直讀光譜儀用于99%鋼線材質(zhì)量控制

鋼線材常用于安全攸關(guān)、要求嚴(yán)苛的應(yīng)用領(lǐng)域。在本文將闡述OES技術(shù)如何發(fā)展以確保滿足嚴(yán)格的鋼線材規(guī)格要求。

初看之時，鋼線材外表無特別之處。其許多應(yīng)用亦相當(dāng)普通，如鋼絲網(wǎng)圍欄、彈簧和不起眼的釘子。但仔細(xì)觀察，鋼線材絕非那么簡單。大部分鋼線材用于要求嚴(yán)苛、安全攸關(guān)的航空航天和汽車應(yīng)用領(lǐng)域，如發(fā)動機(jī)的閥門或頭墊內(nèi)部。的極常見應(yīng)用領(lǐng)域是汽車輪胎中的鋼線材加固。所用鋼線材必須符合非常確切的規(guī)格要求；選擇的鋼線材應(yīng)足夠堅(jiān)固，但能滿足輪胎的規(guī)格要求，從而提高駕駛性能和節(jié)約燃油。驗(yàn)證鋼線材的材料特性和成分是生產(chǎn)過程的重要部分。

為什么要進(jìn)行OES火花分析？

通過測定鋼的化學(xué)成分，不僅能獲得基本鋼牌號信息，而且能獲得關(guān)于其他存在的可能會影響鋼線材在其使用壽命內(nèi)性能的元素的關(guān)鍵信息。例如，對輪胎用鋼線材所進(jìn)行的分析需要表明其確實(shí)是高碳鋼，并驗(yàn)證其他元素（例如：硅、錳、磷和硫）的確切含量。并非所有的分析方法都能在元素含量很低的情況下檢測出這些元素，因此，OES是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具。

OES可以測量多種元素和濃度。這款儀器在測量含量低的雜質(zhì)元素和痕量元素時所提供的結(jié)果極其準(zhǔn)確，且在提供可靠的L級不銹鋼信息方面堪稱。直讀光譜儀技術(shù)是可以測量雙相不銹鋼和奧氏體不銹鋼中氮含量的技術(shù)。

在更實(shí)用的層面上，OES的分析速度快，具有現(xiàn)代化特點(diǎn)，運(yùn)行成本較低且易于使用。使用這款儀器能讓樣品制備流程變得簡單，可測試許多不同組件，包括線材、管材、螺栓和板材。

OES如何工作？

OES是一種采用光譜分析技術(shù)的儀器，這意味著在向某種材料施加能量時，其通過檢測這種材料所發(fā)出的特定光譜輻射來工作。由此產(chǎn)生的光譜會提供所存在的具體物質(zhì)信息。

通過加熱樣品的一小部分，材料將被蒸發(fā)。這會影響材料的原子，然后原子會發(fā)出具有特定波長的光。每種元素均發(fā)出特定的輻射模式，儀器中所采用的檢測器可“讀取”光譜，以識別所存在的具體元素。

在現(xiàn)實(shí)生活的金屬樣品中，每種元素都具有由許多光波長組成的復(fù)合光譜，從而產(chǎn)生一組極其復(fù)雜的發(fā)射光譜。直讀光譜儀有三個關(guān)鍵組件，可提供準(zhǔn)確結(jié)果：

1. 在氬氣氣氛中裝有連接至高壓光源的電極的火花發(fā)生器。在金屬樣品上應(yīng)用火花臺會產(chǎn)生能使金屬蒸發(fā)的高壓放電現(xiàn)象。

2. 裝有光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)。將從樣品中的原子發(fā)出的光分解成單個波長（使用衍射光柵），之后這些波長會通過檢測器。由檢測器測量每個波長的光強(qiáng)度。

3. 儀器軟件解讀來自檢測器的數(shù)千個信號，以確定受試樣品中所存在的具體元素。進(jìn)一步比較檢出限與校準(zhǔn)參考水平，使軟件顯示每種元素所存在的含量。

既然我們已了解到OES的工作方式和儀器中的組件，我們便可論述鋼線材分析技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，以及如何改進(jìn)OES技術(shù)克服這類挑戰(zhàn)。

為何使用OES進(jìn)行鋼線材分析如此棘手？

使用OES獲得準(zhǔn)確的鋼線材讀數(shù)方面的問題簡單得近乎荒唐：鋼線材直徑小于火花臺孔徑。

在理想的測量場景中，待測量的金屬表面*覆蓋裝有火花電極的火花臺孔徑。這確保空氣不會進(jìn)入充滿氬氣的火花室。避免在火花室內(nèi)出現(xiàn)空氣的兩個主要原因如下：

1. 金屬表面一旦蒸發(fā)，便會氧化，這表明待分析的對象已變成氧化物，而不是基本金屬本身。

2. 是否記得檢測器檢測來自已蒸發(fā)樣品所發(fā)出的光波長的方式？一些對鋼線材分析最關(guān)鍵的元素（如碳、磷、硫和硼）會在UV范圍內(nèi)發(fā)光。空氣能吸收紫外線，因此如果火花室內(nèi)有空氣，從樣品發(fā)出的紫外線輻射會在其被檢測器檢測出之前被空氣重新吸收，導(dǎo)致分析儀無法檢測出這些元素，或者顯示它們的濃度太低。這將會導(dǎo)致非常好的鋼線材被拒收，或者更糟糕的是，不符合規(guī)格要求的鋼線材變?yōu)楹细瘛?/span>

使用OES獲得準(zhǔn)確的細(xì)鋼材分析結(jié)果

具有現(xiàn)代化特點(diǎn)的OES儀器，如日立的FOUNDRY-MASTER Smart和OE系列，采用兩種方式克服了上文所述的細(xì)鋼材分析方面的問題。首先，通過使用特殊的適配器，將火花臺孔徑制作得更小以適應(yīng)鋼線材的直徑。

這當(dāng)然會有所幫助，但將小型分析儀探頭置于鋼線材上的正確位置仍然是一項(xiàng)棘手的工作。事實(shí)上，鋼線材呈圓形，使火花探頭與鋼線材表面之間很難形成理想密封。因此，第二個措施是防止空氣進(jìn)入火花室，即使火花探頭暴露在氣氛中也需如此。實(shí)現(xiàn)這一目的的方式是采用特殊的層流技術(shù)，該技術(shù)引導(dǎo)氬氣在電極周圍平穩(wěn)流動，從而保護(hù)等離子體免受流入火花室的空氣的負(fù)面影響。

這使得分析鋼線材，甚至是分析符合5.5 mm輪胎規(guī)格要求的鋼線材都變得非常簡單。首先，從經(jīng)過退火處理的鋼線材圈上切下新批次的一截鋼線材，并研磨表面，以確保表面干凈、無污染以進(jìn)行分析。將適合鋼線材直徑的正確適配器安裝在火花臺上，而鋼線材夾在適配器上。還必須在儀器軟件上選擇能獲得正確鋼線材直徑的相應(yīng)程序，以確保準(zhǔn)確度。如果分析結(jié)果的公差在規(guī)格范圍內(nèi)，則可測量該批次的其他鋼線圈。

100％質(zhì)量控制

OES是分析適用于安全攸關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的鋼線材的方法。通過正確測量方法和使用正確火花技術(shù)，用戶可克服細(xì)鋼材測量方面的挑戰(zhàn)，并為其所裝運(yùn)的每圈鋼線材獲得準(zhǔn)確結(jié)果。