Ensuring Wire Rod Quality with Optical Emission Spectroscopy

钢丝用于苛刻的安全至关重要的应用。本文详细介绍了OES技术的开发,以确保满足艰难的电线规格。

乍一看,钢丝似乎是普通的,其几种应用也很普通,例如弹簧,链条围栏和基本指甲。但是,经过仔细检查,钢丝绝非平凡。

Steel wire主要用于苛刻的,关键的航空航天和汽车应用,例如发动机或头枕内部的阀门。

更常见的应用是汽车轮胎中的加固。电线必须测量到精确的规格;选择其强度,同时支持轮胎规格与驾驶性能和燃油经济性有关。

评估和确认电线的材料特性和组成是生产过程的关键部分。

钢丝生产

通过查看如何制作钢丝,将过程置于上下文是有用的:

滚动

回收废料被燃烧以创建一个方形的坯料,然后将其滚动在开花厂中,以减少横截面。滚动继续在中间磨坊内,直到钢丝达到指定的尺寸。对于轮胎,直径通常为5.5毫米。在进入下一阶段生产之前,将电线冷却。

治疗

下一个生产阶段会引入各种治疗方法,例如退火和腌制。

Annealing is the heating and cooling of the wire in line with a particular temperature vs. time profile. This alters the physical characteristics of the wire, predominantly by increasing ductility and reducing hardness; a crucial step as the wire will be subjected to further processes, including shaping and/or machining.

腌制涉及一种化学处理,其中通过酸中的溶解来消除不希望的表面氧化物。这些处理取决于最终应用的规范。

Analysis

最终,测试了电线以验证其性能是否符合期望并在分发之前达到指定标准。从每个钢丝环中,切断一个部分并发送到实验室进行测试。

Usually, tests are performed to check the surface quality, size and shape, tensile strength, decarburization and chemical composition. Chemical composition has a significant bearing on the wire’s overall performance.

为什么OES火花分析?

Establishing the chemical composition provides the basic steel grade and key information relating to other elements that are present and may affect the performance of the wire over its lifetime.

例如,在开发用于轮胎的电线的分析中,需要证明它确实是高碳钢并确认其他元素的确切量,例如硅,磷,锰和硫。并非所有的分析方法都可以以极低的水平接收这些元素。因此,OES是行业标准。

OE可以测量广泛的元素和浓度。在测量低水平的流浪汉和微量元素时,它具有出色的精度,并且非常擅长提供可靠的不锈钢L级信息。

OES是唯一可以分析双链和奥斯丁质不锈钢中氮含量的技术。

On a practical level, OES is rapid and advanced equipment is simple to use and comparatively inexpensive to operate. Sample preparation is straightforward, and a number of components can be tested, including bolts, tubes, wires and plates.

How Does OES Work?

OES is a spectral analysis technology, which means that it works by identifying the specific spectrum radiation a material emits when that material is exposed to an application of energy. The resulting spectrum determines what material is present.

通过加热样品的一小部分,发生材料的蒸发。这会影响材料的原子,然后发出特定波长的光。每个元素都会发出特定的辐射模式,仪器的检测技术可以“读取”频谱以确定存在哪些元素。

在现实世界的金属样品中,每个元素都有许多光波长的复杂光谱,从而产生了一组非常复杂的发射光谱。光发射光谱仪的三个关键组成部分可提供准确的结果:

  1. Spark generator that contains an electrode linked to a high-voltage source within an argon atmosphere. Application of the spark stand to the metal sample generates a high-voltage electrical discharge that vaporizes the metal.
  2. Optical system in which the spectrometer is housed. The light that the atoms emit from within the sample is split up into singular wavelengths (using a diffraction grating), permeating the detector. This detector evaluates the intensity of light for each wavelength.
  3. Instrument software translates the thousands of signals from the detector to determine which elements are present in the tested sample. Further equivalence testing of detection limits with calibrated reference levels enables the software to identify how much of each element is present.

现在对OE的一般了解并且已经建立了仪器工作中的组成部分,讨论可以集中于钢丝分析技术的挑战以及如何进步OES technology正在帮助摆脱任何障碍。

Ensuring Wire Rod Quality with Optical Emission Spectroscopy

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为什么OES电线分析如此棘手?

The problem with getting accurate OES readings from steel wire is relatively simple: the spark gap opening is larger than the steel wire.

在完美的测量场景中,火花电极所在的火花架的末端的开口将被要测量的金属表面完全覆盖。这样可以确保空气不会进入充满氩气的火花架。

房间中不应该出现空气的主要原因有两个:

  1. 金属表面的氧化是在蒸发后立即发生的,这意味着将分析氧化物而不是基本金属。
  2. 一些用于电线分析的最关键元素,例如磷,碳,硫和硼,在紫外线范围内发出光。空气吸收紫外线,因此,如果空气进入火花室,则在样品中发出的任何紫外线辐射都会在有机会被仪器检测到的机会之前重新吸收,并且分析将无法识别这些元素或显示浓度极为极为极为低的。这会导致拒绝完美的电线,或者更糟的是,使电线通过不符合规格的电线。

Getting Accurate OES Results for Thin Steel Wire

高级OES仪器,例如FOUNDRY-MASTER Smart和OE系列来自Hitachi高科技从两种方式用薄电线分析来征服了这个问题。

首先,使用适合电线精确直径的特殊适配器减少了火花室的开口。这可以改善该方法,但是仍然很难将小分析器头放在电线上的确切位置。电线是圆形的事实增加了在火花头和电线表面之间达到完美的,甚至密封的困难。

因此,第二个措施涉及防止空气进入火花室,即使火花头暴露在大气中。这是利用专门的层流技术来完成的,该技术促进了电极周围的光滑氩气流,从而保护了血浆免受进入火花座室的传输空气的负面影响。

这使得分析电线,甚至降至5.5毫米轮胎规格,这是一个相对简单的练习。首先,从退火环中提取一条新批次的一根电线,并启动表面以确保清洁,非污染的表面准备进行分析。

将电线直径的适当适配器放在火花头上,并将电线固定在适当的适配器上。为了确保准确性,还必须在仪器的软件上选择右线直径的等效程序。如果分析符合规范的公差,则可以分析批次的其他环。

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100%质量控制

OES是分析用于安全至关重要应用的钢丝的优越方法。借助适当的测量方法和正确的火花技术的应用,可以规避薄导线测量的挑战,并且可以为每个钢丝环分布的每个环的准确结果。

请与日立联系进行演示,以发现OE系列如何帮助用户获得对电线的准确分析。

该信息已从日立高科技分析科学提供的材料中采购,审查和改编。亚博网站下载亚博老虎机网登录

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    日立高科技分析科学。亚博老虎机网登录(2021, November 26). Ensuring Wire Rod Quality with Optical Emission Spectroscopy. AZoM. Retrieved on May 07, 2022 from //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=20976.

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    日立高科技分析科学。亚博老虎机网登录“通过光发射光谱确保铁丝网质量”。azom。07 May 2022. .

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    日立高科技分析科学。亚博老虎机网登录“通过光发射光谱确保铁丝网质量”。azom。//www.washintong.com/article.aspx?articleId=20976。(2022年5月7日访问)。

  • 哈佛大学

    日立高科技分析科学。亚博老虎机网登录2021。Ensuring Wire Rod Quality with Optical Emission Spectroscopy。Azom,2022年5月7日,https://www.washintong.com/article.aspx?articleId=20976。

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