鄭振峰陳小春

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小型號(hào)成品內(nèi)圈在直讀光譜儀上分析的工裝設(shè)計(jì)

鄭振峰1，陳小春2

（1.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品與生物工程系, 福建 漳州 363000； 2.福建龍溪軸承（集團(tuán)）股份有限公司, 福建 漳州 363000）

外購(gòu)成品內(nèi)圈目前只能用化學(xué)分析的方法檢驗(yàn)化學(xué)成份，而化學(xué)分析方法不在公司認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可范圍，如何設(shè)計(jì)專用的工裝，讓成品內(nèi)圈能在公司認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室直讀光譜儀上進(jìn)行快速地分析測(cè)量化學(xué)成份，可大大提高檢測(cè)效率，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量。

成品內(nèi)圈；直讀光譜儀；檢驗(yàn)工裝設(shè)計(jì)；化學(xué)成份

直讀光譜儀分析鋼鐵樣品是現(xiàn)代企業(yè)分析的常用方法之一，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，直讀光譜儀在生產(chǎn)實(shí)踐中所表現(xiàn)的快速、準(zhǔn)確、精度高等特點(diǎn)，是其他化學(xué)分析所無(wú)法替代的，它的普及推廣給傳統(tǒng)的冶金分析帶來(lái)了一次革命。為此，公司建立的國(guó)家認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室配備了先進(jìn)的直讀光譜儀等設(shè)備，用于生產(chǎn)實(shí)際。但是直讀光譜儀畢竟包含了比較復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)待檢樣品的大小及外形尺寸有特殊要求，對(duì)小尺寸的樣品要想在直讀光譜儀上檢測(cè)會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。[1]

1 前 言

龍溪軸承股份有限公司推力關(guān)節(jié)軸承逐漸從大型化向小型化方向發(fā)展, 外購(gòu)成品內(nèi)圈由于檢測(cè)面太小，不能直接在直讀光譜儀上進(jìn)行檢測(cè)，目前只能用化學(xué)方法測(cè)量其化學(xué)成份，檢測(cè)效率低。而且，化學(xué)方法測(cè)量不在公司認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可范圍，而且存在著不如直讀光譜儀速度快、檢測(cè)元素多的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)專用工裝用于小尺寸外購(gòu)成品內(nèi)圈的化學(xué)成分檢測(cè)成為當(dāng)務(wù)之急。

2 直讀光譜儀的分析原理、要求和依據(jù)

將制備好的塊狀樣品作為一個(gè)電極，用光源發(fā)生器使樣品與對(duì)電極之間激發(fā)發(fā)光，發(fā)射出元素固有的特征譜線，并將該特征譜線的光束引入分光室，通過(guò)色散元件將光譜分解后，對(duì)選定的內(nèi)標(biāo)線和分析線的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品制作的校準(zhǔn)曲線，根據(jù)特征譜線強(qiáng)弱的不同，求出分析樣品中待測(cè)元素的含量。[2]

為了避免空氣與樣品表面發(fā)生各種相互作用，樣品與分析架之間不能有空氣的泄漏，樣品必須完全蓋住分析架的孔（16mm）。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T 4336-2002《碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法（常規(guī)法）》。

3 樣品制備的要求

樣品尺寸要求為16 mm≤直徑≤ 100 mm，2 mm≤厚度≤60 mm的平整、潔凈、無(wú)燒傷、無(wú)生銹的分析平面（激發(fā)點(diǎn)的直徑為8mm）。分析平面需經(jīng)研磨、拋光等預(yù)處理，以保證樣品與分析架之間不能有空氣的泄漏。該平面的研磨設(shè)備可采用砂輪機(jī)，砂紙磨盤或砂帶研磨機(jī)，亦可采用平面磨床等加工。

4 測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)的目的

為降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，公司的小型號(hào)成品內(nèi)圈均為外購(gòu)產(chǎn)品，在進(jìn)行外購(gòu)件入庫(kù)檢驗(yàn)時(shí)，只能使用成品件進(jìn)行適當(dāng)處理后作為檢測(cè)樣品。小型號(hào)成品內(nèi)圈由于球徑小，不能加工出一個(gè)直徑大于16mm，厚度大于2mm平整、潔凈的分析平面，從而不能滿足直讀光譜儀的分析樣品的要求，外購(gòu)小型號(hào)成品內(nèi)圈化學(xué)成份的分析只能采用較為原始的、繁瑣的化學(xué)分析方法。公司實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)過(guò)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證，只有直讀光譜儀的分析才能滿足認(rèn)證的要求及條件。如何通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝來(lái)使外購(gòu)小型號(hào)成品內(nèi)圈滿足分析樣品的要求成為當(dāng)前要解決的一個(gè)問(wèn)題。

5 工裝的設(shè)計(jì)思路

為能滿足直讀光譜儀的分析樣品的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝。工裝設(shè)計(jì)的思路考慮到小型號(hào)成品內(nèi)圈雖然不能加工成直徑大于16mm的平面，但是檢測(cè)樣品只要滿足激發(fā)點(diǎn)直徑≥8 mm，且工裝內(nèi)壁是密閉的，空氣不泄漏，就可進(jìn)行分析。將小型號(hào)成品內(nèi)圈（該成品內(nèi)圈已加工一個(gè)直徑大于8 mm，小于16 mm的分析平面）放在該工裝中，借助工裝的夾持，便可在直讀光譜儀上進(jìn)行分析。

6 工裝的結(jié)構(gòu)、調(diào)整及使用方法

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，我們?cè)O(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝，如圖1所示的結(jié)構(gòu)。

圖1 自動(dòng)夾持工裝

首先將成品套圈放在如圖1所示的位置，通過(guò)彈簧推動(dòng)滑塊壓板使套圈固定在外罩及滑塊壓板之間。然后將整個(gè)工裝放置于直讀光譜儀上便可進(jìn)行化學(xué)成份的分析。[3]

該工裝的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便，但因套圈的球徑及寬度大小不一，加上該工裝的定位方式，套圈的分析平面的中心會(huì)隨著尺寸的不同而變化，所以上述工裝不能在直讀光譜儀上固定位置定位，還需借助于尺子進(jìn)行輔助定位，使用相對(duì)繁瑣，如果分析平面較小的話，定位不準(zhǔn)確，可能會(huì)影響分析結(jié)果，所以經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，我們又對(duì)該工裝進(jìn)行改進(jìn)。如圖2所示的結(jié)構(gòu)。

該結(jié)構(gòu)由一個(gè)外罩、三個(gè)支架、兩個(gè)滑塊壓板、一個(gè)定位支柱等組成。為防止空氣泄漏，支架與外罩之間的定位支柱和壓板螺栓用密封圈密封。

首先將成品套圈放在如圖2所示的位置，轉(zhuǎn)動(dòng)定位支柱，通過(guò)定位支柱的球形壓頭即可使被沒(méi)成品套圈自動(dòng)定位，然后同時(shí)向成品套圈的端面移動(dòng)左右兩根壓板螺栓，直至滑塊壓板壓緊套圈即可。如果套圈較大，球面磨出的平面面積較大，用定位支柱就可以牢固定位，可不用滑塊壓板壓緊套圈。然后將整個(gè)工裝放置于直讀光譜儀上固定位置便可進(jìn)行化學(xué)成份的分析。

本工裝具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：首先，它適用于各種的套圈寬度或球徑的化學(xué)成份分析；第二，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；第三，該工裝外觀采用電鍍，外觀較美，外形較精巧；第四，無(wú)論套圈的尺寸如何變化，該工裝巧妙地利用定位支柱與套圈球面來(lái)自動(dòng)定位，使得不同尺寸的套圈的分析平面的中心始終處于同一位置，這樣可使工裝固定在直讀光譜儀的固定位置，每次測(cè)量都可以放在同一位置測(cè)量，無(wú)需重復(fù)定位，輔助時(shí)間短，測(cè)量效率高。[4]

圖2 自動(dòng)定位工裝

以外購(gòu)套圈JK12C.02、JK16C.02為例

1.任選上海濱洲機(jī)械廠的JK12C.02（二號(hào)）、JK16C.02（一號(hào)）型號(hào)的外購(gòu)套圈十個(gè)，經(jīng)退鍍及退火處理，各任選二個(gè)，在砂輪機(jī)上磨出直徑大于8mm的三個(gè)點(diǎn)，以JK16C.02為類別標(biāo)樣，用工裝夾著套圈放于激發(fā)臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 外購(gòu)套圈借助工裝在直讀光譜儀上進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)

檢測(cè)項(xiàng)目化學(xué)成分（%） CSiMnCrPS 標(biāo)準(zhǔn)值0.95~1.050.15~0.350.25~0.451.40~1.65≤0.025≤0.025 允許偏差±0.03±0.02±0.03±0.05＋0.005＋0.005 檢測(cè)值11.020.240.391.500.0050.004 20.950.200.281.490.0030.001

2. 取以上經(jīng)光譜分析過(guò)的2個(gè)外購(gòu)套圈，取屑做化學(xué)成份。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 外購(gòu)套圈取屑進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)

檢測(cè)項(xiàng)目化學(xué)成分（%） CSiMnCrPS 標(biāo)準(zhǔn)值0.95~1.050.15~0.350.25~0.451.40~1.65≤0.025≤0.025 允許偏差±0.03±0.02±0.03±0.05＋0.005＋0.005 檢測(cè)值11.010.240.391.500.0040.006 20.950.210.281.490.0020.002

7 結(jié) 論

從對(duì)比檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，所設(shè)計(jì)工裝可適用實(shí)際生產(chǎn)所用，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，輔助時(shí)間短，測(cè)量效率高的特點(diǎn)。

[1] 林學(xué)武,黃曉蘭.ARL-3460型直讀光譜儀常見(jiàn)異?，F(xiàn)象的處理[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè),2005,41(5):360-361.

[2] ARL3460/MA,金屬分析儀參考手冊(cè)[S].

[3] 唐榮安,曲榮君.軸承套圈車工工藝[M].鄭州：河南人民出版社，2008．

[4] 楊曉蔚,馬素青.機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)與相關(guān)綜合知識(shí)[M].洛陽(yáng)：洛陽(yáng)軸承研究所，2008．

（責(zé)任編輯：季平）

Device Design in Spectrochemical Analysis for Small Inner rings of Finished Product

ZHENG Zhen-feng1,CHEN Xiao-chun2

（1.Department of Food & Bioengineering，Zhangzhou Institute of Technology, Zhangzhou 363000；2.Longxi Bearing (Group) Corporation Limited, Zhangzhou 363000）

For the small inner rings of finished product, chemical element contents can not be directly detected using optical emission spectrometer due to the size limits. This paper provides a solution by a special designed device. Application and development of optical emission spectrometers in analysis field are introduced.

inner ring of finished product; optical emission spectrometer; device design; chemical composition

2014－03－05

鄭振峰（1964－），男，福建德化人，講師，理學(xué)士，從事分析與測(cè)試方面研究。

1673-1417（2014）02-0026-04

10.13908/j.cnki.issn1673-1417.2014.02.0005

O652

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