгенофлуоресцентные требуют установки в специально оборудованном помещении (с наличием надёжного свинцового экрана) за исключением приборов с усиленной защитой от ренгеновского излучения.

К портативным принадлежат мобильные (передвигающиеся на колёсиках) оптико-эмиссионные спектрометры, а также РФА и лазерные анализаторы металлов ручного типа. Все они отличаются возможностями работы в цехах и на производственных площадках, удобством в эксплуатации, быстротой анализа, достаточной точностью измерений. Портативные приборы работают от аккумуляторных батарей, хорошо защищены от внешних воздействий. Незаменимы при работе в полевых условиях и при необходимости проведения исследований в труднодоступных местах.

Области применения анализаторов химического состава металлов и сплавов

Оперативное и точное определение вида металла или состава сплава требуется во многих отраслях промышленности. Тем не менее химические анализаторы наиболее востребованы в металлургии, нефтехимии и машиностроении. Они позволяют:

· выполнять на предприятиях входной контроль качества сырьевого материала (слитков), полуфабрикатов (заготовок), готовых изделий (труб, электродов, прутов, различных деталей) и отходов производства (стружки, металлической пыли);

· контролировать химический состав металлов по ходу плавки в литейном производстве;

· осуществлять контроль химического состава готовой продукции на металлургическом предприятии;

· анализировать химический состав лома на шихтовом дворе;

· сортировка и определение стоимости металлического лома;

Не менее важные задачи химические анализаторы решают и в строительной области, в частности, при обратном проектировании. Определяя количественно-элементный состав компонентов конструкций, приборы помогают устанавливать причины разрушения последних или их отказа. На основании полученных посредством анализаторов данных конструкторы и проектировщики делают выводы относительно выбора металлов и сплавов для проведения реставрационных работ либо для изготовления новых конструкций.

Анализаторы металлов

Портативные анализаторы проводят экспресс-анализ химического состава металлов и их сплавов. Принцип действия — оценка спектра отраженных от металлической поверхности рентгеновских волн. Источником последних является вмонтированная в прибор трубка с радиоактивным изотопом.

Противоударный портативный рентгеновский анализатор химического состава от легендарного производителя Olympus (родоначальники рентгенофлуоресцентных портативных приборов Innov-X Olympus) спектрометр Vanta. Первый противоударный анализатор металлов в Мире!

Устройство Delta Professional – это анализатор с идеальным сочетанием цена-качество. Он с лёгкостью способен исследовать такие лёгкие элементы, как магний, алюминий, кремний, фосфор и сера.

Ренгенофлуоресцентный анализатор металлов – портативное устройство Delta Premium является наилучшим анализатором из всего модельного ряда Дельта. Он позволяет точно определит лёгкие элементы до одной тысячной процента, такие как магний, кремний, алюминий, сера и фосфор.

DELTA Element – это достойная и прочная конструкция с уникальной резиновой (overmolds) и эргономичной ручкой для защиты анализатора. Чтобы избежать простоев, горячая замена батареи, позволяет быстро заменить в процессе использовании анализатора. Дельта элемент имеет интегрированный wide area радиаторы для использования при экстремальных температурах.

Прежде всего, мобильная минилаборатория X-5000 идеально подходит для проведения различного рода геологических разведок, при сортировании многих образцов почвы или горной породы. Прекрасный инструмент для искателей золотых самородков либо других редчайших металлов. Также в минилаборатории можно проводить анализ жидкой пробы с большим уровнем кислотности. Аппарат является одним из незаменимых инструментов профессионального геохимика, обеспечивая высочайшие точности показателей.

С этим прибором можно с легкостью проводить оценку золотых изделий, золотая проба определяется практически за пару секунд. Довольно неплохая функция обнаружения токсинов или примесей в предмете исследования. Еще весьма удобная возможность анализатора проводить процентный анализ всевозможных металлов, которые могут находиться в сплаве из золота. Соответственно и наоборот, можно выяснить золотой процент в груде металла. Прекрасно продуманная функция анализа драгоценных изделий на количество в них палладия или платины.

Читайте также:  Штампы для бетона и штукатурки своими руками

Прибор для определения хим состава металла используется в современной промышленности, а также на производстве повсеместно. Она из лазерных моделей, пользующихся огромным спросом – портативный спектрометр Laser-Z 500, анализатор металла с углеродом и еще 91 элемента.

Портативный рентгенофлуоресцентный анализатор автомобильных, промышленных и радио катализаторов, а так же металлов и сплавов. Оснащён мощной рентген трубкой 40 кВ и современным детектором SiPin, что позволяет проводить анализ с невероятной точностью за очень короткий промежуток времени ( всего 3-5 секунд), для более точного измерения, количество секунд можно изменить в любой момент.

Анализатор металлов и сплавов Omega Xpress Olympus разработан специально для экспресс анализа рентгеновским методом. С помощью Omega Xpress Olympus вы с легкостью определите химический состав любого металла + встроенная библиотека сплавов подскажет вам марку определяемого черного или цветного металла! Весь анализ занимает от 3 до 10 секунд!

Оптико-эмиссионный спектрометр PMI-MASTER UVR – это мобильный и оптико-эмиссионный прибор, для осуществления диагностики металлов. Так же он может называться современным и неповторимым, который дает возможность осуществлять детальную диагностику и выявлять марку разнообразных сталей и сплавов, так же позволяет анализировать углерод, серу, фосфор.

Поточный химический контроль труб разных диаметров, стержней а так же прутков. Полностью автоматизированный прибор для химического анализа и подтверждение марки металла.

Анализ металлов в тяжелых цеховых условиях. Он несёт за собой огромное количество измерений без перерыва.

ARC-MET 8000 идеально подходит для тех, кто ждет от устройств надежности и детальности для входного надзора и сходства металлов по химическому составу.

Спектрометр ICP-5000 с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES) используются в экологической, фармацевтической, пищевой и многих других промышленностях и сверах. Основные особенности атомно эмиссионного спектрометра ICP-5000, являются низкая стоимость и непревзойденная точность.
Анализатор ICP-5000 позволяет в течении нескольких секунд анализировать до 72 элементов, одновременно с количеством более чем 50 000 спектров в его спектральной библиотеке.

Портативные анализаторы применяются:

  • при сортировке металлолома;
  • контроле качества выпускаемой металлургической продукции;
  • оценке чистоты ювелирных украшений из серебра и золота;
  • геологических изысканиях.

В каталоге есть мобильные аппараты для лабораторных и полевых исследований в широком диапазоне цен:

  • Olympus (серия Vanta). Переносные противоударные анализаторы химического состава, выдерживающие падение с высоты до 1,2 метра. Корпус защищает механизм от пыли и влаги (IP65);
  • Delta (серии Element, Professional и Premium). Эти анализаторы металлов работают от литийионных аккумуляторов. Удобны для анализа металлов на открытых складах, стройплощадках и в полевых условиях;
  • Olympus X-5000. Мини-лаборатория в пластиковом кейсе, весит 11,5 кг. Идеальна для геологоразведки: сортировки образцов, анализа самородков, определения присутствия металлов в жидких растворах;
  • Laser-Z 500. Спектральный анализатор металлов для промпредприятий. За секунды определяет полную химическую формулу любого сплава, включая содержание углерода и еще 90 элементов таблицы Менделеева.

На все анализаторы предоставляется гарантия. Возможна доставка спектрометров в регионы РФ.

Анализатор состава металлов. Спектр возможностей современных моделей

Неразрушающий контроль химического состава с помощью анализатора металлов и сплавов используется в различных отраслях хозяйственной деятельности. На металлобазах и предприятиях Вторчермета так определяют марки сплавов, использованных в утилизируемых узлах. В металлургии цель использования этой техники – контроль качества исходного сырья. Археологи применяют анализаторы для ориентировочного определения срока давности обнаруженных находок, а геологи – с целью количественного и качественного состава грунтов и минералов.

Классификация современных технологий анализа металлов

Химический анализ металлов позволяет количественно определять элементный состав материала, чем обеспечивается контроль качества, исследования причин отказов конструкций и т. п. Металлохимический анализ также применяется при так называемом обратном проектировании, когда исследуется характер отказа, по которому устанавливается, использовался ли правильный сплав.

Химический состав и микроструктура большинства металлических образцов могут быть определены одним из следующих способов:

  1. Металлографическим анализом и энергодисперсионной оптической спектрометрией. Способ используется для массового элементного анализа сталей, нержавеющих сталей, чугунов, медных, алюминиевых, кобальтовых, никелевых, оловянных и цинковых сплавов.
  2. Методом индуктивно связанной плазмы. Используется при массовом анализе небольших образцов, где требуется высокая точность даже при низких концентрациях элементов.
  3. Рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией. Метод применяется для анализа никелевых сплавов и для полуколичественного анализа всех систем сплавов.
  4. Инфракрасном сжиганием, которое находит применение при определении в металле углерода, серы, а также связанных кислорода и водорода.

Если конкретные элементы должны быть определены с особо высокой точностью, то для их измерения могут проводиться испытания по всем вышеупомянутым методам. В необходимых случаях при помощи твердомеров определяется также и твёрдость образцов, что служит дополнительным подтверждением наличия в металле определённых химических элементов. В тех же целях производятся и испытания сталей на искру.

Типы анализаторов металла

Оптические эмиссионные спектрометры реализуют технологию, которая использует интенсивность света (испускаемого пламенем, плазмой, либо любым иным источником энергии, который действует на нужной длине волны) для определения количества элемента в образце. Эмиссионные спектрометры работают так. Через образец пропускают высококонцентрированный электрический разряд большой тепловой мощности, нагревая его до температуры, при которой начинается термоэлектронная эмиссия. В результате происходит световое излучение на определённой длине волн, которое улавливается монохроматором. Современные приборы оснащаются источниками контролируемого искрового разряда, что позволяет вести количественный анализ состава металлов.

Плазменные спектрометры относятся к устройствам портативного типа. Электрическая энергия в форме искры генерируется между электродом и образцом металла, в результате чего испарённые атомы приводятся в состояние высокой энергии — плазмы разряда.

Возбуждённые в плазме атомы и ионы создают уникальный спектр излучения, характерный для каждого элемента. Таким образом, один элемент генерирует многочисленные характерные спектры излучения. Этот свет разделяется дифракционной решёткой для извлечения спектра излучения для целевых элементов. Интенсивность каждого спектра излучения зависит от концентрации элемента в образце.

Анализаторы, которые действуют по лазерному принципу, используются преимущественно для оценки наличия в металле алюминия и его сплавов.

Принцип действия основан на оценке длины волны излучения, которое активируется лазерным лучом. Эргономика прибора представляет собой пистолетную форму. Включение лазерного анализатора производится кнопками, которые размещены у триггера. Считывание результатов измерений производится с помощью наклоняемого под любым углом сенсорного экрана.

Особенностью лазерных анализаторов является наличие микрочипа, для работы которого необходимо устанавливать специальную программу. С его помощью выбирается матрица измерений, производится сам химический состав и идентифицируется наличие определённого вещества.

Анализаторы металлов рентгенофлуоресцентного принципа действия предназначены для определения компонентов легирования, следов и сторонних примесей в различных марках сталей. Образец подвергается воздействию рентгеновского излучения, при этом поглощённые электроны проходят в электронно-лучевой анализатор, а отражённые — в рентгеновский спектрометр. Там сигнал усиливается и через дискриминатор величины импульса выводится на экран. Поскольку для количественного анализа используется одновременно два различных блока, то точность получаемых результатов является наибольшей.

От чего зависит цена приборов?

Практическая ценность анализатора любого типа определяется:

  1. Диапазоном определения процентного состава элементов.
  2. Номенклатурой определяемых элементов.
  3. Размерами анализатора.
  4. Сложностью подготовки и эксплуатации прибора.

Цена анализатора металлов зависит от престижности фирмы-производителя, а также от доступности её сервисных служб на территории России. Наибольшей популярностью в мире пользуются анализаторы металлов, произведённые в Японии, Германии и США. С осторожностью стоит относиться к измерительной технике, которая производится в таких странах как Китай, Малайзия или Филиппины: используя лицензированные компоненты, такие установки не всегда отличаются должным качеством сборки, хотя их цена довольно привлекательна.

Стоимость связана и с габаритами устройства. Стационарные анализаторы металла работают от сети и проще в обслуживании, в то время как надёжность портативных моделей сильно зависит от качества аккумуляторных батарей, которые зачастую поставляются фирмами с более низким рейтингом доверия.

Наиболее надёжными и востребованными моделями на отечественном рынке анализаторов металлов и сплавов считаются:

  • Из стационарных приборов – анализатор М5000 китайского производства стоимостью от 1 млн. руб.
  • Из портативных приборов – рентгенофлуоресцентные анализаторы линейки DELTA от торговой марки Olympus (Япония), цена которых, в зависимости от возможностей прибора, составляет от 1 до 2 млн. руб.
  • Многофункциональные ручные лазерные анализаторы Эланик от российского ООО «Лазер-экспорт». Цена – по запросу.
Читайте также:  Где искать металлолом

Анализаторы металлов, спектрометры, виды, цены и принцип работы

Анализатор металлов и сплавов – основные виды и принципы работы

Самая важная и насущная задача на всех пунктах приёма сырья ( ломбард, металлобаза, пункт приёма металла, цех входного контроля является процесс сепарирования (идентификация) сырья по маркам и химическому составу. По внешнему виду и первичным признакам в настоящее время невозможна верная идентификация содержания медь и титан от сплавов на их же основе. Некоторые ещё более сложноопределяемые элементы как никель в нержавейки – определить без специальных приборов просто не возможно, поэтому все большую популярность набирают анализаторы и спектрометры.

По состоянию на 2018 год, самыми передовыми методами химического контроля металла и сплавов, являются метод оптической эмиссии (оптико-эмиссионный, атомно абстракционный , энергодисперсионный) и рентгенлфлуоресцентный (рентгеновский метод). Так же в данной статье мы расскажем о портативных лазерных анализаторах и раскроем принцип работы и поговорим о всех плюсах и минусах данного метода.

Принцип работы рентгенофлуоресцентных анализаторов и спектрометро

Спектрометры, анализаторы работают на основе миниотюрной рентгеновской трубки и детектора. Методом флуоресценции, воздействуют на атомы разных химических элементов, после чего считывается излучение фотонов. Самые передовые портотивные анализаторы используют напряжение до 50000 В.

Сегодня все больше предприятий в России и странах СНГ, заменяют свои старые стационарные приборы, которые используют в специальнооборудованных лабораториях (включая помещение, аттестация персонала и так далее) на портативные анализаторы, спектрометры, которые не требуют специальной сертификации и подготовки помещения, пришедшие на смену устаревшим приборам.

Основными отличительными особенностям присущая всем современным анализаторам – портативность, что позваляет использовать анализатор непосредственно там, где это нужно (улица, цех, шахта, склад, поле, лаборатория и так далее). Вторым отличительным плюсом можно считать скорость анализа. При рутинной задаче в идентификации марки металла и сплава будет достаточно 2-5 секунд, если же нужно определить содержание золота в горной породе или найти в перемолотых автомобильных катализаторах тысячные граммы платины, родия и палладия, то для более точного измерения время анализа увеличивается до необходимого значения. В таком случаи мы получим точность по нужным нам элементам до 1-2 грамм на тону.

Анализ происходит одновременно от 45 до 79 позициям для определения химического состава металла и сплавов, в зависимости от типа прибора. Каждый отдельный элемент анализируется на разном напряжении для более точного определения содержания, после чего мы получаем результат на экране прибора.

Принцип работы и описание портативного рентгеновского спектрометра

Из чего состоит анализатор?

Самыми важными составляющими анализатора является – миниатюрная рентген трубка и детектор, так же экран, материнская плата и регистрирующее устройство. Батареи, корпус с внешним радиатором для отвода тепла. При этом вся конструкция внутри залита специальным пластиком, представляет собой монолитную основу, что позволяет полностью исключить разбалтывание, отхода проводов, скапливание пыли и влаги, предохранит при падении и ударе.

Технология развивается и в дальнейшем компактные портативные анализаторы металла полностью вытеснят большие стационарные спектрометры.

Возможности и достоинства рентгенофлуоресцентного метода:

  • Полное отсутствие опасных радиоизотопов.
  • в не зависимости от атомной массы элементов, анализатор одновременно может анализировать от 24-67 элементов, в зависимости от модели и производителя. Тут хочется сказать что приборы линейки Vanta, являются неоспоримым лидером как по точности, так и по количеству определяемых элементов.
  • возможность выдавать результаты в процентном соотношении, сравнивать между собой все марки и определять соответствие ГОСТу и марке.
  • возможность работать везде (цех, улица, поле, шахта, в горах, лесах, свалках и так далее) и получать результаты исследования за несколько секунд. С последующим сохранением и возможностью переносить данные на компьютер и принтер.
  • Область анализа в 5 раз больше чем у лазерных и оптико-эмиссионных и составляет до 1.5 см², что дает возможность к поиску любых полезных ископаемых
  • – самое важное, конечно возможность анализировать фракции до 50 мкм , шлаки, пыль, стружку, отходы, песок и определять содержание редких элементов. Так же ключевая особенность является минимальная подготовка образца перед анализом. Достаточно пройтись шлифмашинкой и можно начинать анализ.
  • – не требуется настройка на специальных настроечных образцах, не нужно заранее знать основу, современные анализаторы оснащены всевозможными функциями автоопределение основы, что конечно же значительно экономит время, силы и денежные средства
  • – полностью универсальный прибор. Размер не имеет значения, так же как и состояние: жидкость, масло, песок, сухая смесь, стружка, металл, пластик и так далее. Возможность настроить прибор практически под любую задачу.

Данные приборы уже более 15 лет успешно применяются на самых крупных предприятиях и в самых различных областях промышленности. В начале данный метод считался не достаточно точным, и он широко применялся только на пунктах приёма металла, ломбардах и других местах, где требуется оперативный анализ. С тех пор прошло много времени и технологии вкупе с опытом технических специалистов позволили повысить точность до тысячных и десятитысячных по некоторым элементам, что позволило данным приборам занять лидирующую позицию по продажам.

Не сомневаемся, что в скором времени портативные спектрометры и анализаторы полностью вытеснят стационарные установки и приборы.

Вот пример работы портативного анализатора в условиях металлобазы в России (работа велась в конце ноября, самым бюджетным портативным анализатором Delta Element )

Спектрометр для сортировки металла и сплавов

Портативный спектрометр Olympus Delta Element для входного контроля металла и сплавов.

Анализатор металлов и сплавов: классификация и стоимость устройств

Многие предприятия в хозяйственной деятельности для контроля за химическим составом и не разрушаемостью элементов используют специальный инструмент, который называется анализатор металлов и сплавов. При помощи данного устройства, к примеру, на предприятиях Вторчермета и металлобазах вычисляется марка сплавов, применяемых в разных утилизированных узлах. В сфере металлургии анализатор применяется для контроля качества используемого сырья.

Приспособление нашло свое применение не только в области металлургии и сферах с ней связанных – так, например, геологи используют этот же инструмент с целью определения качественного и количественного состава минералов и грунта на площадке работ, археологи же пользуются приспособлением для определения приблизительного возраста находки!

Каким образом происходит анализ металлов?

Благодаря химическому анализу металлов появляется возможность определять количественно элементный состав исследуемого объекта. Исходя из этого, можно узнать, например, о причинах отказа и разрушения разного рода металлических конструкций. В сфере строительства и проектирования металлохимический анализ используется при обратном проектировании, во время которого изучается характер отказа какой-либо конструкции. Это, в свою очередь, позволяет проектировщикам и конструкторам делать вывод касательно правильности выбора сплава.

Микроструктура и химический состав многих металлов вычисляются следующими методами:

  1. Инфракрасным сжиганием, которое позволяет определить в образце наличие серы, углерода и связанных водорода и кислорода.
  2. При помощи оптической энергодисперсионной спектометрии и металлографического анализа. Данный метод применяется по большей части при массовом элементном анализе цинковых, медных, кобальтовых, алюминиевых, оловянных и алюминиевых сплавов, чугунов, нержавеющих и обычных сталей.
  3. Фотоэлектронной рентгеновской спектроскопией. Используется для полуколичественного анализа различных сплавов и полного анализа никелевых сплавов.
  4. Способом индуктивно связанной плазмы. Применяется для массовой проверки небольших элементов, когда необходима большая точность измерений.

В случае, когда замеры должны проводиться с особо высокой точностью, не исключено проведение всех перечисленных мероприятий! В редких случаях при помощи твердомера осуществляется замер твердости металла, что позволяет лишний раз подтвердить присутствие в металле наличие тех или иных химических элементов. С этой же целью выполняются испытания различных марок сталей на искру.

Виды анализаторов металла

Для вычисления количества элементов в измеряемом образце очень часто берутся эмиссионные оптические спектрометры. В этом случае проверка осуществляется за счет технологии интенсивности света, когда на требуемой длине волны испускается определенный источник энергии, будь то плазма либо пламя.

Инструмент работает следующим образом. Образец подвергается электрическому высококонцентрированному разряду высокой тепловой мощности, что приводит к нагреву элемента. В это время начинается термоэлектронная эмиссия, из-за которой образец выдает световое излучение с некоторой длиной волн. Последние и улавливаются монохроматором.

Важно подчеркнуть, что современные устройства комплектуются источниками контролируемого искрового разряда, дающими возможность выполнять количественный анализ сплавов и металлов!

Спектрометры плазменного типа относятся к числу портативных. В этом случае между металлическим образцом и электродом генерируется электрическая энергия в виде искры, она-то и приводит испаренные атомы в состояние высокой энергии – плазмы разряда.

Читайте также:  Червячный механизм своими руками

Уникальный спектр излучения, присущий конкретному элементу, создается за счет возбужденных в плазме ионов и атомов. В результате этого от одного образца генерируются различные спектры излучения. Для целевых элементов спектр излучения извлекается за счет дифракционной решетки. При этом на интенсивность каждого спектра во многом влияет концентрация элемента в измеряемом образце.

Анализаторы сплавов, функционирующие по лазерному принципу, применяются в большинстве случаев для определения в металле присутствия алюминия и его сплавов.

Метод определения базируется на определении длины волны излучения, появляющееся после обработки элемента лазерным лучом. По внешнему виду лазерный анализатор похож на пистолет. Включение устройства выполняется кнопками возле триггера. Результат измерений выводится на сенсорный дисплей.

Отличительной чертой лазерного анализатора выступает микрочип, функционирование которого достигается за счет специальной программы, дающей доступ к матрице измерений, идентификации определенного вещества в образце и определении химического состава.

Сторонние примеси и компоненты легирования в разных марках сталей вычисляются за счет рентгенофлуоресцентных анализаторов сплавов. В этом случае заготовка обрабатывается рентгеновским излучением, где отраженные электроны поступают в рентгеновский спектрометр, а поглощенные – в электронно-лучевой анализатор. После этого сигнал усиливается, и при помощи дискриминатора на дисплее отображается значение импульса. В связи с тем, что для количественного анализа применяется сразу несколько блоков, то точность замера считается более высокой!

Стоимость устройства

Цена на разные модели может отличаться в зависимости от:

  • Сложности эксплуатации и подготовки инструмента;
  • Диапазона вычисления процентного состава элементов;
  • Габаритов устройства;
  • Номенклатуры вычисляемых элементов.

Кроме этого, цена на анализатор металлов и сплавов может колебаться в зависимости от фирмы-изготовителя и доступности сервисных служб.

Большим спросом на сегодняшний день пользуются модели, выпущенные в США, Германии и Японии. Несмотря на привлекательную стоимость не стоит обращать внимание на измерительную технику, произведенную в следующих странах: Филиппины, Малайзия и Китай. Подобные устройства хоть и используют лицензированные компоненты, однако качество их сборки не всегда остается на высоте!

Еще раз отметим, что стоимость измерительного прибора напрямую зависит от его размеров. Так на надежности портативных анализаторов металла сказываются аккумуляторные батареи, которые, к сожалению, очень часто поставляются сторонними компаниями с не столь уверенным рейтингом доверия. На ряду с этим стационарные модели остаются более легкими в обслуживании и стабильно функционирующими от сети.

На отечественном рынке из числа самых востребованных и надежных анализаторов можно выделить:

  • Ручные многофункциональные лазерные анализаторы Эланик от компании ООО «Лазер-экспор». Стоимость в данном случае выясняется по запросу;
  • Среди портативных устройств – японские рентгенофлуоресцентные модели серии DELTA от компании Olympus. Стоимость такого инструмента, исходя из его возможностей, меняется в районе 1-2 млн. рублей;
  • Из числа портативных моделей – китайский анализатор M5000 с ценником около 1 млн. рублей.

Портативные анализаторы металлов и сплавов

Сегодня насчитывается огромное количество направлений науки и производства, эффективность которых напрямую зависит от точности определения химических составов материалов. Для решения данной задачи незаменимым помощником станет рентгенофлуоресцентный спектрометр, или портативный анализатор металлов.

Данное устройство широко применяется при сортировке лома, позволяя за считанные секунды определить химическую формулу большинства металлов, сплавов и даже органических соединений. Важную роль такие приборы играют в подтверждении марки и контроле качества сплавов, что является важным этапом при стандартизации выпускаемой продукции в металлургии и других отраслях промышленности. Благодаря технологии неразрушающего контроля портативный анализатор металлов – идеальный инструмент для диагностики чистоты драгоценных металлов в составе ювелирных украшений. А еще с его помощью можно выявить наличие тяжелых металлов, запрещенных и токсичных составляющих и, тем самым, подтвердить или опровергнуть соответствие анализируемого вещества требованиям безопасности. Применение спектрометров в геологических и разведывательных мероприятиях значительно облегчает работу специалистов и сокращает время на оценку перспективности разработки конкретных месторождений. Трудно переоценить пользу таких приборов и в научной деятельности. Они используются в химии, экологии, археологии, криминалистике и других специализациях, давая возможность быстро и точно определить большинство элементов таблицы Менделеева. Кроме того, некоторые разновидности анализаторов могут осуществлять стилоскопирование, контроль сварных швов, оценку толщины металлического покрытия, экологический мониторинг и многие другие функции.

Принцип действия портативного анализатора металлов и сплавов заключается в получении и последующем анализе спектра, полученного в результате рентгеновского излучения поверхности исследуемого материала. В качестве источника излучения применяют, как правило, рентгеновскую трубку или изотоп какого-то элемента.

Рентгенофлуресцентные анализаторы делятся на два типа: волнодисперсионные и энергодисперсионные. И, если первые измеряют длину рентгеновского излучения, то вторые – его энергию. Портативные анализаторы относятся именно энергодисперсионному типу. В процессе работы прибора анализируются энергетические пики, позволяющие диагностировать вхождение того или иного элемента в состав исследуемого материала. А интенсивность этих пиков отвечает на вопрос о соотношении концентраций выявленных элементов.

Портативные анализаторы металлов и сплавов обладают рядом неоспоримых преимуществ. Прежде всего, это возможность точного определения состава конкретного предмета. Спектрометр сравнивает полученные данные с позициями, содержащимися в библиотеке сплавов. Данная база данных содержит большой объем информации о разнообразных элементах, давая возможность проанализировать чистоту драгоценных металлов, содержание серы в нержавеющей и низколегированной стали, а фосфора – в углеродистой, вычислить концентрацию кремния и алюминия в сплавах, обнаружить магний в соединениях и выполнить многие другие функции.

Одно из главных преимуществ портативных анализаторов вытекает из особенностей используемой технологии. Так, в отличие от оптико-эмиссионных спектрометров, рентгенофлуоресцентные приборы основаны на принципе неразрушающего контроля. Это означает, что изучаемый материал не подвергается никаким повреждениям. Максимально возможное воздействие – очистка поверхности от ржавчины или лакокрасочного покрытия.

Проведение анализа с помощью портативного анализатора возможно в отношении предметов любых форм и размеров. Он прекрасно справится с задачей и вычислит состав проволоки, стружки, порошка, а также громоздких изделий, исключив необходимость их демонтажа или разреза.

Такие устройства способны в кратчайший временной отрезок и с достаточной точностью определить содержание и концентрацию большинства известных веществ. Управление прибором не требует особых навыков и является удобным в эксплуатации.

Единственным недостатком рассматриваемых устройств является невозможность обнаружения ними элементов с атомным номером менее 11, то есть тех, которые находятся в двух первых рядах периодической системы Менделеева. Сюда относится и углерод, что делает портативные анализаторы бесполезными в вопросе выявления содержания этого вещества в сталях и сплавах. Изготовители спектрометров утверждают, что некоторые их модели усовершенствованы и способны выполнить данную задачу. Однако проблема заключается в том, что глубина сигнала от углерода в таком случае – невелика, в связи с чем прибор анализирует содержание данного элемента лишь на поверхности изучаемого предмета, что не соответствует в полной мере цели исследования.

В целом, портативные анализаторы металлов и сплавов различаются между собой диапазоном измеряемых элементов и точностью производимых замеров. Современный рынок данных устройств представлен российскими (ИВС, ОКБ Спектр, Научные приборы), европейскими (Arun Technology, Bruker Corporation, CCS Services SA), американскими (Innov-X Systems, LECO Corporation) и азиатскими (Shimadzu , Rigaku) компаниями.

Многие производители стремятся обеспечить максимальную функциональность выпускаемых аппаратов. Так, среди портативных анализаторов металлов и сплавов встречаются модели с укрепленным корпусом для проведения работ в сложных условиях. Они оснащаются системами обмена информацией со стационарными и мобильными устройствами в виде портов USB и встроенного Bluetooth, программным обеспечением для удобства обработки информации, средствами наглядного отображения полученных данных, в том числе в форме таблиц, графиков и так далее.

Статья предоставлена ООО “Гидромеханика” – компанией, обладающей внушительным опытом в реализации портативных анализаторов металлов и сплавов.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2015.06.22

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector