Compreender e selecionar uma tecnologia de verificação de materiais

Quando um carregamento de matéria-prima chega à doca de recebimento de um fabricante, a leitura da papelada é suficiente para identificar o material? Talvez seja, e talvez não. Usar uma ferramenta portátil de identificação de liga é uma maneira rápida de verificar a composição química dos metais. Thermo Fisher Scientific

Em qualquer dia, uma oficina de fabricação típica lida com um punhado de materiais - aços carbono, aços inoxidáveis, ligas de alumínio, talvez até magnésio de tempos em tempos. A papelada que acompanha identifica o material, mas como um fabricante determina se realmente recebeu o que pediu? Em muitos casos, seria benéfico determinar se o metal enviado corresponde ao relatório de teste de material (MTR). Para fazer isso sem enviar o material para um laboratório de testes, os fabricantes podem usar dispositivos de análise elementar.

A tecnologia de análise elementar percorreu um longo caminho desde os dias em que os fabricantes de metal dependiam de testes laboratoriais caros e demorados ou testes rudimentares de faísca ou ácido para verificação de material. Os avanços tecnológicos permitem que instrumentos portáteis realizem processos analíticos, o que significa que a análise elementar de nível laboratorial agora pode ser feita em segundos diretamente no chão de fábrica. Esse recurso ajuda a reduzir os riscos e aumenta muito a produtividade.

Pode ser difícil diferenciar entre as técnicas disponíveis - fluorescência de raios X (XRF), espectroscopia de degradação induzida por laser (LIBS) e espectroscopia de emissão óptica (OES) - e determinar qual é a ideal para uma determinada aplicação.

O XRF, um teste não destrutivo, irradia uma amostra de metal com raios X de alta energia produzidos por um tubo de raios X em miniatura no instrumento. Isso faz com que os átomos da amostra emitam raios X secundários (ou fluorescentes) que são exclusivos dos elementos presentes na amostra. O detector do instrumento mede e analisa os raios X secundários para determinar sua identidade química e sua concentração no metal sob teste. Essa capacidade torna o XRF útil para análises qualitativas e quantitativas da composição do material.

Os instrumentos OES enviam um pulso elétrico de alta voltagem para excitar átomos em uma amostra. A amostra então descarrega uma centelha de arco que pode ser medida e analisada por um espectrômetro na unidade OES. A partir daí, o sistema OES determina a composição química da amostra que está sendo testada.

Os analisadores LIBS removem a superfície da amostra com um laser altamente focado, que produz um plasma de átomos e íons excitados. À medida que esses átomos começam a decair para seus estados fundamentais, eles emitem comprimentos de onda de luz exclusivos para cada elemento, que são analisados ​​por um espectrômetro no dispositivo LIBS. Assim como o XRF, a análise LIBS pode ser usada para medições quantitativas e qualitativas.

OES e LIBS são minimamente destrutivos. Eles deixam uma pequena marca de queimadura na amostra.

Os fabricantes de metal devem ter várias considerações em mente ao escolher uma tecnologia, incluindo portabilidade, velocidade e facilidade de uso.

A portabilidade pode ter um impacto substancial na produtividade. Felizmente, os analisadores LIBS e XRF são leves e portáteis. Isso significa que a análise pode ser realizada facilmente em praticamente qualquer local em uma loja ou depósito, mesmo em áreas de difícil acesso. OES é uma tecnologia móvel, mas não é portátil. Requer um carrinho de empurrar que pode ser difícil de manobrar em áreas de trabalho confinadas. Os analisadores LIBS mais avançados de hoje pesam apenas 6 libras. (2,9 kg), enquanto um OES móvel pode pesar até 80 libras. (36kg).

Com relação à velocidade de uso, os principais fatores envolvem configuração e manutenção do instrumento, preparação da amostra e velocidade de análise.

Das três tecnologias, XRF é a mais fácil de usar. É um dispositivo de apontar e disparar que não requer configuração ou manutenção diária. A configuração do LIBS é relativamente mínima, exigindo um processo de duas etapas que leva cerca de 10 minutos. A configuração diária do OES requer várias etapas e leva de 15 a 20 minutos para ser concluída. Os instrumentos LIBS e OES requerem limpeza regular.