ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ХИМИЧЕСКОГО  СОСТАВА  ЦВЕТНЫХ  СПЛАВОВ  В  СОВРЕМЕННЫХ  УСЛОВИЯХ  ПРОИЗВОДСТВА

Кушнаренко  Павел  Олегович

студент  3  курса,  специальности  151001  Технология  машиностроения,  Сафоновский  филиал  областного  государственного  бюджетного  образовательного  учреждения  среднего  профессионального  образования  «Смоленский  промышленно-экономический  колледж»

E-mail: 

Дёмкина  Елена  Анатольевна

научный  руководитль,  преподаватель  спецдисциплин  Сафоновского  филиала  ОГБОУ  СПО  «Смоленский  промышленно-экономический  колледж»

Без  знания  химического  состава  веществ,  которые  являются  объектами  деятельности  человека  немыслимо  развитие  современной  науки  и  техники.

Для  разработки  и  ведения  технологических  процессов  в  самых  различных  отраслях  машиностроения  необходимо  знать  химический  состав  сырья,  и  готовых  изделий.

Именно  на  основе  химического  состава,  различают  марки  сплавов  и  определяют  технологию  физических  и  химических  воздействий,  придающих  сплаву  необходимые  механические  свойства.  К  деталям  машиностроения,  различной  техники,  оборудования  машиностроительного  производства,  металлорежущих  станков  и  гибких  производственных  линий  предъявляют  самые  высокие  эксплуатационные  требования  по  их  составам  (технологическому  и  химическому).

При  современном  химическом  анализе  на  производстве  предотвращаются  убытки  при  покупке  и  получении  некачественных  сплавов  или  сплавов.  При  химическом  анализе  и  той  информации  которую  получает  химик-аналитик  в  процессе  работы,  можно  выявить  нарушения  в  технологии  выплавки  самого  сплава.  На  базах  машиностроительных  предприятий  можно  сортировать  металл  и  исключить  ошибки  при  поставке,  а  следовательно  и  конфликтные  ситуации  с  заказчиком,  расходы  на  транспортировку,  сохранить  положительную  репутацию  на  рынке  металлов.

До  2009  года  на  ОАО  «Сафоновский  электромашиностроительный  завод»  для  быстрого  визуального  полуколичественного  спектрального  анализа  черных  и  цветных  сплавов  в  видимой  области  спектра  применялся  стилоскоп  «Спектр».  Он  использовался  для  экспрессных  анализаторов,  к  точности  которых  не  предъявлялось  высоких  требований.  В  2009  году  в  рамках  реализации  ИОП  «Создание  системы  опережающего  обучения  рабочих  кадров  и  специалистов  для  высокотехнологичных  производств  в  условиях  частно-государственного  партнерства»  была  создана  лаборатория  испытания  механических  и  технологических  свойств  машиностроительных  материалов  на  базе  УНПК  ОАО  «Сафоновский  электромашиностроительный  завод».  Для  осуществления  практических,  лабораторных  и  работ  по  дисциплинам  «Материаловедение»,  «Машиностроительное  производство»,  проведения  и  организации  учебно  и  научно-исследовательской  работы  студентов  в  области  испытания  и  строения  технологических  и  механических  свойств  материалов  был  приобретен  эмиссионный  спектрометр  «АРГОН-5».

В  2012  году  ОАО  «СЭЗ»  в  лабораторию  испытания  механических  и  технологических  свойств  машиностроительных  материалов  было  приобретено  программное  обеспечение  для  проведения  химического  состава  медных  и  алюминиевых  сплавов.

Цель  исследования  состояла  в  выборе  эффективных  методов  качественного  определения  химического  состава  различных  типов  сплавов  и  определении  химического  состава  металлов  в  современных  условиях  производства.

Для  достижения  поставленной  цели  были  решены  следующие  задачи:

1.  Изучение  методик  исследования  металлов  и  сплавов.

2.  Изучение  современного  оборудования  для  исследования  химического  состава  металлов  и  сплавов.

3.  Изучение  Государственных  Стандартов  на  сплавы.

4.  Проведение  измерений  в  современных  условиях  производства.

Предмет  исследования.  Химический  состав  металлов  и  сплавов:

·медные  сплавы,

·алюминиевые  сплавы

Применение  спектрометра  «АРГОН-5»  с  системой  управления,  реализованной  на  базе  ЭBM  совместимого  встроенного  внешнего  персонального  компьютера  (ПК)  для  определения  химического  состава  различных  типов  сплавов  обеспечивает  автоматическое  измерение  спектров  с  занесением  результатов  измерений  в  базу  данных,  тестирование,  управление  всеми  системами  спектрометра,  оптимизацию  режимов  измерения,  математическую  обработку  спектральных  данных,  работу  со  спектральной  базой  данных,  графическое  представление  спектров  на  дисплее  и  получение  твердой  копии  результатов  измерения  на  принтере.

На  глаз  определить  марку  сплава  или  его  состав  человек  не  в  состоянии.  Поэтому  необходимо  создавать  приборы,  позволяющие  исправить  этот  недостаток  и  получить  всю  ту  информацию,  которая  необходима.  Для  чего  применяются  спектрометры,  в  частности  «Аргон-5»?  Есть  технологические  и  производственные  процессы,  которые  зависят  от  того,  какие  сплавы  и  металлы  используются  для  их  применения.  Если  внести  какое-то  изменение  это  может  привести  к  негативному  результату.  Нарушая  технологии  производства,  незаметное  даже  после  того,  как  изделие  было  изготовлено  и  отправлено  потребителю,  может  привести  к  катастрофическим  последствиям  в  будущем.

Техническая  медь  в  зависимости  от  марки  может  иметь  различное  количество  примесей:  Bi,  Sb,  As,  Fe,  Ni,  Pn,  Sn,  S,  Zn,  P,  О.

Техническая  медь  обладает  высокой  электропроводностью,  пластичностью  и  коррозионной  устойчивостью.  Эти  свойства  обусловливают  широкое  применение  меди  в  машиностроении.

В  ходе  исследования  химического  состава  шины  6,3х9,2х40  ГАЕИ  7574444.52  с  применением  «АРГОН-5»  была  получена  аналитическая  методика.

Таблица  1. 

Аналитическая  методика

По  результатам  исследования  была  определена  марка  сплава:  М0

Время  исследования  —  8  мин.

Для  анализа  данных,  полученных  в  ходе  исследования  были  изучены  Государственные  Стандарты  на  медные  сплавы.

По  результатам  аналитической  методики  марка  и  химический  состав  стали  достигли  хорошей  сходимости  и  точности  анализа  в  соответствии  с  ГОСТ  859-2001

Таблица  2. 

Аналитическая  методика  М0  ГОСТ  859-2001

Было  произведено  исследование  шины  6,3х9,2х40  ГАЕИ  7574444.52  при  помощи  стилоскопа  «Спектр»,  который  использовался  ранее  на  заводе  ОАО  «Сафоновский  электромашиностроительный  завод»  для  быстрого  визуального  полуколичественного  спектрального  анализа  черных  и  цветных  сплавов  в  видимой  области  спектра.  Он  применялся  для  экспрессных  анализаторов,  к  точности  которых  не  предъявлялось  высоких  требований.

Был  составлен  протокол  испытаний  металла  детали  на  марку.

Наименование  детали  —  шина  6,3х9,2х40  ГАЕИ  7574444.52,

Марка  металла  детали  по  результатам  контроля  —  М0, 

Содержание  Cu  =  99,.92  %,

Время  исследования  —  20  мин.

Алюминий  характеризуется  высокой  электро-  и  теплопроводностью,  коррозионной  стойкостью,  пластичностью,  морозостойкостью.  Важнейшим  свойством  алюминия  является  его  малая  плотность  (примерно  2,70  г/куб.см).  Алюминий  применяется:  для  изготовления  плоских  слитков,  отлитых  методом  полунепрерывного  или  непрерывного  литья  и  предназначенных  для  прокатки  на  листы,  ленты  и  других  полуфабрикатов.

В  ходе  исследования  химического  состава  алюминиевого  сплава  (технический  алюминий)  с  применением  «АРГОН-5»  была  получена  аналитическая  методика.

Таблица  3. 

Аналитическая  методика

По  результатам  исследования  была  определена  марка  технического  алюминия:  АД0.

Время  исследования  —  8  мин.

Для  анализа  данных,  полученных  в  ходе  исследования  были  изучены  Государственные  Стандарты.

По  результатам  аналитической  методики  марка  и  химический  состав  технического  алюминия  АД0  достигли  большой  сходимости  и  хорошей  точности  анализа  в  соответствии  с  ГОСТ  4784-97.

Таблица  4. 

Аналитическая  методика  ГОСТ  4784-97

Было  произведено  исследование  технического  алюминия  при  помощи  стилоскопа  «Спектр».

Был  составлен  протокол  испытаний  металла  детали  на  марку.

Марка  материала  детали  по  результатам  контроля  –  АД0. 

Содержание  Al  —  99,5  %.

Время  исследования  —  28  мин.

По  результатам  испытаний  был  сделан  вывод,  что  по  сравнению  с  визуальными  стилоскопами  спектрометры  имеют  следующие  преимущества:

·быстрота  проведения  измерений  (скорость  проведения  исследования  несколько  минут,  включая  пробоподготовку);

·точность  исследования,  высокая  сходимость  (меньше  1  %  отн.); 

·возможность  определения  содержания  в  сплаве  всех  элементов,  включая  углерод  (C),  серу  (S),  фосфор  (P),  алюминий  (Al)  и  др. 

·имеет  встроенную  сортировку  по  маркам  ГОСТов; 

·форма  отчетов  —  наглядная  в  виде  таблицы  в  формате  Word.

С  помощью  спектрального  анализа  можно  определять  как  атомный  (элементарный),  так  и  молекулярный  состав  вещества.  Спектральный  анализ  позволяет  проводить  качественное  открытие  отдельных  компонентов  анализируемой  пробы  и  количественное  определение  их  концентраций.

Вещества  с  очень  близкими  химическими  свойствами,  которые  трудно  или  даже  невозможно  анализировать  химическими  методами,  легко  определяются  спектрально.

Методы  атомного  спектрального  анализа,  качественного  и  количественного,  в  настоящее  время  разработаны  значительно  лучше,  чем  молекулярного,  и  имеют  более  широкое  практическое  применение.  Атомный  спектральный  анализ  используют  для  анализа  самых  разнообразных  объектов.  Область  его  применения  очень  широка:  черная  и  цветная  металлургия,  машиностроение,  геология,  химия,  биология,  астрофизика  и  многие  другие  отрасли  науки  и  промышленности.

Применение  спектрометра  «АРГОН-5»  в  области  строения  и  испытания  механических  и  технологических  свойств  материалов  дает  следующие  преимущества:

1.  Регистрируется  область  спектра  от  175  нм  до  240  нм  по  всем  спектральными  линиями,  что  даёт  возможность  программировать  прибор  на  работу  одновременно  по  аналитическим  методикам,  то  есть  на  разные  типы  сплавов.

2.  Возможность  использования  несколько  аналитических  спектральных  линий  для  каждого  измеряемого  элемента.

3.  Возможность  осуществления  контроля  за  смещением  положений  линий  спектра  во  время  измерения.

Использование  нового  анализатора  сплавов  «АРГОН-5»  на  учебно-производственном  участке  испытания  механических  и  технологических  свойств  машиностроительных  материалов  завода  ОАО  «Сафоновский  электромашиностроительный  завод»  позволяет  всего  за  несколько  минут  определить  состав  сплава,  избежать  покупки  некачественного  металла  и,  как  следствие,  брака  конечной  продукции  и  порчи  дорогостоящего  инструмента.

Список  литературы:

1. Бабушкин  А.А.,  Бажулин  П.А.,  Королев  Ф.А.  и  др.  Методы  спектрального  анализа,  М.,  изд-во  МГУ,  2006.  —  205  с.
2. ГОСТ  4784-97  «Алюминий  и  сплавы  алюминиевые  деформируемые».
3. ГОСТ  859-2001  «Медь.  Марки».
4. Коротких  М.Т.  Технология  конструкционных  материалов  и  материаловедение:  учебное  пособие  /  Коротких  М.Т.  —  Спб:  СГПУ,  2004.  —  104  с.
5. Моряков  О.С.  Материаловедение.  М.:  «Академия»,  2008.  —  240  с.
6. Солнцев  Ю.П.  Материаловедение:  Учеб,-2е  изд,  Издат.  Центр  «Академия»,  2008.  —  496  с.
7. Сойер  Р.А.  Экспериментальная  спектроскопия,  М.,  ИИЛ,  2002  с.
8. Филиков  В.А.  Электротехнические  и  конструкционные  материалы  —  М.  «Мастерство»  2000  г.