كيفية التعرف على معدن مجهول
ابدأ بالعلامات وتاريخ القطعة، ثم اجمع الاستجابة المغناطيسية والكثافة المقاسة ومظهر السطح لتضييق نطاق الاحتمالات. قد تشير هذه الفحوصات إلى نوع المعدن، لكنها لا تستطيع تحديد السبيكة أو حالة المعالجة الحرارية بدقة. عندما يعتمد القرار على درجة المعدن، استخدم تقنية تحديد المواد الإيجابية (PMI) المناسبة أو الاختبارات المعملية التي تقيس العناصر والخصائص المميزة.
حدد ما تحتاج إلى تحديده
يُعدّ فصل الخردة الشبيهة بالألومنيوم عن الخردة الشبيهة بالفولاذ مهمةً مختلفةً عن التأكد من نوع الصفيحة 6061-T6 أو نوع الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الكربون. قبل إجراء الاختبار، دوّن القرار: الفرز الأولي، أو التشغيل الآلي، أو اللحام، أو قبول المورد، أو إعادة المنتج إلى الخدمة. كلما زاد اعتماد القرار على تركيبة أو حالة محددة، قلّت جدوى التخمين البصري.
ضع قطعة إنتاج غير مُدققة جانبًا، وخصص لها مُعرّفًا، وصوّر علاماتها. راجع الرسم، وسجل الشراء، ورقم الدفعة، وتقرير المواد للتأكد من وجود صلة موثوقة بتلك القطعة أو الدفعة. افحص أيضًا تركيبها: فالطلاء، أو الحشوة الفولاذية، أو المقطع المجوف، أو الغلاف الخارجي قد يُغيّر من سلوكها الخارجي سلوك المادة الأساسية.
يُفرّق نطاق وإرشادات معيار ASTM E1476 المنشورة بين الطرق التي تقيس التركيب والطرق التي تستجيب بشكل غير مباشر لخصائص المادة. اختر الطريقة المناسبة لحل مشكلة التحديد الفعلية.
افحص جيدًا قبل إحداث غبار أو شرارات. لا تقم بصقل أو ثقب أو تسخين أو اختبار كيميائي لأي طلاء غير معروف أو قطعة مغلقة أو معدن يحتمل أن يكون متفاعلًا دون إجراء تقييم مناسب واتباع الإجراءات اللازمة. احتفظ بالأجزاء الحيوية أو القيّمة حتى يتم الاتفاق على طريقة أخذ عينات مسموح بها. قد يتصرف مسحوق المعدن بشكل مختلف تمامًا عن الجزء الصلب؛ ويوثق تحقيق مجلس سلامة المواد الكيميائية (CSB) بشأن مسحوق التيتانيوم الأهمية العملية لهذا التمييز.
إذا كان أحد العناصر يحمل تحذيراً من الإشعاع أو يُثير الشك في احتوائه على مصدر إشعاعي، فتوقف عن التعامل معه واتصل بمسؤول السلامة في الموقع والجهة المختصة بالإشعاع. توضح إرشادات وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) بشأن الخردة المشتبه في احتوائها على مواد مشعة كيفية التعامل معها.
اقرأ الاستجابة المغناطيسية واللون كدليلين
استخدم نفس المغناطيس وقارن بين عدة مواقع: الأسطح المستوية، والانحناءات، والحواف، وأي حشوات. سجّل مكان تغير قوة الجذب. ثم افحص ما إذا كان اللون الظاهر يعود إلى معدن مكشوف، أو طبقة طلاء، أو تآكل.
لا يستطيع المغناطيس تحديد "الفولاذ الطري".
يُعدّ التجاذب المغناطيسي القوي شائعًا في الفولاذ الكربوني والحديد الزهر والفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي والمارتنسيتي والمزدوج. كما يمكن للنيكل والكوبالت أن ينجذبا إلى المغناطيس. لذا، تُشير النتيجة المغناطيسية إلى وجود عنصر مغناطيسي، وليس إلى نوع تجاري مُحدد. راجع مناقشة BSSA حول الفرز المغناطيسي.
عدم وجود انجذاب واضح لا ينفي احتمالية وجود انجذاب مغناطيسي في الفولاذ. قد يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المُلدّن انجذابًا ضعيفًا؛ بينما قد يؤدي التشكيل على البارد إلى تكوين مارتنسيت مغناطيسي، مما يُولّد انجذابًا حول الانحناءات أو المناطق المُشَكَّلة. تُفسّر جمعية الفولاذ البريطانية الأمريكية (BSSA) هذا التغيير في الاستجابة المغناطيسية . كما أن الطلاءات وسُمك القطعة والحشوة المخفية قد تؤثر على هذه الملاحظة.
افصل لون السطح عن لون الركيزة
يشير اللون الأحمر البرتقالي للمعدن الخام إلى احتمالية وجود معدن غني بالنحاس؛ بينما قد يشير اللون الأصفر إلى النحاس الأصفر أو سبيكة نحاسية أخرى. ولا يُحدد أي من اللونين درجة المعدن. أما اللون الرمادي الفضي فيترك العديد من الاحتمالات مفتوحة، في حين أن الطلاء والطلاءات والأكاسيد قد تُخفي المعدن الأساسي تمامًا.
بالنسبة للمثبتات الصفراء ذات الجاذبية المغناطيسية القوية، تحقق من وجود قلب مغناطيسي مطلي أو حشوة قبل اعتبارها نحاسًا صلبًا. استخدم الأجزاء الظاهرة الموجودة أولًا؛ ولا تُنشئ منطقة فحص جديدة إلا إذا كان تعديل السطح مسموحًا به ومُدركًا لمخاطره.
قم بقياس الكثافة باستخدام حجم يمكنك الوثوق به
الكثافة هي الكتلة مقسومة على حجم المادة: ρ = m / V. يُعطي الميزان الكتلة، بينما تُعطي الأبعاد المناسبة أو الإزاحة الحجم. باستخدام الغرامات والسنتيمترات المكعبة، تكون النتيجة غ/سم³. المليلتر الواحد يساوي سنتيمترًا مكعبًا واحدًا.
بالنسبة لجسم صلب بسيط، استخدم أبعاده المقاسة: الطول × العرض × السماكة. لا تتعامل مع السطح الخارجي للأنبوب كأنه أسطوانة صلبة. فالأجزاء المجوفة والمسامات والملحقات والمواد المتعددة قد تجعل النتيجة تبدو كمتوسط ظاهري بدلاً من كثافة معدن واحد.
خطأ بسيط في القراءة قد يغير المقارنة
لنفترض أن عينة وزنها 54 غرامًا رفعت مستوى الماء من 40 إلى 60 مل. الكثافة الاسمية هي 2.70 غ/سم³. إذا كان من الممكن أن يكون هناك خطأ في كل قراءة للماء يصل إلى 1 مل، فقد يكون الحجم المزاح 18-22 سم³. مع إهمال خطأ الكتلة في هذا المثال، يمكن أن تكون الكثافة حينها حوالي 2.45-3.00 غ/سم³ . لا يمكن للأرقام العشرية الإضافية في الآلة الحاسبة استعادة دقة القياس المفقودة.
أعد قراءة البيانات وتحقق مما إذا كان هامش الخطأ صغيرًا بما يكفي لتمييز المرشحين. يمكن لكثافة قريبة من كثافة مرجعية للألمنيوم أن تدعم عملية الفرز على مستوى العائلة، لكنها لا تثبت الفرق بين 5052 و6061، أو درجة الصب، أو درجة التصلب.
| العنصر | الكثافة المرجعية، جم/سم³ |
|---|---|
| المغنيسيوم | 1.74 |
| الامونيوم | 2.70 |
| التيتانيوم | 4.54 |
| زنك | 7.13 |
| حديد | 7.87 |
| النيكل | 8.90 |
| النحاس | 8.96 |
| قيادة | 11.35 |
تم تقريب هذه القيم من ثوابت الوسط العنصري الصادرة عن المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) . وهي قيم مرجعية للعناصر، وليست نطاقات مسموح بها لمجموعات السبائك أو قائمة كاملة بالعناصر المرشحة. يؤثر التركيب الكيميائي ودرجة الحرارة وبنية العينة على المقارنات. وعلى وجه الخصوص، فإن قيمة الحديد المذكورة ليست مواصفة لكل أنواع الفولاذ.
استخدم اختبار الشرارة المرئية فقط كأداة للمقارنة الخاضعة للرقابة
يمكن لفني مدرب مقارنة تيارات الشرر من عينات حديدية مناسبة مع مراجع معروفة للمساعدة في تصنيف المجموعات العامة. تؤثر العجلة وظروف التلامس والسطح على ما يظهر. لا يُعد طول الشرر ولونه وتفرعه قراءة مباشرة لنسبة الكربون أو دليلاً على نوع الفولاذ.
أظهرت دراسة مكتب المعايير الكلاسيكية لعام 1933، التي أجراها آر دبليو بوزارد ، فائدة تجميع أنواع الفولاذ ذات التركيب المتشابه، مع تقييد تحديد أنواع الفولاذ غير المعروفة. وارتبطت ملاحظات الفرز بإعدادات الطحن المستخدمة. وهذا دليل على حدود هذه الطريقة، وليس إجراءً حديثًا لسلامة الطحن.
لا تُجرِ مقارنة الشرارة إلا بعد التأكد من ملاءمة العينة والطلاء، والسماح بتلف السطح، ووجود أفراد مدربين على إجراءات معتمدة مع توفر الآلات اللازمة، وإجراءات التعرض، وضوابط مكافحة الحريق. لا تستخدم التجليخ لمعرفة ما إذا كان تجليخ معدن خفيف غير معروف آمنًا. إذا كانت النتيجة غير متوقعة، فتوقف واختر طريقة تحقق أكثر ملاءمة.
تختلف اختبارات الشرر المرئي عن اختبارات مطيافية الانبعاث الضوئي. تقيس مطيافية الانبعاث الضوئي طيف الانبعاث باستخدام جهاز ومعايرة. ولا توفر مراقبة شرر المطحنة بيانات كيميائية مكافئة.
اجمع الأدلة دون تحويلها إلى تصنيف للدرجة
استخدم الملاحظات لاستبعاد التفسيرات واختيار الاختبار التالي المناسب. تفترض الأمثلة أدناه عينات مناسبة وقياسات صحيحة. وهي تفسيرات محتملة، وليست مخططًا شاملاً للتحديد.
| التركيبة المرصودة | ما يمكن أن يدعمه | ما الذي يجب التحقق منه لاحقًا؟ |
|---|---|---|
| لا يوجد انجذاب مغناطيسي واضح؛ مادة صلبة فضية رمادية اللون؛ كثافة تقارب 2.7 جم/سم³ | مرشح من عائلة الألومنيوم. لا تميز الملاحظات بين درجات أو حالات صلابة محددة من الألومنيوم. | تحقق من إمكانية التتبع واستخدم تحليل التركيب المناسب للسبائك المرشحة؛ تحقق من الحالة بشكل منفصل إذا لزم الأمر. |
| قوة جذب مغناطيسية ضعيفة على الأسطح المستوية، وقوة جذب أقوى عند الزوايا المشكلة. | يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المُشكّل على البارد أحد التفسيرات المحتملة؛ ولا يزال البناء والهندسة مهمين. | قارن المواقع وافحص وجود أي حشوات أو طبقات. استخدم التحليل الكيميائي إذا لزم التأكد من نوع الفولاذ المقاوم للصدأ. |
| سطح أصفر ذو جاذبية مغناطيسية قوية | إن وجود طبقة مغناطيسية تحت طبقة نهائية، أو بنية مختلطة، يستحق الدراسة والبحث. | حدد الطبقة التي يتم فحصها. يجب عدم الإبلاغ تلقائيًا عن نتيجة حساسة للسطح على أنها تركيبة إجمالية. |
| معدن مكشوف أحمر برتقالي؛ كثافة قريبة من كثافة النحاس المرجعية | مرشح غني بالنحاس. لا يُثبت المظهر والكثافة نقاء النحاس أو أنه سبيكة نحاسية محددة. | استخدم التحليل العنصري المناسب عندما يكون التركيب أو القيمة مهمين. |
| قوة جذب مغناطيسي قوية ولكن كثافة ظاهرية منخفضة بشكل غير متوقع | قد يفسر وجود قسم مجوف أو حشوة أو خطأ في التجميع أو الحجم هذا التعارض. | قم بفحص البناء وكرر قياس الحجم قبل تصنيف المواد المرشحة. |
على شاشة ضيقة، قم بتمرير الجدول أفقيًا.
سجّل نتيجة محددة، مثل: "الملاحظات تتوافق مع مادة صلبة من عائلة الألومنيوم؛ لم يتم التحقق من السبيكة والصلابة". إذا تعارضت الأدلة، فاحتفظ بهذا التعارض في السجل. لا يُؤدي حساب عدة ملاحظات ضعيفة إلى نسبة ثقة ذات دلالة.
اختر PMI للعنصر أو الخاصية المهمة
تعتمد عملية تحديد هوية المواد الإيجابية على استخدام طريقة تحليلية مناسبة للتحقق من هوية المادة. ولا يكون مطابقة درجة البرنامج مفيدة إلا إذا كانت العينة والعناصر المقاسة والمعايرة وحدود القبول متوافقة مع المطلوب. اطلب نتائج القياس وتفاصيل الطريقة، وليس فقط الاسم المعروض على الشاشة.
بالنسبة للأجزاء المطلية أو المكسوة أو الصغيرة، يجب الاتفاق على منطقة اختبار تمثيلية قبل القياس. قد يتطلب الطلاء تحليلاً منفصلاً أو إزالة مُصرّح بها. استخدم مواد مرجعية وفحوصات جودة مناسبة للجهاز ونوع السبيكة. كما يجب أن تتطلب الأجهزة المحمولة يدوياً ضوابط السلامة من الإشعاع أو الليزر الخاصة بالشركة المصنعة.
لا تجرِ اختبارات فيزيائية إضافية إلا إذا كانت تُجيب على سؤالٍ ما زال مطروحًا. قد تُساعد مقارنات الموصلية أو الصلابة المُعايرة في فرز المواد المُختارة، لكنها تعتمد على عوامل تتجاوز التركيب الكيميائي. قد تتطلب حالة المعالجة الحرارية أو البنية المجهرية أو الأداء الميكانيكي سجلات أو اختبارات منفصلة.
للحصول على الفروقات الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ، تابع دليل تحديد الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل 316.
جهاز XRF محمول
يمكن لتقنية التألق بالأشعة السينية قياس العديد من عناصر السبائك وتمييز عائلات سبائك متعددة. لا يقيس جهاز التألق بالأشعة السينية المحمول عادةً الكربون، لذا لا يمكنه تأكيد وجود لاحقة الكربون L أو H. لذا، يجب مراعاة الطلاءات وهندسة القياس.
LIBS
تُحلل تقنية التحليل الطيفي بالانهيار المُستحث بالليزر منطقة صغيرة مُستأصلة. ويمكن لجهاز مُجهز بتقنية الكربون، مع طريقة مُعتمدة، أن يُعالج الفروقات الحساسة للكربون. تأكد من النموذج الفعلي، والعناصر، ومصفوفة السبيكة، ومتطلبات تحضير السطح.
شرارة OES
يمكن لجهاز مطيافية الانبعاث الضوئي الشراري قياس الكربون وعناصر أخرى باستخدام طريقة مناسبة. ويتطلب ذلك عمومًا مواد مُجهزة، وغاز الأرجون المناسب، والمعايرة، ويترك علامة اختبار محلية.
الاختبارات المعملية المستهدفة
اطلب التحليل اللازم للأدلة المفقودة، كقياس نسبة الكربون أو إجراء اختبار متعلق بحالة المادة. تأكد من نطاق منهجية المختبر، ودقة أخذ العينات، وحدود الإبلاغ. لا يُعدّ التطابق الكيميائي وحده كافيًا لتحديد صلابة المادة أو خصائصها الميكانيكية.
مبادئ عمل الأجهزة وقدراتها في مجال الكربون: مقارنة بين أجهزة التحليل الطيفي للأشعة السينية (XRF) والتحليل الطيفي بالليزر (LIBS) والتحليل الطيفي البصري (OES) من شركة Thermo Fisher Scientific . يجب التأكد من قدرات الجهاز والطريقة المختارة.
اربط النتيجة بالجزء واستخدامه المقصود
لا يكون الاختبار مفيدًا إلا إذا أمكن تتبع نتيجته إلى المادة المأخوذة منها العينة. سجّل رقم القطعة أو الدفعة، والعلامات، والصور، والبنية، ومواقع الاختبار، والقياسات الأولية. بالنسبة لاختبارات الأجهزة، احتفظ بالطريقة، والعناصر المقاسة ذات الصلة، وفحوصات المرجعية، والقيود، والمواصفات المستخدمة للمقارنة.
مثال: قراءة "316" قبل اللحام
لنفترض أن قصاصات الفولاذ المقاوم للصدأ المختلطة لا تملك سجلات مواد موثوقة. تشير قراءة مطيافية الأشعة السينية الفلورية (XRF) إلى تركيبة من عائلة الفولاذ 316، لكن متطلبات التصنيع تستلزم درجة منخفضة الكربون مُثبتة. لا تُحدد القراءة نسبة الكربون. اطلب قياسًا مناسبًا للكربون وراجع متطلبات المواد كاملةً قبل تحديد الدرجة المطلوبة. هذا مثال افتراضي لاتخاذ قرار، وليس نتيجة اختبار من Oceanplayer.
تم شرح قيود الكربون في تقنية XRF في إرشادات شركة Thermo Fisher حول استخدام تقنيتي XRF و LIBS.
لا تستخدم قطعة واحدة مناسبة لتحديد هوية دفعة مختلطة غير خاضعة للرقابة. اتفق على قواعد أخذ العينات والتصرف، ثم ضع ملصقات على ما تدعمه الأدلة فقط. بالنسبة للتنظيف بالليزر أو اللحام أو الوسم، انقل معلومات الركيزة الموثقة وتفاصيل الطلاء إلى تجربة عملية تمثيلية؛ فتحديد المعدن لا يُحدد إعدادات الليزر.