Контроль прутков из вторичной меди и медных сплавов

Контроль прутков из вторичной меди и медных сплавов

Введение
Использование вторичного сырья – важный аспект ресурсосбережения в металлургии. Производство прутков из вторичной меди и медных сплавов требует особого внимания к контролю качества. Качественный входной контроль лома и тщательный контроль готовой продукции обеспечивают соответствие прутков требованиям стандартов и безопасность их применения в различных отраслях промышленности. Данная статья охватывает ключевые аспекты контроля таких прутков.

1. Объекты испытаний

Объектами контроля являются прутки круглого, квадратного, шестигранного и прямоугольного сечения, изготовленные из меди и медных сплавов (латуней, бронз), где основным сырьем выступает вторичное металлосодержащее сырье (лом и отходы меди и ее сплавов).

• Типы прутков:
  • Горячекатаные прутки.
  • Горячепрессованные прутки.
  • Холоднодеформированные (тянутые) прутки.
  • Прутки, подвергнутые дополнительной обработке (обточка, шлифовка).
• Ключевые характеристики для контроля:
  • Химический состав (основные компоненты сплава, допустимые примеси).
  • Механические свойства (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, твердость).
  • Геометрические параметры (диаметр или размер стороны, овальность, кривизна).
  • Качество поверхности (наличие трещин, закатов, расслоений, раковин, вмятин, следов коррозии).
  • Внутренние дефекты (усадочные раковины, пористость, неметаллические включения, флокены).
  • Структура металла (размер зерна, однородность).

2. Область испытаний

Контроль прутков из вторичной меди и сплавов проводится на различных этапах:

1. Входной контроль лома: Определение химического состава, визуальная сортировка, выявление радиоактивности и взрывоопасных включений. Критически важен для прогнозирования качества конечного продукта.
2. Контроль в процессе плавки и разливки: Контроль температуры металла, отбор проб для экспресс-анализа химического состава.
3. Контроль слитков/заготовок: Визуальный и инструментальный контроль поверхности и геометрии перед прокаткой/прессованием.
4. Приемо-сдаточные испытания готовой продукции: Всесторонняя проверка партии прутков по всем регламентированным показателям (химсостав, мехсвойства, геометрия, поверхность, внутренние дефекты).
5. Выходной контроль перед отгрузкой: Проверка маркировки, упаковки, соответствия сопроводительной документации.
6. Периодические испытания: Углубленные испытания для подтверждения стабильности технологического процесса и свойств металла.

3. Методы испытаний

Для всестороннего контроля применяется комплекс методов:

• Химический анализ:
  • Оптико-эмиссионная спектрометрия (OES): Основной метод для быстрого и точного определения химического состава, включая легирующие элементы и примеси. Особенно важен для контроля нежелательных элементов, характерных для лома (Pb, Sn, Sb, As, Fe, Ni, Bi и др.).
  • Рентгенофлуоресцентный анализ (XRF): Бесконтактный метод для экспресс-анализа и сортировки лома/прутков.
  • Атомно-абсорбционная спектрометрия (AAS): Для точного определения малых концентраций отдельных элементов.
  • Кулонометрия/Йодометрия: Традиционные химические методы для точного определения меди.
• Механические испытания:
  • Испытания на растяжение: Определение предела прочности (σв), предела текучести (σ0.2) и относительного удлинения (δ5 или δ10) на универсальных испытательных машинах. Образцы вырезаются из прутков или изготавливаются из них.
  • Испытания на твердость: Измерение твердости по Бринеллю (HB), Роквеллу (HRB, HRE, HRF) или Виккерсу (HV) на поверхности прутков или на специально подготовленных образцах.
• Контроль геометрических параметров:
  • Ручной инструмент: Штангенциркули, микрометры, нутромеры, калибры (скобы, кольца).
  • Автоматизированные системы: Лазерные сканеры, оптические измерительные системы для непрерывного контроля диаметра/размера, овальности и кривизны в процессе производства.
• Контроль поверхности:
  • Визуальный осмотр: Невооруженным глазом или с использованием луп. Выявление грубых дефектов.
  • Капиллярный контроль (Пенетрантный): Обнаружение мелких поверхностных трещин, пор, расслоений.
  • Вихретоковый контроль: Обнаружение поверхностных и подповерхностных дефектов, контроль твердости или электропроводности.
• Контроль внутренних дефектов:
  • Ультразвуковой контроль (УЗК): Основной метод для выявления внутренних дефектов (раковины, включения, расслоения) по всей длине и сечению прутка. Используются контактные и иммерсионные методы.
• Металлографические исследования:
  • Макроструктурный анализ: Выявление дефектов ликвации, усадочных раковин, пористости на травленых темплетах или изломах.
  • Микроструктурный анализ: Исследование структуры сплава (размер зерна, фазы, включения) под микроскопом на специально подготовленных шлифах. Позволяет оценить однородность и влияние термообработки.

4. Испытательное оборудование

Для реализации перечисленных методов контроля используется специализированное оборудование:

• Для химического анализа:
  • Стационарные и мобильные оптико-эмиссионные спектрометры.
  • Рентгенофлуоресцентные спектрометры (лабораторные и ручные).
  • Атомно-абсорбционные спектрометры.
  • Лабораторное оборудование для химического анализа (весы, печи, дистилляторы, титраторы).
• Для механических испытаний:
  • Универсальные испытательные машины с электронным управлением и программным обеспечением для испытаний на растяжение.
  • Твердомеры (Бринелля, Роквелла, Виккерса) – стационарные и переносные.
• Для контроля геометрии:
  • Точные измерительные инструменты (штангенциркули, микрометры, нутромеры).
  • Наборы калибров.
  • Автоматические лазерные измерительные системы (для контроля диаметра и овальности в потоке).
  • Приборы для измерения кривизны (прогибомеры).
• Для контроля поверхности:
  • Наборы для капиллярного контроля (пенетранты, очистители, проявители).
  • Вихретоковые дефектоскопы с набором датчиков.
• Для контроля внутренних дефектов:
  • Ультразвуковые дефектоскопы (аналоговые и цифровые, фазированные решетки).
  • Ультразвуковые иммерсионные установки (для точного сканирования прутков).
  • Комплекты преобразователей (контактные, иммерсионные, с угловым вводом).
• Для металлографии:
  • Оборудование для подготовки образцов (шлифовально-полировальные станки, отрезные машины).
  • Макроскопы и стереоскопические микроскопы.
  • Металлографические микроскопы (оптические, инвертированные).
  • Оборудование для травления образцов.

Заключение
Контроль прутков, произведенных из вторичной меди и медных сплавов, является комплексной и обязательной задачей. Он требует применения широкого спектра современных методов испытаний и высокоточного оборудования. Особое внимание уделяется химическому составу (контролю примесей) и выявлению возможных дефектов, связанных с природой вторичного сырья. Строгое соблюдение программы контроля на всех этапах – от лома до готового прутка – гарантирует их высокое качество, надежность и соответствие требованиям действующих стандартов (таких как ГОСТ, ASTM, EN), обеспечивая безопасную эксплуатацию в конечных изделиях.