PL243794B1

PL243794B1 - Holder for spark testing of chemical composition of ferromagnetic powders

Info

Publication number: PL243794B1
Application number: PL442724A
Authority: PL
Inventors: Mariusz Walczak; Mirosław Szala; Aleksander Świetlicki
Original assignee: Politechnika Lubelska
Priority date: 2022-11-03
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2023-10-09
Also published as: PL442724A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest uchwyt do badania metodą iskrową składu chemicznego proszków ferromagnetycznych, który to uchwyt mocowany jest na stole (1) maszyny do badania składu chemicznego metodą iskrową posiadającej otwór roboczy (1.1) z elektrodą dolną (1.2) i znajdującą się nad nim elektrodą górną (1.3), zaś uchwyt posiada obudowę (2). Charakteryzuje się on tym, że w obudowie (2) znajduje się stopniowany, przelotowy otwór, który od strony podstawy osadzanej na stole (1) posiada pierwszy stopień oraz drugi gwintowany stopień. W górnej części obudowy (2) znajduje się gwintowany trzpień, na który nakręcona jest nakrętka (3). W otworze obudowy (2) znajduje się element mocujący (4) z zagłębieniem w jego dolnej części, w którym zamocowany jest magnes (5). Element mocujący (4) od strony obudowy (2) posiada część trzpieniową, która na górnym końcu posiada gwint wkręcony w drugi gwintowany stopień otworu obudowy (2). Pomiędzy dolną częścią elementu mocującego (4), a górną częścią obudowy (2) na części trzpieniowej elementu mocującego (4) osadzona jest sprężyna naciskowa (6).The subject of the application is a holder for testing the chemical composition of ferromagnetic powders using the spark method, which is mounted on the table (1) of a machine for testing the chemical composition using the spark method, having a working hole (1.1) with a lower electrode (1.2) and an upper electrode located above it ( 1.3), and the handle has a housing (2). It is characterized by the fact that there is a stepped, through hole in the housing (2), which on the side of the base mounted on the table (1) has a first stage and a second threaded stage. In the upper part of the housing (2) there is a threaded pin on which the nut (3) is screwed. In the housing opening (2) there is a mounting element (4) with a recess in its lower part, in which the magnet (5) is mounted. The fastening element (4) on the side of the housing (2) has a pin part, which at the upper end has a thread screwed into the second threaded step of the housing opening (2). A compression spring (6) is mounted between the lower part of the fastening element (4) and the upper part of the housing (2) on the pin part of the fastening element (4).

Description

Przedmiotem wynalazku jest uchwyt do badania metodą iskrową składu chemicznego proszków ferromagnetycznych.The subject of the invention is a holder for testing the chemical composition of ferromagnetic powders using the spark method.

Z opisu patentowego JP6584832B2 znane jest urządzenie do analizy emisji wyładunku jarowego, uchwyt próbki i metoda generowania wyładunku jarowego. W rozwiązaniu tym uchwyt próbki zawiera: elektrodę, która ma przykładową płaszczyznę mocowania; zewnętrzną część cylindra, która zawiera umieszczoną w niej płaszczyznę mocowania próbki oraz wewnętrzną część cylindra (część stykową). W stanie, w którym próbka jest oddzielona od otworu wyładowania jarzeniowego, otwarty koniec wewnętrznej części cylindra styka się z obwodem otworu. Po obniżeniu ciśnienia wewnątrz rury wyładowczej, zewnętrznej części cylindra i wewnętrznej części cylindra, które są ze sobą połączone, dostarczany jest argon.From the patent description JP6584832B2, a device for analyzing the emission of a jar discharge, a sample holder and a method for generating a jar discharge are known. In this solution, the sample holder includes: an electrode that has an exemplary mounting plane; the outer part of the cylinder, which contains the sample mounting plane located therein, and the inner part of the cylinder (contact part). In the state where the sample is separated from the glow discharge hole, the open end of the inner part of the cylinder contacts the periphery of the hole. After the pressure is reduced inside the discharge tube, the outside of the cylinder and the inside of the cylinder, which are connected to each other, argon is supplied.

Z opisu patentowego CN108318423A znany jest uniwersalny uchwyt na próbki proszkowe do badania spektroskopii emisyjnej. W rozwiązaniu tym uchwyt na próbki proszkowe składa się z podstawy do ładowania próbek, płyty dociskowej podstawy i kwarcowego klipsa do ładowania próbek. Podstawa do ładowania próbek i podstawowa płytka dociskowa są zmontowane w taki sposób, że tworzą sześciokątny pryzmat. Pomiędzy dwoma sześciokątnymi powierzchniami dolnymi sześciokątnego pryzmatu znajduje się optyczny otwór przelotowy. Pomiędzy dwoma sześciokątnymi powierzchniami dolnymi znajduje się szczelina zaciskowa, która służy do mocowania kwarcowego zacisku do pobierania próbek. Próbka jest ładowana przez okrągłą płytę kwarcową w kształcie k oryta z pokrywą. Po załadowaniu próbki, dzięki przyciąganiu magnetycznemu, jest ona mocowana w środku sześciokątnego pryzmatu utworzonego z podstawy ładującej próbkę i płyty dociskającej podstawę. Poprzez uniwersalny uchwyt do próbek proszkowych, pozycja próbki może być wyrównana raz, tak że unika się procesu wyrównywania światła, problem wstrząsania i posypywania próbki w braniu i umieszczaniu jest rozwiązany, a wydajność eksperymentu jest poprawiona.A universal holder for powder samples for emission spectroscopy testing is known from the patent description CN108318423A. In this solution, the powder sample holder consists of a sample loading base, a base pressure plate and a quartz sample loading clip. The sample loading base and primary pressure plate are assembled to form a hexagonal prism. There is an optical through-hole between the two hexagonal bottom surfaces of the hexagonal prism. There is a clamping slot between the two hexagonal bottom surfaces which serves to attach the quartz sampling clamp. The sample is loaded through a circular trough-shaped quartz plate with a cover. Once the sample is loaded, it is held in place by magnetic attraction in the center of a hexagonal prism formed by the sample loading base and the base pressing plate. Through the universal powder sample holder, the sample position can be leveled once, so that the light leveling process is avoided, the problem of shaking and sprinkling the sample in taking and placing is solved, and the experiment efficiency is improved.

Dotychczas znane ze zgłoszenia patentowego CN108982475A znana jest metoda, która obejmuje sposób przygotowania próbki do badań dla spektrometru iskrowego z emisją optyczną, sposób analizy nieregularnego składu materiału metalowego oraz spektrometr iskrowy z emisją optyczną. Sposób przygotowania próbki do badania dla spektrometru iskrowego z emisją optyczną obejmuje następujące etapy: jeden koniec badanej próbki metalowej jest cięty, tak że na końcu próbki metalowej tworzy się przekrój poprzeczny; proszek mozaikowy przyjmuje się do przeprowadzenia obróbki mozaikowej na gorąco dla próbki metalowej, tak że tworzy się mozaikowy fragment próbki owijający próbkę metalową; jeden koniec próbki metalowej uzyskanej w kroku jest szlifowany i polerowany, tak że przekrój poprzeczny jest odsłonięty. Sposób przygotowania może efektywnie przygotować małogabarytową próbkę metalu w próbkę spełniającą warunki analizy i detekcji przez optyczny emisyjny spektrometr iskrowy w prosty sposób.The method known so far from patent application CN108982475A includes a method for preparing a sample for testing in a spark spectrometer with optical emission, a method for analyzing the irregular composition of a metal material and a spark spectrometer with optical emission. The method of preparing a test sample for a spark optical emission spectrometer includes the following steps: one end of the metal test sample is cut so that a cross-section is created at the end of the metal sample; mosaic powder is adopted to carry out hot mosaic processing for the metal sample, so that a mosaic fragment of the sample wrapping the metal sample is formed; one end of the metal sample obtained in the step is ground and polished so that the cross-section is exposed. The preparation method can effectively prepare a small-sized metal sample into a sample that meets the conditions of analysis and detection by an optical spark emission spectrometer in a simple way.

Z opisu zgłoszenia patentowego US4367427A znana jest lampa wyładowcza jarzeniowa do jakościowej i ilościowej analizy widma. Posiada ona komorę wyładowczą zamykaną po stronie katody za pomocą przewodzącego elektrycznie dysku o potencjale katodowym. W komorze wyładowczej, w celu zwiększenia natężenia światła i dokładności analizy, znajduje się magnes pierścieniowy z materiału magnesu stałego namagnesowany w kierunku osiowym do wytwarzania pola magnetycznego rozciągającego się zasadniczo w kierunku osiowym w komorze wyładowczej.From the description of patent application US4367427A, a glow discharge lamp for qualitative and quantitative spectrum analysis is known. It has a discharge chamber closed on the cathode side by an electrically conductive disk with cathode potential. In the discharge chamber, in order to increase the light intensity and analysis accuracy, there is a ring magnet of permanent magnet material magnetized in the axial direction to produce a magnetic field extending substantially in the axial direction in the discharge chamber.

Dodatkowo w komorze znajduje się elektroda sterująca, która jest odizolowan a od korpusu anody. Emisyjny spektrometr iskrowy oferowany między innymi przez firmę BRUKER, składa się z komory iskrowej oraz dwóch elektrod. Próbkę umieszcza się pomiędzy górną a dolną elektrodą. W wyniku przyłożenia wysokich wartości prądu powstaje gwałtowna seria iskier o wysokiej energii oraz następuje wytworzenie plazmy pomiędzy dolną elektrodą a badanym materiałem. Inicjacja wyładowania, kontrola próbkowania i kontrola wzbudzenia wymagają kontroli czasu inicjacji wyładowania i napięcia, wraz z kontrolą dostarczania prądu do elektrod po zapaleniu wyładowania. Łuk prądu stałego może być zainicjowany przez pojedynczą iskrę, przy czym prąd utrzymywany jest na poziomie wystarczająco wysokim, aby uniknąć zapadnięcia się kanału wyładowania. Od strony komory iskrowej próbka jest szczelnie zamknięta i przedmuchiwana argonem. W wyniku wyładowania na powierzchni próbki zachodzi odparowanie części materiału. Odparowane atomy w plazmie absorbują energię, a ich elektrony wraz z każdą iskrą przechodzą do wyższych stanów energetycznych. Po każdym odłączeniu iskry, elektrony wracają do stanu podstawowego i emitują fotony. Generowana jest emisja złożona wynikająca z dużej liczby pierwiastków emitujących jednoPL 243794 B1 cześnie fotony. Następnie złożone światło wyładowania pada na siatkę dyfrakcyjną. Na siatce dyfrakcyjnej oddzielane są poszczególne długości fal i tworzone jest widmo wewnątrz komory optycznej. Widmo to poddawane jest wówczas analizie. Spektroskopy wyposażone są w fotopowielacze bądź też detektory CCD i CMOS. Oprócz wyżej wymienionych elementów spektrometr składa się z układu optycznego, układ u elektronicznego i komputera. Układ elektroniczny steruje pracą i rejestruje otrzymane widma natomiast komputer analizuje i przerabia dane pomiarowe oraz kontroluje pracę instrumentu.Additionally, there is a control electrode in the chamber, which is isolated from the anode body. The spark emission spectrometer offered by, among others, BRUKER, consists of a spark chamber and two electrodes. The sample is placed between the upper and lower electrodes. As a result of applying high current values, a violent series of high-energy sparks are created and a plasma is generated between the lower electrode and the tested material. Shock initiation, sampling control, and excitation control require control of the discharge initiation time and voltage, along with control of current delivery to the electrodes after the discharge is ignited. A DC arc can be initiated by a single spark, with the current maintained at a level high enough to avoid collapse of the discharge channel. From the side of the spark chamber, the sample is tightly closed and blown through with argon. As a result of the discharge, some of the material evaporates on the sample surface. Evaporated atoms in the plasma absorb energy, and their electrons move to higher energy states with each spark. Each time the spark is removed, the electrons return to their ground state and emit photons. Complex emission is generated resulting from a large number of elements emitting one photon at a time. The complex discharge light then falls on the diffraction grating. Individual wavelengths are separated on the diffraction grating and a spectrum is created inside the optical chamber. This spectrum is then analyzed. Spectroscopes are equipped with photomultipliers or CCD and CMOS detectors. In addition to the above-mentioned elements, the spectrometer consists of an optical system, an electronic system and a computer. The electronic system controls the operation and records the received spectra, while the computer analyzes and processes the measurement data and controls the operation of the instrument.

Problemem technicznym do rozwiązania jest potrzeba badania metodą iskrową składu chemicznego proszków metalicznych, posiadających właściwości ferromagnetyczne.The technical problem to be solved is the need to test the chemical composition of metallic powders with ferromagnetic properties using the spark method.

Przedmiotem wynalazku jest uchwyt do badania metodą iskrową składu chemicznego proszków ferromagnetycznych, który to uchwyt mocowany jest na stole maszyny do badania składu chemicznego metodą iskrową posiadającej otwór roboczy z elektrodą dolną i znajdującą się nad nim elektrodą górną, zaś uchwyt posiada obudowę. Jego istotą jest to, że w obudowie znajduje się stopniowany, przelotowy otwór, który od strony podstawy osadzanej na stole posiada pierwszy stopień oraz drugi gwintowany stopień. W górnej części obudowy znajduje się gwintowany trzpień, na który nakręcona jest nakrętka. W otworze obudowy znajduje się element mocujący z zagłębieniem w jego dolnej części, w którym zamocowany jest magnes tudzież element mocujący od strony obudowy posiada część trzpieniową, która na górnym końcu posiada gwint wkręcony w drugi gwintowany stopień otworu obudowy. Pomiędzy dolną częścią elementu mocującego a górną częścią obudowy na części trzpieniowej elementu mocującego osadzona jest sprężyna naciskowa.The subject of the invention is a holder for testing the chemical composition of ferromagnetic powders using the spark method, which is mounted on the table of a machine for testing the chemical composition using the spark method, which has a working hole with a lower electrode and an upper electrode located above it, and the holder has a housing. Its essence is that there is a stepped, through hole in the housing, which on the side of the base mounted on the table has a first stage and a second threaded stage. In the upper part of the housing there is a threaded pin on which the nut is screwed. In the housing opening there is a mounting element with a recess in its lower part, in which a magnet is mounted, and the mounting element on the housing side has a pin part, which at the upper end has a thread screwed into the second threaded stage of the housing opening. A compression spring is mounted on the pin part of the fastening element between the lower part of the fastening element and the upper part of the housing.

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest możliwość badania proszków ferromagnetycznych metodą iskrową.A beneficial effect of the invention is the possibility of testing ferromagnetic powders using the spark method.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają:The subject of the invention in an embodiment is shown in the drawing, in which the individual figures show:

fig. 1 - uchwyt w przekroju wzdłużnym w pierwszym położeniu, fig. 2 - uchwyt w przekroju wzdłużnym w drugim położeniu, fig. 3 - uchwyt w przekroju wzdłużnym w rozstrzeleniu.Fig. 1 - the handle in a longitudinal section in the first position, Fig. 2 - the handle in the longitudinal section in the second position, Fig. 3 - the handle in the longitudinal section in an exploded view.

Uchwyt do badania metodą iskrową składu chemicznego proszków ferromagnetycznych w przykładzie wykonania mocowany jest na stole 1 maszyny do badania składu chemicznego metodą iskrową otwór roboczy 1.1 z elektrodą dolną 1.2 i znajdującą się nad nim elektrodą górną 1.3. Uchwyt posiada obudowę 2 w kształcie walca, w którego osi znajduje się stopniowany, przelotowy otwór. Otwór od strony podstawy osadzanej na stole 1 posiada pierwszy stopień 2.1 oraz drugi gwintowany stopień 2.2. W górnej części obudowy 2 znajduje się gwintowany trzpień 2.3, na który nakręcona jest nakrętka 3. W otworze obudowy 2 znajduje się element mocujący 4 z zagłębieniem 4.1 w jego dolnej części, w którym zamocowany jest magnes 5. Element mocujący 4 o d strony obudowy 2 posiada część trzpieniową 4.2, która na górnym końcu posiada gwint 4.3 wkręcony w drugi gwintowany stopień 2.2 otworu obudowy 2. Pomiędzy dolną częścią elementu mocującego 4 a górną częścią obudowy 2 na części trzpieniowej 4.2 elementu mocującego 4 osadzona jest sprężyna naciskowa 6.In the example embodiment, the holder for testing the chemical composition of ferromagnetic powders using the spark method is mounted on the table 1 of the machine for testing the chemical composition using the spark method, working hole 1.1 with the lower electrode 1.2 and the upper electrode 1.3 located above it. The handle has a cylindrical housing 2 with a stepped, through hole in its axis. The hole on the side of the base mounted on the table 1 has a first step 2.1 and a second threaded step 2.2. In the upper part of the casing 2 there is a threaded pin 2.3 on which the nut 3 is screwed. In the opening of the casing 2 there is a fastening element 4 with a recess 4.1 in its lower part, in which a magnet 5 is mounted. The fastening element 4 on the side of the casing 2 has a pin part 4.2, which at its upper end has a thread 4.3 screwed into the second threaded step 2.2 of the housing 2 opening. A compression spring 6 is mounted between the lower part of the fastening element 4 and the upper part of the housing 2 on the shank part 4.2 of the fastening element 4.

Działanie uchwytu do badania metodą iskrową składu chemicznego proszków ferromagnetycznych polega na tym, że poprzez wkręcanie lub wykręcanie nakrętki 3 możliwa jest regulacja odległości pomiędzy elementem mocującym 4 a obudową 2. Proszek umieszcza się pod magnesem a następnie uchwyt ustawiany jest koncentrycznie w otworze roboczym spektrometru 1.1 pomiędzy elektrodami 1.2 i 1.3. Następuje docisk uchwytu elektrodą 1.3 i wykonywane jest badanie poprzez przyłożenie napięcia pomiędzy elektrodami 1.2 i 1.3.The operation of the holder for testing the chemical composition of ferromagnetic powders using the spark method is based on the fact that by screwing in or unscrewing the nut 3, it is possible to adjust the distance between the mounting element 4 and the housing 2. The powder is placed under the magnet and then the holder is positioned concentrically in the working hole of the spectrometer 1.1 between electrodes 1.2 and 1.3. The holder is pressed with electrode 1.3 and the test is performed by applying voltage between electrodes 1.2 and 1.3.

Wykaz oznaczeń:List of markings:

1. Stół1. Table

1.1. Otwór roboczy1.1. Working hole

1.2. Elektroda dolna1.2. Bottom electrode

1.3. Elektroda górna1.3. Top electrode

2. Obudowa2. Housing

2.1. Pierwszy stopień otworu2.1. First stage of the hole

2.2. Drugi gwintowany stopień otworu2.2. Second threaded hole step

2.3. Gwintowany trzpień2.3. Threaded shank

3. Nakrętka3. Nut

4. Element mocujący4. Fixing element

4.1. Zagłębienie4.1. Recess

4.2. Część trzpieniowa4.2. Shank part

4.3. Gwint4.3. Thread

5. Magnes5. Magnet

6. Sprężyna naciskowa6. Compression spring

Claims

1. A holder for testing the chemical composition of ferromagnetic powders using the spark method, which is mounted on the table (1) of a machine for testing the chemical composition using the spark method, having a working hole (1.1) with a lower electrode (1.2) and an upper electrode (1.3) located above it. ), and the handle has a housing (2), characterized in that the housing (2) has a stepped, through hole, which on the side of the base mounted on the table (1) has a first step (2.1) and a second threaded step (2.2), while in the upper part of the housing (2) there is a threaded pin (2.3) on which the nut (3) is screwed, and in the housing opening (2) there is a fastening element (4) with a recess (4.1) in its lower part, in which the magnet (5) is mounted and the fastening element (4) on the side of the housing (2) has a pin part (4.2), which at the upper end has a thread (4.3) screwed into the second threaded step (2.2) of the housing opening (2), and between the lower part of the fastening element (4) and the upper part of the housing (2), a compression spring (6) is mounted on the pin part (4.2) of the fastening element (4).