Прежде чем рулон ленты отправится к заказчику, небольшие образцы от него пройдут через несколько лабораторий. Их проверят на химический состав, прочность, структуру, магнитные и электрические свойства, измерят толщину. Рассказываем, как устроена центральная заводская лаборатория ПЗПС и какой путь проходит проба на пути к сертификату качества.
Лаборатория как часть производства
Центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ) — не обособленное подразделение, а неотъемлемая часть производственного цикла. Её задача — подтвердить, что продукция на каждом переделе соответствует требованиям нормативной и технической документации: ГОСТов, технических условий и условий конкретного договора.
Контроль начинается задолго до того, как появится готовая лента. Лаборатория работает на всех этапах жизненного цикла продукции — от входного контроля шихтовых материалов до микронной ленты. Это принципиально для прецизионных сплавов: свойства, которые нормируются в сертификате, закладываются уже при выборе сырья и выплавке, и исправить ошибку на финише часто невозможно.
ЦЗЛ ПЗПС имеет свидетельство об аттестации с утверждённой областью деятельности. В её состав входят четыре подразделения:
-
спектральная лаборатория;
-
механическая лаборатория;
-
физическая и металлографическая лаборатория;
-
лаборатория линейно-угловых измерений.
Проследим, как образец ленты последовательно проходит через каждое из них.
Маршрут образца через подразделения ЦЗЛ
| Подразделение |
Методы и оборудование |
Контролируемые параметры |
| Спектральная лаборатория |
Оптико-эмиссионный и рентгенофлуоресцентный анализ |
Точный химсостав, легирующие элементы, примеси |
| Механическая лаборатория |
Разрывные машины, метод Эриксена, твердомеры |
Предел текучести, прочность, удлинение, штампуемость |
| Физическая и металлографическая лаборатория |
Оптическая микроскопия, дилатометры, пермеаметры |
Величина зерна, фазы, включения, ТКЛР, магнитные потери |
| Лаборатория линейно-угловых измерений |
Оптические микрометры, профилометры, калибры |
Толщина, ширина, серповидность, заусенцы, шероховатость |
Отбор пробы: всё начинается с правильного образца
Результат испытания достоверен ровно настолько, насколько представительна проба. Поэтому порядок отбора образцов строго регламентирован: откуда вырезается образец, в каком количестве, с какой ориентацией относительно направления прокатки. Для тонкой ленты это особенно важно — свойства вдоль и поперёк прокатки могут заметно различаться.
Каждая проба получает маркировку, которая связывает её с конкретной плавкой и партией. Благодаря этому результаты испытаний встраиваются в систему прослеживаемости: по номеру в сертификате можно восстановить всю историю металла от шихты до готового рулона.
Спектральная лаборатория: из чего сделан сплав
Первый и базовый вопрос — соответствует ли химический состав марке. Для прецизионных сплавов допуски по основным элементам узкие, а содержание примесей ограничивается сотыми и тысячными долями процента. Отклонение по никелю на доли процента способно сдвинуть температурный коэффициент линейного расширения инварного сплава или магнитную проницаемость пермаллоя.
Спектральная лаборатория определяет химический состав низколегированных и высокоуглеродистых сталей, а также сплавов на никелевой, железокобальтовой и железной основах. Используются два взаимодополняющих метода:
-
Оптико-эмиссионный анализ. Поверхность образца возбуждается электрической искрой. Атомы испаряющегося металла излучают свет на характерных для каждого элемента длинах волн, а спектрометр измеряет интенсивность этих линий. Метод отличается высокой чувствительностью и хорошо подходит для определения как основных элементов, так и малых примесей.
-
Рентгенофлуоресцентный анализ. Образец облучают рентгеновским излучением, и атомы испускают вторичное, флуоресцентное излучение, энергия которого также характерна для каждого элемента. Метод неразрушающий и быстрый, что делает его удобным для экспресс-анализа, в том числе для входного контроля сырья и сортировки металла.
Механическая лаборатория: насколько лента прочна и пластична
Следующий этап — механические свойства. Они определяют, как лента поведёт себя при штамповке, гибке, навивке и в работе.
-
Испытание на растяжение. Из ленты вырезают образец стандартной формы и растягивают на испытательной машине до разрыва, непрерывно регистрируя усилие и удлинение. По результатам определяют три ключевых показателя:
-
временное сопротивление — максимальное напряжение, которое выдерживает материал;
-
предел текучести — напряжение, при котором начинается заметная пластическая деформация;
-
относительное удлинение — запас пластичности до разрушения.
Для тонкой ленты подготовка образцов требует особой аккуратности: заусенец или надрыв на кромке способен вызвать преждевременный разрыв и исказить результат.
-
Испытание на выдавливание по Эриксену. Для ленты, предназначенной для вытяжки и штамповки, важна не только пластичность при одноосном растяжении, но и способность выдерживать двухосную деформацию. Её оценивают методом Эриксена: в ленту вдавливают сферический пуансон до появления трещины и измеряют глубину лунки. Чем она больше, тем лучше штампуемость.
-
Твёрдость. Твёрдость — быстрый и информативный показатель состояния ленты: по ней можно судить, нагартована лента или отожжена. Измерения проводят по методам Роквелла и Виккерса.
Физическая и металлографическая лаборатория: структура и свойства
Химический состав и механические испытания не дают полной картины. Два образца одного состава и одинаковой прочности могут сильно различаться по структуре — а значит, и по поведению в изделии.
Взгляд под микроскопом
Образец шлифуют, полируют и травят, после чего изучают под металлографическим микроскопом. Металлографы определяют:
-
размер зерна — один из главных факторов, влияющих на механические и магнитные свойства;
-
количество и размер неметаллических включений — критичный параметр для тонкой ленты;
-
наличие и толщину обезуглероженного и оксидного слоёв;
-
фазовый состав — присутствие феррита, аустенита, мартенсита, цементита;
-
содержание ферритной фазы и стойкость к межкристаллитной коррозии.
Для тонкой ленты, на которой обычные методы измерения твёрдости неприменимы, определяют микротвёрдость: в отдельный участок структуры вдавливают алмазную пирамиду под очень малой нагрузкой.
Физические свойства
Для прецизионных сплавов именно физические свойства часто являются главными, ради которых сплав и создаётся. Лаборатория определяет:
-
температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) — для сплавов, которые спаивают со стеклом и керамикой или используют в точных приборах;
-
магнитные свойства — индукцию технического насыщения, коэрцитивную силу, магнитную проницаемость и коэффициент прямоугольности петли гистерезиса;
-
удельные магнитные потери — для материалов, работающих в переменных полях;
-
удельное электросопротивление — для резистивных и других сплавов.
Магнитные свойства крайне чувствительны к механическим напряжениям, поэтому образцы для таких измерений готовят и термообрабатывают по строго регламентированным режимам.
Лаборатория линейно-угловых измерений: точность геометрии
Финальный этап — геометрия и поверхность. Лента может иметь идеальный состав и структуру, но если её толщина гуляет по длине рулона или кромка изогнута, изделие у заказчика не получится.
Лаборатория контролирует:
-
толщину и ширину ленты;
-
серповидность — изгиб ленты в плоскости, из-за которого она уходит в сторону при подаче в штамп;
-
желобчатость — поперечный прогиб ленты;
-
величину заусенца на кромке после резки;
-
шероховатость поверхности и глубину царапин.
Точность, которой можно доверять
Всё оборудование лабораторий проходит периодическую поверку и аттестацию, а испытания выполняются по методикам, установленным ГОСТами и техническими условиями. Это означает, что результат, полученный в ЦЗЛ, воспроизводим и сопоставим с результатами любой другой аттестованной лаборатории, в том числе входного контроля заказчика.
Результаты всех испытаний сводятся в протоколы, а затем — в сертификат качества, который сопровождает партию. В нём указываются марка и номер плавки, химический состав, механические и физические свойства, размеры. Для заказчика сертификат — гарантия того, что металл соответствует требованиям, а для завода — документальная фиксация пути каждой партии.
Услуги испытаний для сторонних организаций
Компетенции ЦЗЛ востребованы и за пределами завода. Лаборатория оказывает услуги сторонним организациям: определяет химический состав, механические, структурные, магнитные и геометрические характеристики металлов и сплавов. Это может быть полезно при входном контроле, при выяснении причин брака, при подборе материала-замены или при разработке новых изделий.
Вместо заключения
За каждой строкой сертификата качества стоит конкретное испытание, выполненное по стандартной методике на поверенном оборудовании. Путь пробы через четыре лаборатории — это не формальность, а способ гарантировать, что прецизионная лента действительно оправдывает своё название и ведёт себя в изделии заказчика именно так, как задумано.
Контакты и услуги ЦЗЛ
Петербургский завод прецизионных сплавов (ПЗПС)
Аттестованная Центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ). Полный комплекс испытаний металлов и сплавов: оптико-эмиссионный и РФА анализ, механические и дилатометрические испытания, измерение магнитных параметров и металлография по ГОСТ и ТУ для нужд завода и сторонних заказчиков.
-
Телефон лаборатории и отдела продаж: +7 (812) 740-76-87
-
Email для заявок на испытания: sales@pzps.tech
-
Сайт: pzps.tech
-
Адрес: 192029, Россия, Санкт-Петербург, пр. Обуховской Обороны, д. 38
Подпишитесь на официальную рассылку ПЗПС, чтобы первыми получать технические обзоры, аналитику специальной металлургии и новости лаборатории.
