小型號成品內圈在直讀光譜儀上分析的工裝設計

鄭振峰陳小春

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小型號成品內圈在直讀光譜儀上分析的工裝設計

鄭振峰1，陳小春2

（1.漳州職業技術學院 食品與生物工程系, 福建 漳州 363000； 2.福建龍溪軸承（集團）股份有限公司, 福建 漳州 363000）

外購成品內圈目前只能用化學分析的方法檢驗化學成份，而化學分析方法不在公司認可實驗室的認可范圍，如何設計專用的工裝，讓成品內圈能在公司認可實驗室直讀光譜儀上進行快速地分析測量化學成份，可大大提高檢測效率，嚴格控制產品質量。

成品內圈；直讀光譜儀；檢驗工裝設計；化學成份

直讀光譜儀分析鋼鐵樣品是現代企業分析的常用方法之一，隨著科學技術的不斷發展，直讀光譜儀在生產實踐中所表現的快速、準確、精度高等特點，是其他化學分析所無法替代的，它的普及推廣給傳統的冶金分析帶來了一次革命。為此，公司建立的國家認可實驗室配備了先進的直讀光譜儀等設備，用于生產實際。但是直讀光譜儀畢竟包含了比較復雜的系統，對待檢樣品的大小及外形尺寸有特殊要求，對小尺寸的樣品要想在直讀光譜儀上檢測會出現一些問題。[1]

1 前 言

龍溪軸承股份有限公司推力關節軸承逐漸從大型化向小型化方向發展, 外購成品內圈由于檢測面太小，不能直接在直讀光譜儀上進行檢測，目前只能用化學方法測量其化學成份，檢測效率低。而且，化學方法測量不在公司認可實驗室的認可范圍，而且存在著不如直讀光譜儀速度快、檢測元素多的特點。設計專用工裝用于小尺寸外購成品內圈的化學成分檢測成為當務之急。

2 直讀光譜儀的分析原理、要求和依據

將制備好的塊狀樣品作為一個電極，用光源發生器使樣品與對電極之間激發發光，發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，通過色散元件將光譜分解后，對選定的內標線和分析線的強度進行測量，依據標準樣品制作的校準曲線，根據特征譜線強弱的不同，求出分析樣品中待測元素的含量。[2]

為了避免空氣與樣品表面發生各種相互作用，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）。

檢測標準依據GB/T 4336-2002《碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發射光譜分析方法（常規法）》。

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、無燒傷、無生銹的分析平面（激發點的直徑為8mm）。分析平面需經研磨、拋光等預處理，以保證樣品與分析架之間不能有空氣的泄漏。該平面的研磨設備可采用砂輪機，砂紙磨盤或砂帶研磨機，亦可采用平面磨床等加工。

4 測量儀器設計的目的

為降低生產成本、提高生產效率，公司的小型號成品內圈均為外購產品，在進行外購件入庫檢驗時，只能使用成品件進行適當處理后作為檢測樣品。小型號成品內圈由于球徑小，不能加工出一個直徑大于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，外購小型號成品內圈化學成份的分析只能采用較為原始的、繁瑣的化學分析方法。公司實驗室已經過國家級實驗室的認證，只有直讀光譜儀的分析才能滿足認證的要求及條件。如何通過設計相應的工裝來使外購小型號成品內圈滿足分析樣品的要求成為當前要解決的一個問題。

5 工裝的設計思路

為能滿足直讀光譜儀的分析樣品的要求，我們設計相應的工裝。工裝設計的思路考慮到小型號成品內圈雖然不能加工成直徑大于16mm的平面，但是檢測樣品只要滿足激發點直徑≥8 mm，且工裝內壁是密閉的，空氣不泄漏，就可進行分析。將小型號成品內圈（該成品內圈已加工一個直徑大于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行分析。

6 工裝的結構、調整及使用方法

根據以上設計思路，我們設計相應的工裝，如圖1所示的結構。

圖1 自動夾持工裝

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

該工裝的優點是結構簡單，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，還需借助于尺子進行輔助定位，使用相對繁瑣，如果分析平面較小的話，定位不準確，可能會影響分析結果，所以經過一段時間的使用后，我們又對該工裝進行改進。如圖2所示的結構。

該結構由一個外罩、三個支架、兩個滑塊壓板、一個定位支柱等組成。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，轉動定位支柱，通過定位支柱的球形壓頭即可使被沒成品套圈自動定位，然后同時向成品套圈的端面移動左右兩根壓板螺栓，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。然后將整個工裝放置于直讀光譜儀上固定位置便可進行化學成份的分析。

本工裝具有以下幾個特點：首先，它適用于各種的套圈寬度或球徑的化學成份分析；第二，結構簡單，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自動定位，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，每次測量都可以放在同一位置測量，無需重復定位，輔助時間短，測量效率高。[4]

圖2 自動定位工裝

以外購套圈JK12C.02、JK16C.02為例

1.任選上海濱洲機械廠的JK12C.02（二號）、JK16C.02（一號）型號的外購套圈十個，經退鍍及退火處理，各任選二個，在砂輪機上磨出直徑大于8mm的三個點，以JK16C.02為類別標樣，用工裝夾著套圈放于激發臺上進行檢測，檢測數據見表1。

表1 外購套圈借助工裝在直讀光譜儀上進行分析的數據

檢測項目化學成分（%） CSiMnCrPS 標準值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 檢測值11.020.240.391.500.0050.004 20.950.200.281.490.0030.001

2. 取以上經光譜分析過的2個外購套圈，取屑做化學成份。檢測結果見表2。

表2 外購套圈取屑進行分析的數據

檢測項目化學成分（%） CSiMnCrPS 標準值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 檢測值11.010.240.391.500.0040.006 20.950.210.281.490.0020.002

7 結 論

從對比檢測數據可知，所設計工裝可適用實際生產所用，且具有結構簡單，使用方便，輔助時間短，測量效率高的特點。

[1] 林學武,黃曉蘭.ARL-3460型直讀光譜儀常見異?，F象的處理[J].理化檢驗-化學分冊,2005,41(5):360-361.

[2] ARL3460/MA,金屬分析儀參考手冊[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.機械基礎知識與相關綜合知識[M].洛陽：洛陽軸承研究所，2008．

（責任編輯：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，理學士，從事分析與測試方面研究。

1673-1417（2014）02-0026-04

10.13908/j.cnki.issn1673-1417.2014.02.0005

O652

A