При работе с металлами и сплавами нередко возникают вполне обоснованные сомнения: соответствует ли металл деталей тому, что указан в конструкторской документации. Как правило, и на крупном производстве, и в школьной мастерской имеют дело с небольшим ассортиментом марок металлов и сплавов (порядка 20 марок), но их перепутывание в процессе изготовления деталей и по сей день остается проблемой каждого производства.

Кроме того, все чаще выпуск бракованной продукции возникает из-за перепутывания металлов при его покупке (недобросовестность поставщика) и при отсутствии входного контроля металлов. В итоге страдает качество заготовок и качество деталей. В ряде случаев сомнения возникают тогда, когда узел уже собран, и подтвердить (идентифицировать) марку металла какой-либо ответственной детали в нем известными методами (спектральным или химическим) не представляется возможным. Также прибор позволяет проводить анализ даже очень мелких деталей. Для этого необходимо расположить их на токопроводящей подложке. Возможно определение пробы золотых изделий.

Можно привести множество примеров, когда на термообработку попадали детали, заданную твердость которых невозможно было получить из-за того, что вместо стали, например, 40Х13, часть из них была изготовлена из 12Х18Н10Т. А как разбраковать несколько тысяч гаек, часть которых случайно была выполнена из 40Х, а не из 30ХГСА? Или как узнать на полностью готовой печатной плате марку примененного припоя, или каким припоем облужены выводы микросхем?

Методы анализа и определения (детектирования) металлов и сплавов

Для определения марок металлов и сплавов, а иногда и полного анализа состава металла используют следующие методы:

• химический анализ металлов

  Данный метод позволяет проанализировать химический состав металла с высокой точностью. На данный момент это единственный метод анализа, позволяющий достоверно определить процентное содержание углерода в сталях.

  Для проведения химического анализа стали по углероду стружку исследуемого металла сжигают в водородной среде и анализируют состав получившегося газа фотоколлометрическим методом. Для точности измерения проводят три параллельных пробы. Для определения других элементов используют весовой способ.

  Состав металлов весовым методом определяется путем его перевода в раствор (химическое растворение в растворах кислот, воде). Затем соединение необходимого металла переводится в осадок добавлением соли или щелочи. Далее осадок прокаливается до постоянного веса, а содержание металлов определяется взвешиванием на аналитических весах и пересчетом. Метод дает наиболее точные значения состава металла, но требует больших затрат времени.

  При электрохимическом методе после перевода пробы в водный раствор содержание металла определяется различными электрохимическими методами — полярографическим, кулонометрическим и другими, а также сочетанием с титрованием.

  Эти методы позволяют провести химический анализ металлов в широком диапазоне концентраций с удовлетворительной точностью, но отличаются высокой трудоемкостью, требуют лабораторию и квалифицированный персонал.

• спектральный анализ металлов

  Достаточно разнообразна группа спектральных методов определения содержания металлов. В нее входят, в частности, различные методы определения содержания металлов путем проведения анализа характеристических спектров электромагнитного излучения атомов — атомный эмиссионный анализ, атомный абсорбционный анализ, спектрофотометрия, масс-спектрометрия, рентгеноспектральный анализ.

  Наиболее широко применяемый в промышленности метод. На современном оборудовании процесс исследования состава металла занимает считанные минуты. При анализе металла данным методом определение количественного содержания углерода в сталях неточно.

  Для спектрального анализа требуются квалифицированные специалисты и дорогостоящее оборудование — спектрометр (порядка 4 млн. руб.). При анализе металла на поверхности остаются следы температурного воздействия, что приводит к нарушению геометрии исследуемой металлической детали.

• рентгенофлуоресцентный анализ металлов

  Относится к неразрушающим методам. Позволяет определять практически весь элементный состав металлов, за исключением точного содержания углерода в сталях. Процесс определения занимает не более 1 минуты.

  Для проведения рентгенофлуоресцентного анализа требуется достаточно большая площадь поверхности. Измерение малых деталей невозможно. Требуется дорогостоящее оборудование (более 1,5 млн. руб.) и хорошо подготовленные специалисты.

Термоэлектрический анализатор металлов и сплавов ТАМИС

В основу работы прибора положен метод термоэлектрического анализа металлов. Данный метод позволяет оперативно определить марку металла или сплава. Определение занимает менее 1 минуты. При определении данным методом поверхность металла не разрушается. Позволяет уточнять марки металлов в собранных узлах, проверить марку припоя на печатных платах, определить металл небольшой детали.

Для детектирования металла данным методом не требуется ни дорогостоящее оборудование, ни квалифицированный персонал.

Эффект Зеебека

В основе работы прибора лежит эффект Зеебека, который заключается в том, что при нагревании соединения двух разнородных металлов возникает термоэдс, величина которой зависит от химического состава исследуемых металлов. Эффект Зеебека очень легко поддается надежным измерениям и широко используется в промышленности, например, термопары для измерения температур при различных технологических операциях читать про эффект.

Использование прибора

Это портативный анализатор. Он позволяет оперативно определить или уточнить марку металла и сплава. Анализ происходит путем сравнения металла исследуемого образца (материала, заготовки, детали, сборочной единицы) с деталью, изготовленной из материала известной марки. В результате анализа выдается результат о совпадении или несовпадении металлов деталей. Кроме того, выводится численное значение, характеризующее исследуемый металл. В случае несовпадения, можно уточнить марку исследуемой детали по таблице известных металлов и сплавов и повторить сравнение металлов с другим эталоном.

При определении марки металла, количество возможных вариантов, как правило, невелико. Это позволяет, имея небольшое количество образцов (порядка 20), определить практически любой металл или сплав.

При разработке анализатора металлов основное внимание было уделено:

• надежности
• достоверности получаемых результатов
• простоте в эксплуатации

Учитывался тот факт, что прибором могут пользоваться школьники, кладовщицы, рабочие, мастера.

Преимущества термоэлектрического анализатора металлов и сплавов

• Широкий спектр применения прибора:
  • на производственных участках металлообрабатывающих производств (ОТК, материальных кладовых, при входном контроле и пр.)
  • на сборочных участках для контроля металлов в собранных узлах, определения видов покрытия выводов радиоэлементов, марок припоев
  • в термических участках
  • в ювелирных мастерских
  • в мастерских высших учебных заведений и школьных мастерских
  • в исследовательских лабораториях
  • в Центральных заводских лабораториях
  • в лабораториях входного контроля металлов
  • в следственных отделах для оперативного контроля изъятых изделий из драгоценных металлов
  • при проведении лабораторных работ по металловедению в учебных заведениях
• Простота применения
• Компактность
• Не требует квалифицированного персонала
• Быстрота измерения
• Анализ не зависит от конкретного химического элемента, а происходит для металла или сплава в целом

Методика определения металлов анализатором ТАМИС

Анализатор способен различить более 40 различных марок сталей и цветных металлов. Для получения достоверных результатов анализа необходимо строго следовать методике проведения анализа, которая описана здесь.