العربية 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
أدوات ومعدات فحص الجودة والمعدات المستخدمة في إنتاج المجوهرات
دليل شامل لأدوات ومعدات فحص الجودة ومعداته
مقدمة
أثناء عملية فحص الجودة لإنتاج المجوهرات، هناك حاجة إلى أدوات ومعدات وأدوات مختلفة لإتمام مهام الفحص. يعد إتقان طرق الفحص هذه أمرًا ضروريًا لمفتشي الجودة. ووفقًا لطرق تقييم جودة المجوهرات، تشمل محتويات الفحص الرئيسية لجودة منتجات المجوهرات الجوانب التالية.
(1) المحتوى من المعادن الثمينة: أي المحتوى من المعادن الثمينة;
(2) جودة الأحجار الكريمة: بما في ذلك أصالة الأحجار الكريمة ودرجتها;
(3) الوزن: بما في ذلك وزن المعادن الثمينة ووزن الأحجار الكريمة وغيرها;
(4) الأبعاد: بما في ذلك حجم المجوهرات وشكلها;
(5) جودة المظهر: بما في ذلك الطباعة، والأنماط، والنعومة، والسطوع، واللون، وما إلى ذلك;
(6) الأداء: مثل قوة المعدن، واللدونة، ومقاومة التآكل، وثبات التضمين، ومقاومة الصدمات، ومقاومة الالتواء، ومقاومة التآكل، والأداء المضاد للتلون، إلخ;
(7) السلامة: حساسية الجلد، سمية المعادن، حمل البكتيريا، إلخ.
لذلك، يتم اختيار الأدوات والمعدات المستخدمة أثناء الفحص بشكل أساسي بناءً على محتويات الفحص المذكورة أعلاه.
جدول المحتويات
القسم 1 أدوات ومعدات فحص جودة الألوان الشائعة الاستخدام
في إنتاج المجوهرات المصنوعة من المعادن الثمينة، يعد التحكم في درجة الدقة جانبًا مهمًا من جوانب مراقبة الجودة، ويجب تعزيز الفحص. وتشمل الطرق الشائعة لفحص النقاوة طريقة الكوبيلين وقياس الطيف الفلوري بالأشعة السينية.
1. طريقة الكوبيل
طريقة الكوبيل هي طريقة كلاسيكية لتحليل المعادن الثمينة، والتي تنطوي على إثراء المعادن الثمينة في المادة باستخدام المقايسة النارية ثم تحديد محتواها بشكل منفصل. ويتمثل المبدأ في إضافة كمية مناسبة من الفضة إلى العينة المراد اختبارها، باستخدام الرصاص كعامل تجميع، ووضعها في كوب مسامي، وأكسدتها في فرن عالي الحرارة. تمتص القالب أكاسيد الرصاص والشوائب، في حين يتم الاحتفاظ بالذهب والفضة وصهرهما في حبات معدنية ثمينة. ثم تُدق هذه الخرزات بشكل مسطح، وتُلف في لفائف صغيرة، وتوضع في حمض النيتريك لفصل الفضة، ويتم الحصول على كتلة الذهب. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام الذهب القياسي للتحليل المقارن لإزالة الأخطاء المنهجية في عملية التحليل.
وتتميز طريقة الكوبيللات بإمكانية تطبيق واسعة ودقة عالية، مما يجعلها الطريقة القياسية لتحديد المعادن الثمينة في مختلف المواد. وهي أيضًا طريقة الفحص المستخدمة عندما تكون هناك خلافات بين أطراف العرض والطلب فيما يتعلق بالدقة، ويلزم إجراء فحص تحكيمي. ومع ذلك، تتضمن طريقة الكوبيل ثلاث خطوات، تحضير المواد، والصهر، والفصل، لإكمال التحديد المنفصل للذهب والفضة، مما يجعلها اختباراً مدمراً غير مناسب لاختبار دقة نقاء المجوهرات الجاهزة. بالإضافة إلى ذلك، لها عيوب، مثل دورة التحليل الطويلة وتكاليف التحليل المرتفعة.
للكشف عن محتوى الذهب باستخدام طريقة الفحص بالكوبيلات، يجب أن يتم ذلك وفقًا لمتطلبات "ISO11426:1997، تحديد محتوى الذهب في سبائك الذهب والمجوهرات - طريقة الفحص بالكوبيلات (الفحص بالنار)" أو GB/T 9288 - 2006 "تحديد محتوى الذهب في المجوهرات المصنوعة من سبائك الذهب - طريقة الفحص بالكوبيلات (الفحص بالنار)".
تشتمل الأجهزة الرئيسية المستخدمة في طريقة الكوبيلليشن لاختبار الذهب، بشكل أساسي على الجوانب التالية:：
(1) ميزان فائق الصغر.
يُستخدم لوزن كتلة العينات، بحساسية تبلغ 0.01 ملجم ومستوى دقة من الدرجة الثانية، ويمكن الاطلاع على تفاصيل محددة في قسم الميزان الإلكتروني في هذا الفصل.
(2) فرن الفحص بدرجة حرارة عالية.
تُستخدم بشكل أساسي في صهر العينات وتحميص البوتقات، وهي مطلوبة لتوفير جو مؤكسد مستمر مع درجة حرارة قصوى تبلغ 1300 درجة مئوية ودقة تحكم في درجة الحرارة تبلغ ±20 درجة مئوية.
(3) كسارة.
تُستخدم بشكل أساسي لسحق العينات.
(4) منفضة سجائر.
يمكن أن يتفاوت أداء منفضة السجائر في معدل امتصاص العينات والشوائب، مما يؤثر أيضًا على تحديد محتوى الذهب والفضة باستخدام طريقة منفضة السجائر، مما يقوض بشكل كبير دقة وموثوقية النتائج. أثناء الإنتاج، يمكن اختيار منافض السجائر المصنوعة من مادة الرماد العظمي أو منافض السجائر المصنوعة من مادة المغنيسيا. تأتي منافض السجائر بأشكال مختلفة، بما في ذلك الأسطوانية والألواح. وقد تم استخدام الأولى أكثر في الماضي، حيث يبلغ قطرها 22 مم، وهي قادرة على امتصاص 6 غرامات من الرصاص، أو 26 مم، وهي قادرة على امتصاص 10 غرامات من الرصاص؛ أما منافض السجائر على شكل صفيحة فلها قدرات امتصاص مماثلة. في الوقت الحالي، تستخدم مؤسسات اختبار الذهب المتقدمة في أوروبا والولايات المتحدة ومؤسسات اختبار المعادن الثمينة في هونغ كونغ وماكاو وتايوان وسنغافورة هذا النوع من منفضة السجائر على شكل صفيحة.
بالإضافة إلى ذلك، أثناء تحليل طريقة الدم الرمادي، يتم أيضًا استخدام أدوات مثل البوتقات الخزفية، وقوارير فصل الذهب، وملقط الفولاذ المقاوم للصدأ، وملاقط الفولاذ المقاوم للصدأ، وملاقط الفولاذ المقاوم للصدأ، وسنادين الحديد، والمطارق، ومكابس الأقراص، وفرش النايلون، والكواشف مثل حمض النيتريك، ورقائق الرصاص، والفضة، والذهب القياسي. يمكن حساب محتوى الذهب في المادة باستخدام المعادلة التالية:
في الصيغة WAu هو محتوى الذهب في العينة (%)؛ د هو متوسط فقد الذهب القياسي أثناء الرماد (g)؛ م1 هي كتلة العينة قبل قيمة الرماد؛ م2 كتلة العينة بعد الرماد (جم).
2. مطياف التألق بالأشعة السينية
لكل تألق أشعة سينية لكل عنصر طاقة مميزة أو طول موجي مميز. لذلك، من خلال قياس الطاقة أو الطول الموجي للأشعة السينية، يمكن تحديد نوع الذرة وتكوين العنصر. واستناداً إلى شدة الأشعة السينية الفلورية عند هذا الطول الموجي، يمكن قياس محتوى العنصر المقابل كمياً. إن فلورية الأشعة السينية هي طريقة تحليل غير مدمرة لا تتطلب أي معالجة للعينات التي يتم تحليلها، ولا تأخذ عينات، ولا تتقيد بحالة العينات أو حجمها أو شكلها مع كونها سريعة في التحليل. وبوجه عام، يمكن تحديد العناصر الرئيسية والثانوية للعينة في غضون بضع دقائق، ويسمح نطاق التحليل الواسع بتحديد جميع العناصر الموجودة في العينة في آن واحد.
يوجد نوعان من مطياف التألق بالأشعة السينية: مطياف التألق بالأشعة السينية المشتت الطاقة ED-XRF ومطياف التألق بالأشعة السينية المشتت الطول الموجي WD-XRF. وطريقة توليد الإشارات لكلا النوعين من الأجهزة هي نفسها، والأطياف الناتجة متشابهة أيضًا. ومع ذلك، يستخدم WD-XRF بلورة طيفية لتفريق شعاع الفلورسنت، وقياس الأطوال الموجية المميزة للعناصر المختلفة للأشعة السينية وشدتها لتحديد محتواها. وعلى النقيض من ذلك، يقوم ED-XRF بفصل فلورية الأشعة السينية غير المشتتة وفقًا لطاقة الفوتون باستخدام كاشف حساس عالي الدقة من أشباه الموصلات ومحلل متعدد القنوات، ويقيس كمية كل عنصر بناءً على مستويات طاقته. ونظرًا لاختلاف مبادئ الكشف، تختلف أيضًا بنية ووظائف الأدوات نظرًا لاختلاف مبادئ الكشف. في شركات المجوهرات، يُستخدم ED-XRF بشكل عام لفحص ومراقبة جودة الإنتاج، والذي يمكن أن يلبي احتياجات الإنتاج.
2.1 العديد من أجهزة قياس الطيف الفلورية بالأشعة السينية المحلية الشائعة في صناعة المجوهرات
مع التقدم المستمر لتكنولوجيا التصنيع في الصين، ظهرت العديد من الشركات المصنعة لمطياف التألق بالأشعة السينية. وتستخدم منتجاتها على نطاق واسع نسبيًا في صناعة المجوهرات، بما في ذلك أجهزة اختبار الذهب مثل X-1600A و X-3000A و X-3680A و X-3680A و X-3600E التي تنتجها شركة تيانجين بوزهي ويي للتكنولوجيا المحدودة؛ وسلسلة أجهزة تحليل المعادن الثمينة GY-MARS/T التي تنتجها شركة بيجين جينغغويي لتطوير التكنولوجيا المحدودة, المحدودة؛ ومطيافات الفلورة المشتتة للطاقة مثل EDX1800 وEDX2800 وEDX3000B التي تنتجها شركة جيانغسو تيانروي للأجهزة المحدودة؛ ومطيافات اختبار الذهب مثل EXF9600S وEXF9600U وEXF9600 وEXF9500 وEXF8000S التي تنتجها شركة شنتشن شيفان للتكنولوجيا المحدودة. إذا أخذنا جهاز اختبار الذهب Bozhi Weiye X- 3680A كمثال، فإنه يستخدم أنبوب أشعة سينية صغير منخفض الطاقة كمصدر للإثارة، ونظام كشف متكامل عالي الدقة لأشباه الموصلات X-123، بالإضافة إلى العديد من الموازئات والمرشحات التي تتميز بقدرة كشف قوية ودقة عالية وزمن كشف قصير. (الشكل 3-1).
الشكل 3-1 أداة بوزهي ويي X-3680A لاختبار الذهب
الشكل 3-2 مطياف التألق الأمريكي Thermo QUANT' الأمريكي
2.2 العديد من أجهزة قياس الطيف الفلوري بالأشعة السينية المستوردة الشائعة في صناعة المجوهرات
يتم إدخال أجهزة قياس الطيف الفلورية بالأشعة السينية التي طورتها وأنتجتها بعض الشركات ذات العلامات التجارية الدولية على نطاق واسع في السوق المحلية، بما في ذلك ثيرمو فيشر من الولايات المتحدة الأمريكية، وأكسفورد من المملكة المتحدة، وXenemetrix من الولايات المتحدة الأمريكية، وPanalytical من هولندا، وSeiko من اليابان، وAptek من الولايات المتحدة الأمريكية، وSpIKE من ألمانيا، وSpiMKE من اليابان، وShimadzu من اليابان، وEDAX من الولايات المتحدة الأمريكية، وHoriba من اليابان. إذا أخذنا مطياف التألق QUANT'X الذي أنتجته شركة Thermo Fisher كمثال، فهو يتمتع بحساسية عالية ودقة عالية وثبات عالٍ، مما يجعله طريقة مثالية للكشف عن تركيب مختلف المواد المعدنية وغير المعدنية، ومناسب بشكل خاص لتحليل تركيب المعادن الثمينة (الشكل 3-2). هذا الجهاز عبارة عن مطياف مزود بكاشف الحالة الصلبة Si(Li)، مع نطاق تحليل عنصري لـ Na-U ونطاق تركيز من جزء في المليون -100%。
[الحالة 3-1] استخدام مطياف التألق Thermo Fisher QUANT' X للكشف عن تركيب الذهب عيار 18 قيراطًا.
يتم إنشاء منحنى عمل باستخدام عينة قياسية من التركيب المعروف للذهب عيار 18 قيراط، ثم يتم تنظيف سطح العينة المراد اختبارها، ووضعها في الموضع المحدد في حجرة الاختبار، وإغلاق باب الحجرة. يتم ضبط معلمات الاختبار، ويتم جمع الطيف (الشكل 3-3). بعد انتهاء وقت التجميع، يقوم الجهاز تلقائيًا بتحليل النتائج، كما هو موضح في الجدول 3-1.
الجدول 3-1 نتائج تحليل تركيبة عينة الاختبار
| العنصر | Au | أغ | النحاس |
|---|---|---|---|
| المحتوى (wt%) | 75.07 | 12.45 | 12.48 |
2.3 العوامل التي تؤثر على نتائج القياس
نظرًا للظروف الخاصة لمنتجات المجوهرات ومحدودية مبادئ طريقة الكشف، يجب على العاملين الذين يستخدمون هذه الطريقة فهم العوامل التالية التي تؤثر على نتائج الاختبار والإلمام بها. يمكن أن تؤثر هذه العوامل المؤثرة بشكل كبير على جمع كثافة الخط الطيفي المميز في ظل ظروف مختلفة، حتى أنها قد تؤدي إلى سوء التقدير.
2.3.1 أداء الماكينة نفسها.
تحدده مرافق الأجهزة الخاصة بالأداة التي تم شراؤها.
2.3.2 منحنى المعايرة.
ببساطة، منحنى المعايرة هو منحنى العلاقة بين كثافة الأشعة السينية للعنصر والنسبة المئوية الكتلية للعنصر الموجود في العينة. يقوم منحنى المعايرة بتحويل كثافة الأشعة السينية المميزة التي تم الحصول عليها من القياسات إلى التركيز. لذلك، فإن منحنى المعايرة له تأثير كبير على نتائج القياس. وهو لا يرتبط فقط بتركيز العنصر المراد قياسه، والعنصر المراد قياسه، وعامل معايرة الأداة، وقيمة التصحيح لتأثير تعزيز الامتصاص بين العناصر، بل يرتبط أيضًا بالعينات القياسية المستخدمة لإنشاء منحنى المعايرة، وما إذا كان منحنى المعايرة قابل للإزاحة، والنطاق المطبق لمنحنى المعايرة.
(1) تم استخدام العينات لإنشاء منحنى المعايرة.
تحليل التألق بالأشعة السينية هو في الأساس قياس نسبي يتطلب عينات قياسية كمرجع للقياس. لذلك، يجب أن تكون الظروف الهندسية للعينات القياسية والعينات المراد اختبارها متسقة. يجب أن تتسم العينات القياسية بالتجانس والثبات الكافيين. لنفترض أن عملية التكرير أو طريقة تحليل العينة تختلف عن طريقة تحليل العينة. في هذه الحالة، لا يمكن تتبع القيم، ولا يمكن ضمان التوحيد والثبات. ولذلك، يجب اختيار عينات قياسية ذات خواص كيميائية وفيزيائية مشابهة لعينات التحليل لإنشاء منحنى المعايرة المقابل. ويشمل ذلك نطاق محتوى عنصر التحليل والحفاظ على تدرج مناسب، ويجب تحديد محتوى عناصر التحليل باستخدام طرق دقيقة وموثوقة. في الوقت الحاضر، غالبًا ما تقوم العديد من الشركات المصنعة للأجهزة، لتعزيز القدرة التنافسية في السوق، برسم بعض منحنيات المعايرة العامة مسبقًا بناءً على نوع المواد التي يريد المستخدم تحليلها قبل مغادرة الأجهزة للمصنع لتقليل الحاجة إلى عينات قياسية أثناء التحليل في الموقع. ومع ذلك، لا يمكن إنكار أنه نظرًا لأن هذه المنحنيات عامة، فهي متعددة الاستخدامات، مما يجعل من الصعب تحقيق "الدقة" في وقت واحد. ولذلك، لضمان دقة التحليل، من الأفضل أن يكون هناك مجموعة واحدة من العينات القياسية المقابلة لركيزة واحدة.
(2) إزاحة منحنى العمل.
يتم إعداد المنحنى العام عند تصنيع الأداة أو في بداية التشغيل. ومع ذلك، لا يمكن تحديد ما إذا كان متسقًا مع الحالة الأصلية إلا في الموقع. من غير المحتمل إعادة رسم منحنى العمل لكل تحليل، لذلك يلزم إجراء فحوصات دورية مع عينات قياسية يمكن تتبعها للتحقق مما إذا كان منحنى العمل قد تحول. في حالة حدوث إزاحة وكانت الكمية ضمن النطاق المسموح به المحدد، يجب معايرة منحنى العمل. يجب إعادة رسم منحنى العمل إذا تجاوز الإزاحة النطاق المسموح به.
(3) النطاق المطبق لمنحنى العمل.
عند اختيار منحنى عمل، يجب الانتباه إلى نطاقه القابل للتطبيق، وعمومًا في نطاق تركيز العينات القياسية المستخدمة لرسم المنحنى. على سبيل المثال، إذا كان تركيز العينة القياسية المستخدمة لرسم المنحنى 500 - 1000/غرام/غرام، فيجب أن يكون محتوى العنصر المراد اختباره في العينة في حدود 500 - 1000/غرام/غرام. إذا كانت نقطة الاختبار تقع خارج امتداد منحنى العمل، فسيؤدي ذلك أيضًا إلى حدوث أخطاء في نتائج القياس.
2-3-3-3 شكل وحجم عينة الاختبار.
وتشمل ما يلي:
(1) شكل عينات الاختبار وحجمها
وفقًا لحجم البقعة الخاصة بمطياف تألق الأشعة السينية، إذا كانت البقعة يمكن أن تغطي العينة بالكامل وكان سمك العينة يفي بالمتطلبات، يمكن وضعها مباشرة في غرفة الاختبار للقياس؛ وإذا لم تستطع البقعة تغطية العينة بالكامل، أي أن العينة أصغر من البقعة، فيجب وضعها في كوب العينة، بحيث تصل إلى مقدار معين، ثم ضغطها دون ترك فجوات، ثم تحليلها. يجب تكديس العينات الرقيقة (العينات التي يمكن أن تخترقها الأشعة السينية) معًا لتحقيق الحد الأدنى لسُمك العينة من أجل التحليل الفعال. يمكن أن يختلف شكل عينة الاختبار؛ يمكن أن يكون سطح العينات الصلبة مصقولاً بشكل أملس للاختبار، ويجب عدم لمس السطح المصقول باليد لتجنب التلوث بالزيت، مما قد يؤثر على دقة القياس. يمكن وضع عينات المسحوق في كوب عينة أو تحضيرها باستخدام قرص. يجب سكب العينات السائلة في كوب عينة محدد، وإغلاقها بمواد مانعة للتسرب خاصة، ووضعها في غرفة الاختبار للقياس.
(2) تجانس العينة.
غالبًا ما تظهر على العينات غير المتجانسة بقع زيتية أو تلوث بالمعادن الثقيلة على السطح أو تحتوي على طلاءات أو طبقات مطلية بالكهرباء. يجب إزالة هذه البقع الزيتية أو المعادن الثقيلة من العينات الأولى قبل القياس. وقبل إجراء الاختبار، يجب كشط طلاء السطح في العيّنات الأخيرة قدر الإمكان. عند وجود نقاط لحام متعددة على المجوهرات، يمكن أن يؤثر ذلك أيضاً على التجانس.
(3) تأثير سطح العينة.
يتعرض سطح العينة للهواء ويتأكسد. وفي الوقت نفسه، فإن مطياف التألق بالأشعة السينية هو طريقة تحليل السطح، مما قد يتسبب في إظهار نتائج تحليل العينة اتجاهًا متزايدًا باستمرار بمرور الوقت. يجب طحن الطبقة المؤكسدة قبل القياس، كما أن مستوى لمعان سطح العينة يؤثر أيضًا بشكل كبير على نتائج التحليل. إذا كان سطح العينة غير أملس وبه تفاوت، فسيؤثر ذلك على نتائج القياس، لذا يجب تنعيم السطح قدر الإمكان.
(4) تأثير العناصر المتداخلة.
ونظرًا لوجود عناصر متداخلة، تتداخل الخطوط الطيفية للعناصر المتداخلة مع خطوط العناصر المراد قياسها أثناء تحليل العينة، مما يؤدي إلى المبالغة في تقدير الشدة المقيسة وإدخال تحيز في نتائج التحليل. وبصفة عامة، من السهل نسبيًا ملاحظة تداخل الخطوط الطيفية للعناصر؛ أولاً، يجب على المرء أن يفهم مواضع بعض الخطوط الطيفية للعناصر الشائعة والمتداخلة بسهولة وطبيعة التداخل. النقطة الأساسية في الحكم على طيف اختبار العينة هي أنه في حالة وجود عنصر معين، يجب أن يكون له خطوط طيفية متعددة موجودة في وقت واحد في مواضع مختلفة. وللتغلب على تأثير العناصر المتداخلة، يجب اختيار خطوط طيفية غير متداخلة للتحليل، واختيار ظروف قياس الجهاز بشكل مناسب، وتحسين دقة تحليل الجهاز، وإجراء تصحيح رقمي، وخفض جهد أنبوب الأشعة السينية إلى ما دون جهد الإثارة للعناصر المتداخلة لمنع توليد خطوط طيفية للعناصر المتداخلة.
2.4 طرق ومتطلبات اختبار التحليل الفلوري بالأشعة السينية
يجب استخدام هذه الطريقة للكشف وفقًا للمعيار الوطني GB/T 18043-2008 "تحديد محتوى المعادن الثمينة بواسطة مطياف التألق بالأشعة السينية".
(1) معايرة الجهاز:
يجب إجراء المعايرة وفقًا للمتطلبات المحددة للأداة.
(2) شروط الاختبار:
يجب أن تفي الظروف البيئية للمختبر بمتطلبات الأجهزة المقابلة؛ ولا يمكن إجراء القياسات إلا عندما تصل الأداة إلى حالة مستقرة.
(3) طريقة الاختبار:
يجب اختيار ثلاث نقاط اختبار على الأقل، ويجب أن تكون قيمة القياس هي متوسط جميع نتائج القياس.
2.5 اختيار مطياف التفلور بالأشعة السينية
تتمتع مختلف أجهزة قياس الطيف الفلوري المشتت للطاقة، سواء كانت دولية أو صينية الإنتاج، بمستويات تقنية مختلفة ولكنها كافية لتلبية متطلبات اختبار RoHS. يجب على المستخدمين الاختيار بين الدولية أو الصينية بناءً على قدراتها، مع الإشارة إلى المبادئ التالية: تلبية المتطلبات، والأداء الممتاز، وانخفاض تكلفة الشراء.
2.5.1 تلبية متطلبات الاستخدام هو العنصر الأساسي.
يلزم وجود مرشحات لتصفية العينات بدقة وبشكل صحيح. وهناك ثلاثة أنواع: المؤهلة، وغير المؤهلة، وغير المؤهلة، وغير المؤكدة، وينبغي أن تقلل من الجزء غير المؤكد قدر الإمكان مع ضمان الدقة المقررة والكشف بأسرع ما يمكن.
2.5.2 الأداء مؤشر مهم للغاية لتقييم أجهزة قياس الطيف.
يتأثر استقرار الكشف في مقياس الطيف بعوامل مثل تقادم أنبوب الأشعة السينية ودرجة الحرارة المحيطة وتقلبات الطاقة. ويتمتع مقياس الطيف ذو الأداء الممتاز بدقة كشف عالية ودقة جيدة. قد يفشل المطياف ذو الأداء الضعيف في تمييز الرصاص من الزرنيخ، وقد تتداخل الخطوط الطيفية المميزة للكادميوم مع الخطوط الطيفية المميزة لقطب الروديوم في أنبوب الأشعة السينية، مما يؤدي إلى سوء التقدير أو الأخطاء أو عدم القدرة على التحديد، مما يؤدي حتمًا إلى زيادة التكاليف والمخاطر بشكل كبير. تحتوي بعض أجهزة قياس الطيف على تسرب خطير للأشعة السينية، مما يعرض سلامة المشغل للخطر. ولذلك، عند شراء مطيافات تألق الأشعة السينية، يجب مراعاة العديد من عوامل الأداء الرئيسية، بما في ذلك:
(1) مادة القطب الكهربائي لأنبوب الأشعة السينية.
تستخدم مطيافات الأشعة السينية الفلورية بالأشعة السينية أنابيب أشعة سينية مستهدفة من الروديوم، مع استخدام عدد قليل منها أنابيب أشعة سينية مستهدفة من التنجستن. تتداخل الخطوط الطيفية المميزة للروديوم (Rh) مع الخطوط الطيفية المميزة للكادميوم؛ وكثافة انبعاث قطب الروديوم ليست عالية بما فيه الكفاية، مما يجعله غير ملائم للكشف عن الكادميوم. الخطوط الطيفية المميزة لهدف التنجستن (W) بعيدة عن الخطوط الطيفية المميزة لعناصر الروديوم الخمسة (RoHS)، مع عدم وجود تداخل في الخطوط الطيفية؛ وكثافة الانبعاثات عالية، مما يمكن أن يحسن من حد الكشف عن العناصر.
(2) أجهزة الكشف.
استخدمت أجهزة قياس الطيف المبكرة كواشف مبردة بالنيتروجين السائل، والتي كانت تستهلك النيتروجين السائل في كل مرة وكانت غير ملائمة. وبعد ظهور كاشفات Si-PIN المبردة كهربائيًا، أصبحت هذه الكاشفات هي كاشفات المطياف السائدة. وقد وصلت بعض العلامات التجارية للكواشف المبردة كهربائيًا إلى مستوى جزء في البليون تقريبًا، ولكن حساسيتها للكشف عن العناصر المعدنية الخفيفة يمكن أن تكون أفضل. لذلك، تم تطوير كاشفات SDD المبردة كهربائيًا لتحسين الحساسية للعناصر المعدنية الخفيفة ويمكنها أيضًا اكتشاف العناصر غير المعدنية مثل السيليكون. ومع ذلك، فإن كاشفات SDD الأقدم هي كاشفات سيليكون-ليثيوم ذات انجراف كبير وحساسية كشف منخفضة. وعلى النقيض من ذلك، فإن كاشفات SDD الجديدة هي كاشفات سيليكون عالية النقاء ذات ثبات جيد وحساسية كشف عالية.
(3) طرق الكشف والبرمجيات.
ويشمل ذلك طريقة FP وطريقة خط المعايرة الجزئية وطريقة خط المعايرة النسبية المصححة. تتسم الطريقتان الأوليان بضعف الثبات، بينما يمكن للطريقة الأخيرة أن تعوض تلقائيًا عن تأثيرات تغيرات الظروف البيئية وتقادم أنبوب الأشعة السينية وتغيرات مصدر الطاقة وعوامل أخرى على بيانات الكشف.
(4) قطر بقعة شعاع الأشعة السينية.
يتراوح قطر البقعة حاليًا من 0.1 مم إلى 15 مم. البقعة الصغيرة غير محدودة بمساحة العينة، في حين أن البقعة الكبيرة أقل تأثراً بعدم تجانس المواد. يعكس حجم البقعة بشكل غير مباشر كفاءة طاقة شعاع الأشعة السينية. وعادةً ما تستخدم البقع الكبيرة (من بضعة ملليمترات إلى أكثر من عشرة ملليمترات) موازِنات لتشكيل الشعاع، مما يؤدي إلى إهدار الجزء المعوق؛ أما البقع الصغيرة التي يقل حجمها عن 1 ملليمتر فتستخدم قنوات لتشكيل الشعاع، مما يؤدي إلى فقدان طاقة أقل. يتم اختيار حجم البقعة بناءً على احتياجات القياس الفعلية، وعادةً ما يتم تعويض فقدان الطاقة من الحزمة من قبل الشركات المصنعة في البرامج والمرشحات والجوانب الأخرى.
2.5.3 التكلفة.
يحتاج المشترون إلى فهم دقيق لمقياس الطيف؛ يجب أن ينظروا إلى السعر وتكاليف الاستخدام ونفقات الصيانة بعد الشراء. تكاليف الاستخدام هي التكاليف الضمنية التي غالبًا ما يتم تجاهلها ولكنها تتجاوز بكثير السعر المعروض. تتجلى تكاليف الاستخدام التي يعكسها مقياس الطيف في الجوانب التالية:
(1) سرعة الكشف.
ويعكس ذلك الكفاءة الاقتصادية للتكاليف المباشرة مثل ساعات العمل واستهلاك الأدوات وسير المشروع.
(2) الحساسية.
وهذا يحدد نطاق الفرز وما إذا كان من الممكن تقليل أو إلغاء التحليل الفيزيائي والكيميائي.
(3) عمر الخدمة.
على سبيل المثال، جهاز مقدر عمره التشغيلي بـ 5000 ساعة من العمر التشغيلي، يعمل 8 ساعات في اليوم، مع زمن إثارة إشعاعية فعالة تبلغ حوالي ساعتين، يترجم إلى زمن تشغيل فعال يبلغ 8 سنوات. نظرًا لاختلاف آليات القياس، يمكن أن يختلف عمر الخدمة بشكل كبير. تحتاج العينة إلى استثارة أنبوب الأشعة السينية مرة واحدة فقط على هذا المطياف، بينما يحتاج هذا المطياف إلى ثلاث استثارات على ذلك المطياف. يقل العمر التشغيلي عن ثلاث سنوات على مقياس الطيف الذي يتطلب ثلاث إثارات.
(4) تكاليف التشغيل.
يمكن أن تؤدي بساطة التشغيل وتعقيده إلى اختلافات في تكاليف التشغيل، بما في ذلك تدريب المشغلين والرواتب.
(5) تكاليف الصيانة.
تتطلب بعض أجهزة قياس الطيف أن تكون أجهزة الكشف مزودة بنظام تبريد بالنيتروجين السائل، بينما يحتاج البعض الآخر إلى تبريد بسيط باستخدام بلتيير. وبالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تتطلب بعض أجهزة قياس الطيف معايرة أثناء التشغيل، بينما تقوم أجهزة أخرى بالمعايرة تلقائيًا قبل كل قياس. وتختلف تكاليف الصيانة فيما بينها. يعد حسن توقيت واكتمال خدمة ما بعد البيع أمرًا ضروريًا لضمان التشغيل الفعال للمعدات وتعظيم إمكاناتها. قد يؤدي ضياع وقت العمل إلى زيادات غير متوقعة في التكلفة.
2.5.4 السلامة 2.5.4.
نقطة الانطلاق الأساسية للوائح RoHS هي حماية البيئة والصحة؛ فالأدوات التي لا يوجد بها تسرب للأشعة السينية يمكن أن تضمن السلامة الشخصية. البيانات هي النتيجة النهائية للكشف؛ والحفاظ على البيانات ودقتها هي الأولوية القصوى دائمًا.
2.5.5.5 جوانب أخرى.
يتميز البرنامج بصغر حجمه وخفة وزنه، وله استخدامات قابلة للتوسيع ويمكنه تلبية احتياجات اختبار العينات الأكبر حجمًا.
القسم الثاني أدوات ومعدات فحص جودة الأحجار الكريمة الشائعة الاستخدام
لتحديد الأحجار الكريمة الجاهزة، من الضروري تحديد الأحجار الكريمة المختبرة دون الإضرار بسلامتها. بالنسبة لمؤسسات الإنتاج، يتم تجهيزها بشكل عام فقط بأدوات تحديد الأحجار الكريمة الصغيرة شائعة الاستخدام، مثل ملاقط الأحجار الكريمة، ومصابيح كاشفة من نوع القلم، والنظارات المكبرة، والمكاشيف المكبرة ومقاييس الانكسار، ومقاييس الانكسار، ومصابيح الفلورسنت فوق البنفسجية، ومرشحات تشارلز، ومجاهر الأحجار الكريمة، ومقاييس التوصيل الحراري، وما إلى ذلك. أما بالنسبة لمؤسسات الاختبار المهنية، فكثيرًا ما تُستخدم أيضًا أجهزة قياس الطيف الامتصاص، وأجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء، ومقاييس حيود الأشعة السينية، ومسابير الإلكترون وغيرها.
القسم الثالث معدات فحص الوزن الشائعة الاستخدام
عادةً ما يكون وزن المجوهرات خفيفًا جدًا ويتضمن أحجارًا كريمة ومعادن ثمينة؛ ولذلك، تتطلب الأدوات المستخدمة في كشف الوزن دقة عالية ويجب أن تحصل على النتائج المطلوبة بسرعة وموثوقية أثناء الإنتاج. لا يمكن لأدوات الوزن الميكانيكية التقليدية تلبية هذه المتطلبات، وتستخدم الآن الموازين الإلكترونية، المعروفة باسم "الموازين الإلكترونية"، للوزن، كما هو موضح في الشكل 3-4.
1. مبدأ الموازنات الإلكترونية
تستخدم الموازين الإلكترونية مبدأ القوة الكهرومغناطيسية لموازنة وزن جسم ما لوزنه، حيث يتم توصيل كفة الوزن بملف يعمل بالطاقة. عندما يتم وضع الجسم المراد وزنه على الكفة فإن قوة الجاذبية تؤثر إلى أسفل، مما يولد قوة كهرومغناطيسية في الملف مساوية في المقدار ومضادة في الاتجاه للوزن. عند هذه النقطة، يُخرج المستشعر إشارة كهربائية يتم تصحيحها وتضخيمها، مما يؤدي إلى تغيير التيار في الملف حتى يعود إلى موضعه الأصلي. تتناسب قوة التيار مع وزن الجسم الذي يتم وزنه. تنتج كتلة المادة هذا الوزن، ويقوم النظام التناظري بمعالجة الإشارة الكهربائية الناتجة لعرض وزن الجسم. بالمقارنة مع الموازين الميكانيكية، تتمتع الموازين الإلكترونية بمزايا مثل سرعة الوزن السريعة والدقة العالية والموثوقية الجيدة والتشغيل البسيط والوظائف المتنوعة.
2. أنواع الموازين الإلكترونية
تُصنف الموازين الإلكترونية بشكل عام وفقًا للدقة والمدى، وبشكل أساسي إلى موازين تحليلية وموازين دقيقة.
ميزان تحليلي:
ويشمل ذلك الموازين الإلكترونية فائقة الصغر والموازين الدقيقة والموازين الدقيقة وشبه الدقيقة والموازين الإلكترونية القياسية، مع نطاق وزن يتراوح من بضعة جرامات إلى 200 جرام ودقة تصل إلى 10-5-10-6.
توازن دقيق:
هذا مصطلح عام للموازنات الإلكترونية ذات مستوى دقة من الفئة الثانية، مع نطاق وزن يتراوح من عدة عشرات من الجرامات إلى عدة كيلوجرامات ودقة تصل إلى 10-2-10-4.
3. اختيار الأرصدة الإلكترونية
عند اختيار الميزان الإلكتروني، من المهم مراعاة عدد من الجوانب
(1) مستوى الدقة.
يمكن قياس مستوى دقة الموازين الإلكترونية من حيث الدقة المطلقة والنسبية. تشير بعض الموازين الإلكترونية إلى الدقة النسبية، ولكن بالنسبة للمؤسسات، يكون اختيار الدقة المطلقة (قيمة التخرج e) أكثر بديهية، مثل دقة 0.1 ملجم أو دقة 0.01 جم. يجب أيضًا مراعاة ثبات قراءات الميزان الإلكتروني وحساسيتها وصحتها وثباتها. يشير الثبات إلى ثبات دقة الميزان؛ وتشير الحساسية إلى سرعة استجابة قراءات الميزان؛ وتشير الصحة إلى دقة القراءات؛ ويشير الثبات إلى مدى تذبذب القراءات، حيث يشير نطاق التذبذب الأصغر إلى ثبات أفضل.
(2) المدى.
اختر السعة القصوى المناسبة للوزن بناءً على احتياجات الإنتاج، وعادةً ما يكون ذلك بأخذ الحد الأقصى للحمل بالإضافة إلى عامل أمان بسيط؛ فالأكبر ليس دائمًا أفضل. في إنتاج المجوهرات، يكون نطاق وزن الأحجار الكريمة بالقيراط عمومًا في حدود 500 قيراط؛ أما بالنسبة لوزن المعادن الثمينة باستخدام الموازين الإلكترونية، يكون النطاق عمومًا في حدود 3200 جرام.
(3) الوظائف.
عندما تتمتع الموازين الإلكترونية بوظائف معينة، يمكنها توفير الراحة في الإنتاج. على سبيل المثال، يمكن الحصول على قراءات موثوقة بسهولة من خلال شاشة العرض؛ ويمكن توصيلها بالطابعات؛ ويمكنها إجراء عد القطع، والوزن بالنسبة المئوية، وما إلى ذلك؛ ويمكنها التبديل بين العديد من وحدات الوزن الشائعة الاستخدام في صناعة المجوهرات (بما في ذلك القيراط، والجرامات، والأوقية، وتايلز هونج كونج).
(4) الفعالية من حيث التكلفة.
يعتبر السعر أيضًا من الاعتبارات المهمة، شريطة استيفاء متطلبات الأداء.
تشمل العلامات التجارية ذات الشهرة العالمية للميزان الإلكتروني: ميتلر توليدو من سويسرا، وسيترا من الولايات المتحدة الأمريكية، وبريسيسا من سويسرا، وسارتوريوس من ألمانيا، وأندرويد من اليابان (A&D)
4. استخدام الأرصدة الإلكترونية وصيانتها
(1) يجب وضع الميزان الإلكتروني على طاولة عمل ثابتة لتجنب الاهتزازات والتيارات الهوائية وأشعة الشمس المباشرة.
(2) تعديل المستوى.
راقب مقياس المستوى؛ إذا كانت الفقاعة بعيدة عن المركز، اضبط قدمي التسوية لوضع الفقاعة في منتصف مقياس المستوى.
(3) التسخين المسبق.
قم بتشغيل الطاقة والتسخين المسبق للوقت المحدد قبل تشغيل الشاشة للتشغيل.
(4) اختيار الوضع الأساسي للميزان.
يمكن إجراء إعداد وحدة الوزن والعمليات الأخرى وفقًا للدليل.
(5) المعايرة.
بعد التثبيت، يجب معايرة الميزان قبل استخدامه لأول مرة. نظرًا لوقت التخزين الطويل أو الحركة أو التغيرات البيئية أو عدم وجود قياسات دقيقة، فإن المعايرة مطلوبة بشكل عام قبل استخدام الميزان.
(6) الوزن.
اضغط على زر TARE، وبعد أن يعرض الصفر، ضع عنصر الوزن على كفة الميزان. انتظر حتى يستقر الرقم، وعندما يختفي المؤشر "0" في الزاوية السفلية اليسرى من الشاشة، يمكنك قراءة قيمة كتلة عنصر الوزن. عند وزن العناصر المسببة للتآكل، يجب وضعها في حاوية محكمة الغلق لتجنب إتلاف الميزان الإلكتروني؛ لا تفرط في تحميل الميزان أثناء الوزن لمنع حدوث تلف.
(7) الوزن الفارغ.
اضغط على زر TARE إلى الصفر، وضع الحاوية على كفة الميزان، وسيعرض الميزان كتلة الحاوية. اضغط على زر TARE مرة أخرى لعرض الصفر، وبالتالي إزالة الوزن الفارغ. بعد ذلك، ضع عنصر الوزن في الحاوية أو أضف عنصر الوزن (المسحوق أو السائل) تدريجيًا إلى الحاوية حتى الوصول إلى الكتلة المطلوبة. انتظر حتى يختفي الرمز "0" في الزاوية السفلية اليسرى من الشاشة؛ عند هذه النقطة، تعرض الشاشة الكتلة الصافية لعنصر الوزن.
(8) بعد اكتمال الوزن، أوقف تشغيل الشاشة وافصل الطاقة.
يجب معايرة الميزان الإلكتروني بشكل دوري وفقًا للوائح قسم المقاييس، ويجب أن يحتفظ به شخص معين مسؤول عن الصيانة للتأكد من أنه في حالة مثالية. ويتضمن المحتوى الرئيسي للمعايرة الدورية حساسية الميزان وتمييزه، والحد الأقصى للخطأ المسموح به عند كل نقطة تحميل (خطأ خطي في الوزن)، وقابلية التكرار، والحمل غير المركزي أو خطأ الزاوية، ووظيفة الموازنة، إلخ. بعد المعايرة، يجب إصدار شهادة معايرة أو ملصق معايرة بناءً على نتائج المعايرة الفعلية.
القسم الرابع أدوات ومعدات فحص جودة المظهر شائعة الاستخدام
تتمتع المجوهرات بمتطلبات عالية لجودة المظهر، لذا أصبح فحص جودة المظهر محتوى فحص مهم في عملية الإنتاج. لا يمكن ملاحظة التأثير العام إلا بالعين المجردة، ولتحديد تأثير المظهر أو لمراقبة عيوب السطح بعمق، هناك حاجة إلى بعض الأدوات والمعدات اللازمة، بما في ذلك أجهزة قياس الألوان، والنظارات المكبرة، والمجاهر المجسمة، والمجاهر الإلكترونية الماسحة.
1. مقياس الألوان
في الماضي، كانت صناعة المجوهرات تعتمد بشكل عام على العين المجردة للحكم على لون السبائك، والتي كانت تتمتع بدرجة عالية من الذاتية. وغالبًا ما كانت تنشأ النزاعات والمرتجعات بين شركات المجوهرات والعملاء بسبب عدم اتساق الأحكام اللونية. وللحد من هذه المشاكل، اتخذت صناعة المجوهرات بعض التدابير. على سبيل المثال، أنشأ بعض المصنعين سلسلة من عينات الألوان، والتي يتم تأكيدها من قبل العملاء قبل الإنتاج بكميات كبيرة وفقًا لعينات الألوان المؤكدة؛ وقد أدرك بعض المصنعين تأثير مصادر الضوء على الحكم على الألوان وقاموا بتحسين وتعديل فحص مصادر الضوء. وقد أدخلت بعض الشركات صناديق إضاءة قياسية، واشترطت إجراء عمليات الفحص عند درجات حرارة ألوان ومسافات معينة. وقد حسّنت هذه التدابير من تباين فحص الألوان إلى حد ما، مما أدى إلى تعزيز سريع في صناعة المجوهرات. ومع ذلك، نظرًا لأن الحكم على الألوان لا يزال يعتمد على العين المجردة، فلا مفر من إدخال الذاتية والتباين. وفي السنوات الأخيرة، بدأ عدد قليل من الشركات في الصناعة في إدخال مقاييس الألوان ((الشكل 3-5)) للكشف الكمي عن ألوان عينات الألوان والمنتجات وإجراء نسبة معينة من عمليات الفحص العشوائي في الإنتاج اليومي، وتوجيه الأقسام الفنية والإنتاجية وفحص الجودة في الحكم على الألوان وتحسينها، مما أدى إلى تحقيق نتائج جيدة.
هناك طرق مختلفة للكشف الكمي عن اللون، من بينها أكثرها استخدامًا نظام CIELab، كما هو موضح في الشكل 3-6. ويستخدم ثلاثة إحداثيات، L* وA* وB*، لوصف اللون، حيث يمثل L* الإضاءة، ويمثل A* محور اللون الأحمر والأخضر، ويمثل b* محور اللون الأصفر والأزرق. يمكن تمثيل أي لون من السبائك في فضاء لوني ثلاثي الأبعاد.
الشكل 3-5 مقياس الألوان CM2600d
الشكل 3-6 نظام الإحداثيات اللونية CIELAB
يمكن لمقياس الألوان أيضًا أن يفسر الاختلافات اللونية للسبائك من الناحية الكمية. إذا كانت إحداثيات اللون لسبيكتين هما L1*، a1*، b1* وL2*، a2*، b2*، فإن الفرق اللوني △E بينهما هو
عند استخدام مقياس الألوان للكشف عن لون المجوهرات، فإن عوامل مثل بنية الجهاز نفسه ودقته، وظروف الفحص، وظروف العينة ستؤثر أيضًا على نتائج الكشف.
[الحالة 3-2] استخدام مقياس الألوان لاختبار مقاومة تغير لون الذهب النقي عالي القوة.
الطريقة كالتالي: لف كتلة الذهب النقي في صفيحة، وقطع عينة بحجم 10 × 10 × 10 × 1 مم، وتلميع سطح العينة، وإزالة الشحوم منها، وتنظيفها، وتجفيفها. استُخدم جهاز CM2600d لاختبار اللون الأولي للعينة، وقياسه ثلاث مرات وأخذ المتوسط. نقع العينة في العرق الاصطناعي لاختبار تغير اللون، وكانت نسبة ومعلمات العرق الاصطناعي هي CO(NH2)21.00 ± 0.01 جم/لتر، وNaC15.00 ± 0.05 جم/لتر، وC3H6031.00 ± 0.01 جم/لتر، والباقي ماء منزوع الأيونات طازجًا، مع ضبط قيمة الأس الهيدروجيني إلى 6.5 ± 0.05 بمحلول مخفف من NaOH عند 0.1%. أثناء عملية النقع، أخرج العينة على فترات منتظمة للكشف عن تغيرات اللون، ورسم منحنى تغير مؤشر اللون كما هو موضح في الشكل 3-7، وحساب فرق اللون باستخدام المعادلة △E أعلاه، ورسم منحنى تغير فرق اللون كما هو موضح في الشكل 3-8.
الشكل 3-7 معدل تغير مؤشر لون العينة بعد نقعها في العرق الاصطناعي
الشكل3-8 معدل التغير في فرق اللون △E للعينة بعد النقع في العرق الاصطناعي
يمكن ملاحظة أنه مع تمديد وقت التآكل، تنخفض قيمة السطوع L* للمادة بشكل طفيف، بينما تزداد قيمة* و b* بشكل طفيف، مما يشير إلى أن سطح المادة يصبح باهتًا تدريجيًا، ويتحول اللون تدريجيًا إلى اللون الأصفر والأحمر. ومع ذلك، بشكل عام، يكون التغيير في اختلاف لون المادة صغيرًا جدًا، مما يدل على أداء ممتاز في مقاومة التلون.
2. عدسة مكبرة
في فحص جودة مظهر المجوهرات، من الضروري فحص جودة الأجزاء التفصيلية، وتتمتع العين البشرية بقدرة منخفضة للغاية على تمييز تفاصيل الأشياء الموضوعية، بشكل عام في نطاق 0.15 - 0.30 ملم، لذلك من الضروري استخدام أدوات المراقبة مثل النظارات المكبرة والمجاهر.
العدسة المكبرة هي أداة بصرية بسيطة تستخدم لمراقبة تفاصيل الأجسام. وهي عدسة متقاربة ذات بُعد بؤري أصغر بكثير من النقطة القريبة للعين. ومبدأ التكبير هو أن حجم الصورة المتكونة على شبكية العين البشرية يتناسب مع الزاوية التي يقابلها الجسم في العين (الزاوية البصرية). وكلما كانت الزاوية البصرية أكبر، كلما كانت الصورة أكبر، وكلما زادت تفاصيل الجسم التي يمكن تمييزها.
عند استخدام العدسة المكبّرة، تقوم إحدى اليدين بإمساك العدسة المكبّرة بالقرب من مقدمة إحدى العينين. في المقابل، تستخدم اليد الأخرى إصبع السبابة والإبهام للإمساك بالمجوهرات وتقريبها من العدسة المكبرة حتى يمكن ملاحظة الجزء المطلوب من المجوهرات. يمكن أن يؤدي تقريب الجسم إلى زيادة زاوية الرؤية، لكن قدرة العين على التركيز تحد من ذلك. التكبير الأكثر استخداماً في صناعة المجوهرات هو عشر مرات، كما هو موضح في الشكل 3-9. وهي تتكون من ثلاث عدسات، وينبغي أن تكون العدسة المكبرة المؤهلة ذات وضوح عالٍ وقادرة على التخلص من الانحراف الكروي واللوني الذي يؤثر على ملاحظة الأحجار الكريمة.
الشكل 3-9 العدسة المكبرة لفحص المجوهرات
3. المجهر المجسم
المجهر المجسم هو أداة بصرية توفر رؤية ثلاثية الأبعاد بصورة صحيحة. ويتضمن مبدأ تركيبها البصري عدسة موضوعية أساسية مشتركة، حيث يتم الفصل بين مجموعتين من العدسات الوسيطة (المعروفة أيضاً بعدسات التكبير) بزاوية معينة، يشار إليها بالزاوية المجسمة، وهي عادةً ما تكون 12-15 درجة. ويشكل كل شعاع صورة من خلال العدسة الخاصة به، مما يوفر صورة ثلاثية الأبعاد للعين اليمنى واليسرى. يمكن ضبط التكبير وفقاً لذلك عن طريق تغيير المسافة بين مجموعات العدسات الوسيطة. يمكن استخدام المجهر المجسم فقط للمراقبة المجهرية من خلال العدسة العينية. ومع ذلك، يمكن أيضًا توصيله بواجهات رقمية مختلفة وكاميرات رقمية وكاميرات فيديو وعدسات إلكترونية وعدسات إلكترونية وبرنامج تحليل الصور لتشكيل نظام تصوير رقمي متصل بجهاز كمبيوتر، مما يسمح بمشاهدة الصور الديناميكية في الوقت الحقيقي على شاشة عرض وتمكين تحرير الصور المطلوبة وحفظها وطباعتها كما هو موضح في الشكل 3-10.
الشكل 3-10 المجهر المجسم مع نظام التصوير الرقمي
يتميز المجهر المجسم بالخصائص التالية:
(1) قطر المجال الكبير وعمق التركيز البؤري الكبير، مما يسهل مراقبة جميع طبقات الجسم الذي يتم فحصه;
(2) على الرغم من أن نسبة التكبير ليست عالية مثل المجاهر التقليدية، إلا أن مسافة عملها طويلة جدًا;
(3) يعكس المنشور الموجود أسفل العدسة العينية الصورة، مما يجعلها في وضع مستقيم ويسهل تشغيلها.
المعلمات الفنية النموذجية للمجهر المجسم لفحص المجوهرات هي كما يلي: تكبير العدسة 10x، مجال الرؤية Φ20 مم؛ تستخدم العدسة الشيئية أسطوانة دوارة للتكبير المستمر، بمدى 0.7 -4.5 مرة؛ التكبير الكلي 7-45 مرة؛ نسبة التكبير 6.5:1.
[الحالة 3-3] أظهرت قطعتان من الألماس شقوقاً في الترصيع المرصع بأحجار متعددة.
تتيح الملاحظة باستخدام المجهر المجسم رؤية واضحة للمناطق المتضررة وشدتها وتسهل عملية التسجيل بسهولة، كما هو موضح في الشكل 3-11.
الشكل 3-11 حالة الحجر التالف الذي لوحظ بالمجهر المجسم
4. المجهر المعدني
يُستخدم المجهر المعدني بشكل أساسي لفحص حجم وشكل وتوزيع وكمية وخصائص البنية المجهرية للمعادن والسبائك وفحص العلاقة بين عناصر السبائك والتغيرات التركيبية وتأثيراتها على التغيرات المجهرية وأنماط التغيرات التي تحدثها المعالجة الساخنة والباردة؛ كما يمكن استخدامه لفحص الحالة الدقيقة للسطح ومراقبة الجودة وتحليل فشل المنتجات، من بين تطبيقات أخرى. يتميز الجهاز بثبات جيد وتصوير واضح ودقة عالية ومجال رؤية كبير ومسطح.
يتكون النظام البصري للمجهر المعدني من مرحلتين. المرحلة الأولى هي العدسة الهدفية، التي تنتج صورة حقيقية مكبرة مقلوبة ومكبرة لا تزال صغيرة جداً ولا يمكن للعين البشرية تمييزها، مما يتطلب تكبيراً ثانياً. يتم تحقيق المرحلة الثانية من التكبير من خلال العدسة العينية؛ عندما تكون الصورة الحقيقية المقلوبة المكبرة بواسطة المرحلة الأولى داخل النقطة البؤرية للعدسة العينية، يمكن للعين البشرية أن ترصد الصورة الافتراضية الثانية المكبرة المنتصبة من خلال العدسة العينية. تُصنَّف المجاهر الميتالوغرافية إلى نوعين عمودي ومقلوب اعتماداً على اتجاه سطح مراقبة العينة.
يدمج نظام المجهر الرقمي للميتالوغرافي بين المجاهر الضوئية التقليدية والحواسيب والكاميرات الرقمية من خلال التحويل الكهروضوئي، مما يسمح بالمراقبة المجهرية من خلال العدسة العينية ومراقبة الصور الديناميكية في الوقت الحقيقي على شاشة عرض حاسوبية (كاميرا رقمية). كما يتيح تحرير الصور المطلوبة وحفظها وطباعتها، كما هو موضح في الشكل 3-12.
الشكل 3-12 نظام المجهر الرقمي لرسم المعادن
تشمل المعلمات التقنية الشائعة للمجاهر المعدنية ما يلي: تكبير العدسة العينية عادةً عشرة أضعاف؛ وتكبير العدسة الشيئية 4 × أو 10 × أو 20 × أو 40 × أو 60 × أو 80 × أو 100 ×؛ والتكبير البصري الكلي 40 × أو 100 × أو 200 × أو 400 × أو 600 × أو 800 × أو 1000 ×.
[الحالة 3-4] وجد أحد المصانع أن الحلقة المنتجة باستخدام مقاطع جانبية ملدنة أظهرت سطحًا قشورًا برتقالية بعد الصقل، مما يجعل من الصعب تحقيق حالة مؤهلة، كما هو موضح في الشكل 3-13.
ولفهم السبب، استُخدم المجهر المعدني لمراقبة التركيب المعدني للمادة، مما كشف عن حبيبات خشنة بشكل غير طبيعي، كما هو موضح في الشكل 3-14. عند التحقيق في عملية التلدين للمادة، تبيّن أنه تم استخدام تلدين بدرجة حرارة عالية تصل إلى 800 درجة مئوية، ومن الواضح أن درجة الحرارة هذه مرتفعة للغاية بالنسبة إلى 18 كلفن. عند التلدين الجانبي، يؤدي استخدام درجة حرارة تلدين عالية للغاية أو وقت تلدين طويل للغاية إلى نمو الحبيبات بشكل مفرط، كما أن بنية الحبيبات الخشنة تضر بتحقيق سطح مصقول جيد.
الشكل 3-13 يُظهر سطح الحلقة حالة قشر البرتقال بعد التلميع
الشكل 3-14 يؤدي ارتفاع درجة حرارة التلدين بشكل مفرط إلى ظهور حبيبات خشنة
5. المجهر الإلكتروني الماسح الضوئي
الفحص المجهري الإلكتروني بالمسح الضوئي هو أداة متعددة الوظائف مع العديد من الأداء المتفوق، قادرة على مراقبة وتحليل التشكل ثلاثي الأبعاد للمواد، وتحليل تكوين المناطق الدقيقة، وتحليل أسباب عيوب المنتج، وما إلى ذلك. ويستخدم الآن على نطاق واسع في علم المواد، وتحديد جودة المنتج في الإنتاج الصناعي، والتحكم في عملية الإنتاج، ليصبح أحد الأدوات التي لا غنى عنها في مراقبة الجودة في مختلف أقسام الإنتاج في علم المواد.
5.1 مبدأ عمل المجهر الإلكتروني الماسح الضوئي
كما هو موضح في الشكل 3-15، من كاثود مسدس الإلكترون الصادر من قطر 20 ~ 30 نانومتر من شعاع الإلكترون، بواسطة الكاثود والأنود بين الجهد المتسارع، يتم إطلاقه إلى برميل المرآة، من خلال مرآة المكثف والعدسة الشيئية لتأثير التقارب، ويضيق إلى قطر حوالي بضعة ملليمترات من مسبار الإلكترون. وتحت تأثير ملف المسح الضوئي الموجود على الجزء العلوي من العدسة الهدفية، يقوم مسبار الإلكترون بإجراء مسح مقضب على سطح العينة. يقوم ملف المسح الموجود في الجزء العلوي من العدسة الشيئية بمسح سطح العينة على شكل مقضب ويثير مجموعة متنوعة من الإشارات الإلكترونية. يتم الكشف عن هذه الإشارات الإلكترونية بواسطة الكاشف المقابل وتضخيمها وتحويلها وتحويلها إلى إشارات جهد، وأخيراً إرسالها إلى بوابة أنبوب الصورة وتعديل سطوع أنبوب الصورة. شعاع الإلكترون في الأنبوب في شاشة الفلورسنت أيضًا للمسح النقطي، وحركة المسح هذه وسطح العينة لحركة مسح شعاع الإلكترون متزامنة بدقة، بحيث تكون درجة البطانة وقوة الإشارة المستقبلة المقابلة لصورة الإلكترون الماسحة، تعكس هذه الصورة السمات الطبوغرافية لسطح العينة.
الشكل 3-15 مبدأ عمل المجهر الإلكتروني الماسح الضوئي
5.2 هيكل المجهر الإلكتروني الماسح الضوئي
يتضمن هيكل المجهر الإلكتروني الماسح الضوئي الأنظمة التالية.
(1) نظام بصري إلكتروني:
مسدس إلكتروني؛ عدسات المكثف (عدسات المكثف الأولى والثانية والعدسة الشيئية)؛ فتحة العدسة الشيئية.
(2) نظام المسح الضوئي:
مولد إشارة المسح، ووحدة التحكم في تضخيم المسح، وملفات انحراف المسح.
(3) نظام كشف الإشارات وتضخيمها:
الكشف عن الإلكترونات الثانوية، والإلكترونات المرتدة، والإشارات الإلكترونية الأخرى.
(4) نظام عرض الصور وتسجيلها:
استخدم SEM في وقت مبكر أنابيب أشعة الكاثود والكاميرات وما إلى ذلك. يستخدم SEM الرقمي أنظمة الكمبيوتر لعرض الصور وإدارة التسجيل.
(5) نظام تفريغ الهواء:
مستوى تفريغ الهواء أعلى من 10-4 التور. يشيع استخدام مضخات التفريغ الميكانيكية ومضخات الانتشار والمضخات الجزيئية الدوارة.
(6) نظام إمداد الطاقة:
مولد جهد عالي، خزان زيت عالي الجهد، خزان زيت عالي الجهد.
5.3 خصائص المجاهر الإلكترونية الماسحة الضوئية
بالمقارنة مع المجاهر والعدسات الضوئية، تتميز المجاهر الإلكترونية الماسحة بالخصائص التالية: يمكنها مراقبة بنية سطح العينة مباشرة؛ عملية تحضير العينة بسيطة ولا تتطلب تقطيعها إلى مقاطع رقيقة؛ يمكن نقل العينات وتدويرها في فضاء ثلاثي الأبعاد داخل حجرة العينة، مما يسمح بالمراقبة من زوايا مختلفة؛ لديها عمق مجال كبير، والصور غنية بالأبعاد الثلاثية. وعمق مجال المجاهر الإلكترونية الماسحة أكبر بمئات المرات من عمق مجال المجاهر الضوئية وعشرات المرات من مجال المجاهر الإلكترونية النافذة؛ ونطاق التكبير واسع، والدقة عالية نسبياً، وتقع بين المجهر الضوئي والمجاهر الإلكترونية النافذة; ويمكنها التكبير من عشرات المرات إلى مئات الآلاف من المرات، وهو ما يغطي بشكل أساسي نطاق التكبير من النظارات المكبرة والمجاهر الضوئية إلى المجاهر الإلكترونية النافذة؛ كما أن الضرر والتلوث الذي يلحق بالعينة من شعاع الإلكترون منخفض نسبيًا؛ وأثناء مراقبة التشكل، يمكن أيضًا استخدام الإشارات الأخرى المنبعثة من العينة لتحليل تركيب المنطقة الدقيقة.
【الحالة 3-5】 عند دراسة أداء الفضة عيار 925 في مقاومة التآكل، غالبًا ما يتم استخدام اختبار التآكل المتسارع، حيث يتم نقع قطعة الاختبار في محلول كبريتيد البوتاسيوم بتركيز ودرجة حرارة معينة لفترة معينة، ثم يتم إخراجها لمراقبة شكل التآكل على السطح.
يوضح الشكل 3-16 ظروف التآكل السطحي التي لوحظت تحت المجهر المجسم والمجهر المعدني والمجهر الإلكتروني الماسح. تحت المجهر المجسّم، يمكن ملاحظة أن القطعة الفضية قد تحوّلت إلى اللون الأسود الداكن تمامًا. تحت المجهر المعدني، يمكن رؤية العديد من بقع التآكل الدقيقة على السطح. تحت المجهر الإلكتروني بالمسح الضوئي، لوحظ أنه بعد التآكل طويل الأمد، شكّل سطح القطعة الفضية طبقة تآكل شديدة تشبه الزهرة، وهي طبقة رخوة ومسامية، مما أفقدها تأثيرها الوقائي على الركيزة.
(أ) المجهر المجسم
(ب) المجهر المعدني
(ج) المجهر الإلكتروني الماسح الضوئي
الشكل 3-16 مقارنة بين ظروف سطح الفضة عيار 925 بعد نقعها في محلول كبريتيد البوتاسيوم تحت مجاهر مختلفة
القسم الخامس أدوات ومعدات فحص الأحجام الشائعة الاستخدام
في مجال صناعة المجوهرات وفحص الجودة، غالبًا ما يكون من الضروري فحص المقاسات المختلفة. تشمل أدوات الفحص المستخدمة الفرجار ومقاييس الخواتم والمساطر والمقاييس التي تعتبر الفرجار ومقاييس الخواتم الأكثر استخدامًا.
1. الفرجار
1.1 مبادئ القياس وطرق القراءة
الفرجار هو أداة قياس تستخدم لقياس الطول والأقطار الداخلية والخارجية والعمق. وتتألف من مقياس رئيسي ورنّة منزلقة متصلة بالمقياس الرئيسي، كما هو موضح في الشكل 3-17. يكون المقياس الرئيسي عمومًا بالملليمتر، بينما يكون التدريج الرئيسي بالملليمتر، بينما يكون التدريج الورنيش على 10 أو 20 أو 50 قسمة. واعتمادًا على التقسيمات، يمكن تصنيف الفرجار الورنيش إلى عشرات، وعشرات، وخمسينات. يحتوي المقياس الرئيسي والورنيش على زوجين من فكَّي قياس متحركين، وهما فك القياس الداخلي وفك القياس الخارجي. وعادةً ما يُستخدم فكّا القياس الداخليان لقياس الأقطار الداخلية، بينما يُستخدم الفكّان الخارجيان لقياس الأطوال والأقطار الخارجية.
الشكل 3-17 الفرجار الورني البسيط
يحتوي كل من المقياس الرئيسي ومقياس الورنية على تدرجات. عند القراءة، ارجع أولاً إلى خط التدرج الصفري للرنيه لقراءة المليمترات الصحيحة على المقياس الرئيسي، وهو الجزء الصحيح بالملليمتر. بعد ذلك، تحقق من خط تدرج الرنيه الذي يحاذي خط تدرج المقياس الرئيسي. على سبيل المثال، إذا كان خط التدرج رقم n بمحاذاة خط التدرج بالمقياس الرئيسي، فإن القراءة على مقياس الورنية هي nx قيمة القسمة. إذا كان هناك خطأ صفري، فاطرح الخطأ الصفري من النتيجة أعلاه.
بالإضافة إلى النوع البسيط، تشمل الفرجار الورنية الشائعة أيضًا نوع المؤشر والنوع الرقمي، كما هو موضح في الشكلين 3-18 و3-19. يعمل النوع الأول على مبدأ استخدام حامل وترس لتحويل الإزاحة الخطية على المقياس الرئيسي إلى إزاحة زاوي للمؤشر. عندما يتحرك المؤشر قسمة صغيرة واحدة، تتوافق الإزاحة مع قيمة قسمة واحدة من الفرجار. يعرض الأخير قيمة القياس على شاشة، مما يسمح بالقراءة المباشرة.
الشكل 3-18 الفرجار الورني من نوع المؤشر
الشكل 3-19 الفرجار الرقمي
1.2 احتياطات الاستخدام
قبل القياس، استخدم قطعة قماش ناعمة لتنظيف فكي القياس في الفرجار، مع التأكد من إغلاقهما. تحقق من محاذاة خطوط التدريج الصفري للورنية والتدريج الرئيسي. إذا كانتا متحاذيتين، يمكنك متابعة القياس. إذا لم يكن كذلك، فلاحظ الخطأ الصفري؛ إذا كان خط التدريج الصفري للورنية على يمين خط الصفر في المقياس الرئيسي، يُسمى خطأ صفري موجب، وإذا كان على اليسار، يُسمى خطأ صفري سالب.
أثناء القياس، قم أولاً بفتح فك القياس المتحرك للفرجار لتثبيت القطعة بحرية على قطعة العمل. ضع القطعة مقابل فك القياس الثابت، ثم حرّك إطار المقياس واضغط قليلاً لجعل فك القياس المتحرك يلامس القطعة للقراءة. احرص على عدم ضبط فكي القياس قريبًا جدًا من البعد المقاس أو أقل منه، مما يجبر الفكين على الجزء. قد يؤدي القيام بذلك إلى تشويه الفكين أو التسبب في تآكل أسطح القياس قبل الأوان، مما يؤدي إلى فقدان الدقة.
يجب أن يكون الخط الواصل بين سطحي القياس في الفرجار عموديًا على السطح المقيس. إذا كان هناك أي ميل، فقد يؤدي ذلك إلى نتائج قياس غير صحيحة. في بعض الأحيان، يمكنك هز الفرجار برفق للتأكد من محاذاة الفرجار عمودياً بشكل صحيح.
1.3 العلامات التجارية الشائعة للفرجار
بما في ذلك العلامات التجارية الأجنبية مثل تيسا السويسرية وأسيميتو الألمانية وكليفن السويدية وكليفن السويدية وميتوتويو اليابانية، بالإضافة إلى العلامات التجارية الصينية مثل هاليانغ وتشنغليانغ وتشينغليانغ وتشينغليانغ وشانغ غونغ.
2. مقاس الخاتم
2.1 طريقة تحديد حجم الحلقة
يُعرف معيار مقاس الخاتم أيضاً باسم مقاس اليد، وعادةً ما يتم تمثيله برقم، وهو قيمة بلا أبعاد ولا يمكن معادلته مباشرةً بقياسات محددة. تمتلك المناطق المختلفة طرقاً مختلفة للإشارة إلى المقاسات، بما في ذلك عادةً مقاسات هونغ كونغ والأمريكية واليابانية، وكل منها يتوافق مع أقطار ومحيط مختلف. في الوقت الحالي، تستخدم الصين في الغالب مقاس هونغ كونغ. تظهر العلاقات المقابلة بين أرقام مقاسات اليد والقياسات في المناطق المختلفة في الجدول 3-2.
الجدول 3-2 جدول مقارنة حجم الحلقة للبلدان المختلفة
| الولايات المتحدة الأمريكية | الصين | المملكة المتحدة | اليابان | ألمانيا | فرنسا | سويسرا |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 | 9 | J 1/2 | 9 | 15.75 | 49 | 9 |
| 6 | 12 | L 1/2 | 12 | 16.5 | 51.5 | 11.5 |
| 7 | 14 | O | 14 | 17.25 | 54 | 14 |
| 8 | 16 | Q | 16 | 18 | 56.5 | 16.5 |
| 9 | 18 | S | 18 | 19 | 59 | 19 |
| 10 | 20 | ر 1/2 | 20 | 20 | 61.5 | 21.5 |
| 11 | 23 | V1/2 | 23 | 20.75 | 64 | 24 |
| 12 | 25 | Y | 25 | 21.25 | 66.5 | 27.5 |
2.2 قياس حجم الحلقة
عادةً ما يتم قياس حجم اليد باستخدام مقياس الخاتم، والمعروف أيضاً باسم عصا الخاتم، وهي أداة فحص خاصة بالمجوهرات تُستخدم لقياس حجم الدائرة الداخلية للخاتم. وعادةً ما تكون مصنوعة من النحاس الأصفر أو سبائك الألومنيوم أو غيرها، ولها شكل عصا مدببة. بعض مقاييس الخواتم تشير فقط إلى مقاس بلد معين (منطقة)، كما هو موضح في الشكل 3-20. بينما تشير مقاييس أخرى إلى مقاسات بلدان (مناطق) مختلفة إلى جانب المقاسات والأبعاد المقابلة لها، مثل مقاييس الخواتم الأربعة في واحد في الشكل 3-21، والتي تشير إلى المقاسات المستخدمة عادةً في هونغ كونغ والولايات المتحدة واليابان وأوروبا.
الشكل 3-20 مسطرة حلقة HK الشائعة الاستخدام
الشكل 3-21 مقاس أربعة في واحد في حلقة واحدة
3. حجم الخاتم
قبل أن يشتري العملاء خاتماً أو يصنعون خاتماً حسب الطلب، عليهم تحديد مقاس إصبعهم. وتتمثل إحدى الطرق البسيطة في لف قطعة من الخيط حول الإصبع، ثم قص الخيط وفرده، وقياس طوله بمسطرة ثم مقارنته بالمخطط المرجعي السابق لمقاس اليد. وهناك طريقة أخرى وهي استخدام مقياس مقاس الخاتم، كما هو موضح في الشكل 3-22، والذي يتكون من سلسلة من الحلقات الفولاذية ذات أرقام مقاسات مختلفة يمكن وضعها مباشرة على الإصبع لتحديد المقاس.
الشكل 3-22 المقاييس الحلقية الشائعة الاستخدام
4. الفرجار
أثناء عملية إنتاج النماذج الأولية للمجوهرات، غالبًا ما يكون من الضروري تحديد سُمك الأجزاء المختلفة من النموذج الأصلي، وعرض الأخاديد الداخلية، والأبعاد الأخرى التي لا يمكن قياسها باستخدام الفرجار القياسي. يجب استخدام مقاييس مختلفة، بما في ذلك المقاييس الداخلية والخارجية. فالأولى مناسبة لقياس الثقوب الداخلية والأخاديد الداخلية وغيرها من الأبعاد الداخلية التي يصعب قياسها لقطع العمل؛ والثانية مناسبة لقياس الدوائر الخارجية والأخاديد الخارجية وغيرها من الأبعاد الخارجية التي يصعب قياسها. تأتي المقاييس بأشكال مختلفة للقراءة؛ فالمقاييس البسيطة تحتاج إلى الجمع بينها وبين الفرجار والمساطر وغيرها لتحديد الأبعاد، بينما يمكن قراءة المقاييس ذات الموازين أو الأقراص مباشرة، كما هو موضح في الشكل 3-23.
(أ) المقياس البسيط
(ب) مقياس مع قرص
الشكل 3-23 الأشكال المختلفة لقواعد اللحام
القسم السادس أدوات ومعدات اختبار الأداء الفيزيائي الشائعة الاستخدام
1. مقياس كثافة الماء
إن نطاق اختيار عناصر السبائك للحام واسع جدًا بالنسبة لسبائك المعادن الثمينة مثل الذهب والفضة والبلاتين والبلاديوم والبلاديوم من نفس اللون. كل عنصر من عناصر السبائك له كتلته الذرية والكثافة المقابلة له، وستكون تركيبات اللحام المختلفة ذات كثافات مختلفة. بالنسبة لقطعة مجوهرات ذات حجم ثابت، إذا اختلفت كثافة السبائك من نفس اللون، فإن كمية المعدن الثمين المستخدمة ستختلف أيضًا. لذلك، فإن اختبار كثافة السبيكة أمر مفيد. بالإضافة إلى ذلك، أثناء عملية الإنتاج، يمكن أيضًا استخدام كثافة المادة لتحديد كثافة الفراغ.
يتم اختبار كثافة السبيكة باستخدام طريقة التصريف، والتي تعمل على مبدأ أن الأداة المستخدمة هي مقياس كثافة الماء، وتشمل بشكل أساسي ميزان إلكتروني بحساسية تزيد عن 0.0001 جم، وإطار تعليق، وكأس زجاجي، وما إلى ذلك، كما هو موضح في الشكل 3-24.
الشكل 3-24 مقياس كثافة الماء الشائع الاستخدام
أولاً، قم بوزن المادة في الهواء م1ثم وزن المادة مغمورة في الماء م2ويمكنك استخدام المعادلة أدناه لحساب كثافة المادة:
لحساب كثافة المادة:
[الحالة 3-6] يحتاج مصنع مجوهرات إلى إدراك كثافة الشمع والمعدن بدقة لحساب وزن المعدن بناءً على وزن شجرة الشمع أثناء صب القالب.
استُخدم مقياس كثافة الماء للكشف عن كلتا الكثافتين، مما أدى إلى البيانات الموضحة في الجدول 3-4. من هذا، يمكن حساب نسبة وزن المعدن في القالب إلى وزن شجرة الشمع على أنها 9.2.
الجدول 3-4 نتائج كشف طريقة كثافة الماء
| المواد | الوزن في الهواء (جم) | الوزن في الماء (جم) | حساب الكثافة (جم/سم3) |
|---|---|---|---|
| كتلة الشمع | 2.07 | -0.18 | 0.92 |
| كتلة معدنية | 5.24 | 4.62 | 8.45 |
عند استخدام طريقة كثافة الماء للكشف عن كثافة المادة، يجب ملاحظة النقاط التالية:
(1) لا يمكن لطريقة الكشف عن كثافة الماء الساكنة اكتشاف المجوهرات الصلبة فقط؛ إذ لا يمكن اكتشاف المجوهرات المجوفة والمرصعة بدقة، مما يؤدي إلى أخطاء كبيرة.
(2) من المحتمل أن تحتوي النتائج على أخطاء في التصميمات المعرضة للاحتفاظ بفقاعات الهواء عند غمرها في الماء.
(3) قبل القياس، يجب تنظيف قطعة العمل جيدًا قبل القياس لتجنب الزيوت والأتربة والمخلفات الأخرى على السطح، حيث سيؤثر ذلك على دقة الكشف.
(4) بعد وضع المنتج المراد اختباره في السلة في خزان المياه، تأكد من إزالة أي فقاعات ملتصقة بالسطح قبل الاختبار.
2. محلل حراري تفاضلي
يتم إنتاج معظم المجوهرات باستخدام تقنية الصب في قوالب الجبس، ويرتبط أداء ملء المعدن المنصهر بدرجة كبيرة بدرجة حرارة الصب. والأساس في تحديد درجة حرارة الصب هو درجة انصهار السبيكة، والتي يتم ضبطها بشكل عام بإضافة درجة حرارة فائقة معينة إلى درجة الانصهار. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لضعف الاستقرار الحراري للجبس في درجات الحرارة العالية، يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة للغاية للمعدن المنصهر بسهولة إلى التحلل الحراري للجبس، مما يؤدي إلى إطلاق SO2 الغاز ويسبب مسامية في المسبوكات. لذلك، لضمان جودة مصبوبات المجوهرات، من الضروري التحكم في درجة انصهار السبيكة.
عندما تشتري شركات تصنيع المجوهرات مواد السبائك، يوفر الموردون عمومًا درجة حرارة انصهار السبيكة ودرجة حرارة الصب. إذا أراد المرء اختبار درجة انصهار السبيكة ولكنه يفتقر إلى معدات اختبار احترافية، يمكن استخدام طريقة بسيطة وخشنة تتمثل في استخدام آلة الصب أو آلة الصهر المزودة بجهاز تحكم في درجة الحرارة، بحيث تقترب تدريجيًا من درجة حرارة معينة من خلال طريقة الصهر والتصلب ثنائية الاتجاه. ومع ذلك، لفهم درجة انصهار السبيكة بدقة، يجب استخدام معدات احترافية مثل المحلل الحراري التفاضلي للاختبار. يوضح الشكل 3-25 محلل حراري تفاضلي نموذجي. ويتكون بشكل أساسي من فرن تسخين، ومزدوج حراري تفاضلي، وحامل عينة، وأجهزة عرض للإشارات الحرارية التفاضلية ودرجة الحرارة. أثناء القياس، توضع العينات الحبيبية الصغيرة في حامل عينة الألومينا المقابل للطرف الساخن المنحرف يمينًا، باستخدام أكسيد الألومنيوم كمادة مرجعية، ويوضع حامل العينة في وسط فرن التسخين. يتم ضبط معدل التسخين، وأثناء عملية تسخين العينة، يمكن للجهاز تسجيل وعرض المنحنى الحراري التفاضلي تلقائيًا. من المنحنى الحراري التفاضلي، يمكن تحديد نطاق درجة انصهار السبيكة ونطاق درجة حرارة انتقال الحالة الصلبة بدقة.
الشكل 3-25 محلل حراري تفاضلي نموذجي
[الحالة 3-7] باستخدام محلل حراري تفاضلي للكشف عن درجة حرارة انصهار سبيكة معينة من سبيكة 18 KY معدة للإصلاح، تم الحصول على البيانات الموضحة في الجدول 3-5، والتي يمكن أن نرى منها أن نطاق درجة حرارة انصهار السبيكة هو 877.7 - 908.5 ℃، بفاصل زمني يبلغ حوالي 31 ℃، وهو ما يعد مناسبًا للصب.
الجدول 3-5 القيم المميزة للتحليل الحراري التفاضلي لسبيكة معينة من سبيكة 18 KY (الوحدة: ℃)
| تي | Tg | ت م | تي سي |
|---|---|---|---|
| 877.7 | 885.9 | 900.9 | 908.5 |
ملحوظة: في الجدول، تشير Te إلى درجة الحرارة التي تبدأ عندها المادة في الذوبان، وتشير Tg إلى درجة الحرارة التي تتحلل عندها المادة إلى 50%، وTm هي درجة حرارة الذروة التي تصل عندها المادة إلى درجة انصهارها، وTc هي درجة حرارة الإنهاء الاستقرائية.
القسم السابع أدوات ومعدات اختبار الخصائص الكيميائية شائعة الاستخدام
تنعكس الخصائص الكيميائية لمواد سبائك المجوهرات بشكل أساسي في مقاومتها للتلطيخ والتآكل، وهو أمر مهم جدًا للمجوهرات. يمكن الكشف عن الخواص الكيميائية لمواد المجوهرات أو المنتجات النهائية بشكل أساسي من خلال الاختبارات الكهروكيميائية، واختبارات التآكل بالغمر المتسارع، واختبارات التآكل بالرش الملحي.
1. الاختبار الكهروكيميائي
يتجلى تآكل المواد إلى حد كبير كتآكل كهروكيميائي. ومن خلال الكشف عن الخصائص الكهروكيميائية للمواد، يمكن أن ينعكس ميل المواد للتآكل.
يمكن تحديد الخواص الكهروكيميائية للمواد باستخدام محطة عمل كهروكيميائية، كما هو موضح في الشكل 3-26. تدمج محطة العمل الكهروكيميائية مولد إشارة معزز وبرنامج تحكم مناظر، مما يسمح بوظائف اختبار مختلفة مثل مراقبة إمكانات الدائرة المفتوحة، والاستقطاب الثابت للإمكانات (التيار)، والمسح الديناميكي للإمكانات (التيار)، والقياس الدوري للفولتميترية، والموجة المربعة الثابتة للإمكانات (التيار)، والموجة المربعة الثابتة للإمكانات (التيار)، وخطوة الإمكانات الثابتة (التيار)، ومراقبة الضوضاء الكهروكيميائية، وكل ذلك تحت تحكم الكمبيوتر. أثناء العملية، يمكن إجراء الرسم البياني في الوقت الفعلي استنادًا إلى البيانات، مما يسمح بتنعيم مختلف الترشيح الرقمي لمنحنى الجهد-التيار وترشيحه رقميًا، ويمكن إخراج الرسومات مباشرةً بتنسيق متجه.
الشكل 3-26 محطة العمل الكهروكيميائية
[الحالة 3-8] استخدام محطة عمل كهروكيميائية للكشف عن منحنى استقطاب الفضة 925 المضادة للتلوين في العرق الاصطناعي 37 ℃.
يتم استخدام نظام ثلاثي الأقطاب أثناء الكشف، حيث يتم وضع القطب العامل (سطح الاختبار) والقطب المرجعي (قطب كالوميل مشبع) والقطب المضاد (قطب صفائح البلاتين) في الخلية الكهروكيميائية. والإلكتروليت عبارة عن عرق صناعي تم تركيبه حديثًا، ويتم تثبيت درجة حرارة العرق عند 37 درجة مئوية في حمام مائي بدرجة حرارة ثابتة. يتم قياس جهد الدائرة المفتوحة للنظام أولاً، وبعد استقرار جهد الدائرة المفتوحة، يبدأ مسح الجهد، ويتم الحصول على منحنى الاستقطاب، كما هو موضح في الشكل 3-27. من الشكل أعلاه، يمكن اشتقاق إمكانات الاستقطاب وتيار الاستقطاب لكل سبيكة في العرق الاصطناعي، كما هو موضح في الجدول 3-6.
الشكل 3-27 سلوك استقطاب سبائك الفضة في العرق الاصطناعي
الجدول 3-6 إمكانات التآكل الذاتي وكثافة تيار التآكل الذاتي لسبائك الفضة في العرق الصناعي
| رقم العينة | إيكور / م.فولت | Icorr / مللي أمبير - سم2 |
|---|---|---|
| فضة إسترليني | -521 | 2.98E - 04 |
| 1 # فضة مقاومة للتلطيخ # | -253 | 4.20E - 05 |
| 2# فضي مقاوم للتلطيخ 2# | -247 | 4.36E - 05 |
| 3# فضي مقاوم للتلطيخ 3# | -250 | 6.86E - 05 |
| 4 # # فضة مقاومة للتلطيخ | -232 | 6.93E - 05 |
يمكن ملاحظة أنه بالمقارنة مع الفضة الإسترليني التقليدية، فإن إمكانية تآكل الفضة المقاومة للتآكل من الفضة المقاومة للتشويه تتحول إيجابياً، وتنخفض كثافة تيار التآكل الذاتي، خاصةً بالنسبة للسبائك ثلاثية # وأربع #، والتي تظهر كثافة تيار تآكل ذاتي أقل، مما يعكس مقاومة أفضل للتشويه.
2. اختبار الغمر بالمحلول
يمكن أيضًا اكتشاف ميل السبيكة إلى اللون الداكن والبهتان باستخدام طريقة الغمر بالمحلول. يمكن أن يشتمل محلول الغمر على العرق الاصطناعي، ومحلول كبريتيد الصوديوم، ومحلول كلوريد الصوديوم، إلخ. يتم تعليق قطعة الاختبار في المحلول عند درجة حرارة معينة، كما هو موضح في الشكل 3-28. بعد فترة معينة، يتم إخراجها، ويمكن أن تعكس تغيرات اللون قبل وبعد غمر نفس المادة، أو درجة تغير اللون بين المواد المختلفة مقاومة المادة للتآكل.
الشكل 3-28 طريقة الغمر بمحلول كبريتيد الصوديوم
[الحالة 3-9] استُخدمت طريقة غمر محلول كبريتيد الصوديوم في التجربة لمقارنة الفرق في مقاومة البهتان بين الفضة المقاومة للتلطيخ والفضة الإسترليني التقليدية.
تركيز محلول كبريتيد الصوديوم هو 0.51 تيرابايت 3 تيرابايت، ودرجة الحرارة 35 ℃، وبعد الغمر لمدة دقيقتين، يتم إخراج العينة لملاحظة حالة تغير لون السطح، كما هو موضح في الشكل 3-29. أكثرها تغيراً في اللون في الشكل هو الفضة الإسترليني، بينما النماذج الأخرى هي نماذج مختلفة من الفضة المقاومة للتلطيخ.
الشكل 3-29 تغير لون سطح سبائك الفضة المختلفة بعد غمرها في محلول كبريتيد الصوديوم
3. اختبار التآكل برذاذ الملح
بالنسبة للمواد المعدنية للمجوهرات أو المجوهرات التي تخضع للطلاء الكهربائي السطحي أو الطلاء بأكسيد الألومنيوم أو غيرها من المعالجات السطحية، فإن مقاومة المادة أو الطلاء للتآكل هي مؤشر جودة مهم. تُعد طريقة اختبار التآكل بالرش الملحي واحدة من أكثر طرق الاختبار استخدامًا، حيث تستخدم غرفة اختبار التآكل بالرش الملحي للاختبار، كما هو موضح في الشكل 3-30. في حجرة اختبار التآكل برذاذ الملح، يمكن لجهاز رش الملح خلق ظروف بيئية محاكاة اصطناعية لرش الملح لتقييم مقاومة المنتجات أو المواد المعدنية للتآكل في تلك البيئة. ونظرًا لأن تركيز أملاح الكلوريد في غرفة اختبار التآكل برذاذ الملح يمكن أن يكون عدة مرات أو حتى عشرات المرات من تركيز الأملاح في البيئة الطبيعية النموذجية، فإن معدل التآكل يزداد بشكل كبير، مما قد يقلل بشكل كبير من الوقت اللازم للحصول على النتائج.
الشكل 3-30 غرفة اختبار التآكل بالرش الملحي
يتم إجراء اختبار طبقة الطلاء في المجوهرات بشكل عام وفقًا لمتطلبات معيار GB/T 10125-1997، والذي يستخدم محلول كلوريد الصوديوم المحايد بتركيز 5% وقيمة أس هيدروجيني 6-7 لتشكيل رذاذ ملح، مع درجة حرارة اختبار تبلغ 35 ℃، ورطوبة أكبر من 95%، ومعدل ترسب رذاذ الملح بين 1-2 مل/80 سم2. السماح لرذاذ الملح بالاستقرار على عينة الاختبار ومراقبة حالة تآكل سطحها بعد فترة معينة. تُعرّف مقاومة التآكل لكل عينة على أنها الوقت الذي تستغرقه العينة لإظهار التآكل؛ كلما كان الوقت أطول، كان أداء مقاومة التآكل أفضل.
الفرع الثامن أدوات ومعدات اختبار الأداء الميكانيكي الشائعة
على الرغم من عدم الحاجة إلى تحمل مختلف ظروف التحميل المعقدة أو القاسية كما هو الحال في المجالات الهندسية، إلا أن المواد المعدنية المستخدمة في المجوهرات يجب أن تفي بالمتطلبات الوظيفية لاستخدام المجوهرات بشكل جيد. يجب أيضًا تقييم بعض مؤشرات الأداء الميكانيكي. تشمل مؤشرات تقييم الأداء الميكانيكي للمواد المعدنية المرونة والقوة والصلابة واللدونة والمتانة وأداء الكلال وأداء صلابة الكسر وغيرها. هناك وسائل وطرق مختلفة لاختبار هذه الخواص الميكانيكية.
1. القوة
يجب أن تحافظ المجوهرات على شكلها المتأصل أثناء الارتداء، مما يجعلها مقاومة للتشوه وحتى الكسر؛ وبالنسبة للمجوهرات المرصعة بالأحجار الكريمة، يجب أن يتمتع الترصيع المعدني بالقوة الكافية لتثبيت الأحجار الكريمة في مكانها؛ ويجب أن يكون لحام القلائد والأساور آمنًا لمنع الانفصال والكسر. للوفاء بهذه المتطلبات، يجب أن تتمتع المواد المستخدمة في المجوهرات أو هيكل منتجات المجوهرات بأداء قوة كافية. تشير القوة إلى قدرة المواد المعدنية على مقاومة التشوه والكسر تحت الحمل الساكن. يتم التعبير عن مؤشرات القوة بشكل عام كالحمل لكل وحدة مساحة، ويُشار إليها بـ σ ， بوحدات بالميجا باسكال. واعتماداً على سيناريوهات الاستخدام المختلفة، يختلف تركيز تقييم القوة. مؤشرات القوة الأكثر استخدامًا لقطع المجوهرات هي قوة الخضوع وقوة الشد. تشير قوة الخضوع إلى الإجهاد الذي تبدأ عنده المادة المعدنية في الخضوع تحت قوة خارجية أو الحد الأدنى لقيمة الإجهاد الذي يبدأ عنده التشوه البلاستيكي، ويمثله σs. تشير مقاومة الشد إلى قيمة الإجهاد القصوى التي يمكن أن تتحملها المادة المعدنية قبل أن تتفكك تحت قوة الشد، ويمثلها σb.
يتم اختبار مؤشرات قوة المواد باستخدام ماكينة اختبار عالمية （المعروفة أيضًا باسم ماكينة الشد الإلكترونية）. يستخدم هذا النوع من المعدات عمومًا تصميمًا ميكاترونيكيًا، ويتكون بشكل أساسي من مستشعر قوة ومحرك مؤازر ومعالج دقيق وكمبيوتر وطابعة. اعتمادًا على حجم حمولة الاختبار، يمكن تصنيفها من بضعة كيلوغرامات إلى آلاف الأطنان. ولاختبار قوة المواد المعدنية، يمكن اختيار آلات الشد الإلكترونية التقليدية، كما هو موضح في الشكل 3-31؛ ولاختبار قوة هياكل المجوهرات، يمكن اختيار آلات اختبار الشد الصغيرة؛ وعندما يلزم النظر في كل من قوة المواد المعدنية وقوة هيكل المجوهرات، يمكن تكوين حساسات عالية الدقة على آلات الشد الإلكترونية التقليدية.
الشكل 3-31 ماكينة الشد الإلكترونية الشائعة الاستخدام
الشكل 3-32 مقياس قوة السحب من نوع المؤشر
في ترصيع المجوهرات، يشيع استخدام صلابة الترصيع لقياس ثبات الأحجار الكريمة. ويشير ما يسمى بصلابة الترصيع إلى القوة المطلوبة لفصل الحجر الكريم الرئيسي المرصع في حامل المجوهرات （الترصيع）، ويُشار إليه بالرمز p. ونظرياً، كلما زاد ثبات الترصيع، كان ذلك أفضل؛ ولكن نظراً للاختلافات في المواد وهياكل المنتجات، من الصعب وضع معيار موحد لاختبار ثبات الترصيع. حتى الآن، لم يتم وضع معيار الصناعة QBT 4114-2010، "ثبات الترصيع للمجوهرات المرصعة بالذهب عيار 24 قيراطاً"، إلا فيما يتعلق بمسألة سقوط الأحجار الكريمة بسهولة من ترصيعات الذهب عيار 24 قيراطاً. ويتم اختبار صلابة الترصيع عموماً باستخدام مقياس قوة الدفع والسحب من نوع المؤشر أو آلة اختبار يدوية التشغيل، كما هو موضح في الشكل 3-32. يتم تطبيق ضغط رأسي موحد على الجزء السفلي من الجزء الخلفي من الحجر الكريم في العينة، وعندما ينفصل الحجر الكريم عن الحامل، تكون القوة المسجلة بواسطة مقياس القوة p هي صلابة الترصيع.
2. الصلابة
الصلابة هي مؤشر أداء يقيس ليونة المواد وصلابتها، وتحديداً قدرة سطح المادة على مقاومة اختراق الأجسام الصلبة. وهي ذات أهمية كبيرة لمواد ومنتجات المجوهرات. يمكن للمواد ذات الصلابة العالية أن تحقق سطوعًا عاليًا بسهولة أثناء الإنتاج وتتمتع بمقاومة جيدة للتآكل، مما يجعلها أقل عرضة للخدوش والخدوش والبهتان أثناء الاستخدام، وبالتالي تحافظ على السطوع لفترة طويلة. لذلك، عند اختيار مواد المجوهرات، من الضروري اختبار صلابتها، ويجب استخدام طرق تقوية مختلفة أثناء الإنتاج لتعزيز صلابتها.
تشمل مؤشرات قياس صلادة المواد الصلادة الكلية والصلادة الجزئية. ويشمل الأول مؤشرات شائعة الاستخدام مثل صلادة روكويل وصلادة برينل، بينما يشير الثاني إلى صلادة فيكرز. تعد صلابة برينل وصلابة فيكرز أكثر المؤشرات استخدامًا لمواد المجوهرات المعدنية الثمينة. يتم تحديد صلادة برينل من خلال تطبيق حمولة محددة باستخدام كرة فولاذية مقواة أو كرة من سبيكة صلبة بقطر معين على سطح المعدن الذي يتم اختباره، والحفاظ عليها لفترة زمنية محددة، ثم تفريغها وقياس قطر المسافة البادئة المتبقية على السطح. ويعطي الحمل مقسومًا على مساحة سطح المسافة البادئة قيمة صلابة برينل (HB) بوحدة نيوتن/مم2. إنها الطريقة ذات المسافة البادئة الأكبر بين جميع اختبارات الصلابة. ويمكنها أن تعكس الأداء الشامل للمادة، ولا تتأثر بالتركيب الدقيق والتركيب غير المتساوي للعينة. صلابة فيكرز مناسبة للتحليل المجهري. ويستخدم حمولة تصل إلى 120 كجم ودبوس هرمي مربع من الماس بزاوية قمة 136 درجة مضغوطة في سطح المادة. وتعطي قيمة الحمل مقسومة على مساحة سطح المسافة البادئة قيمة صلابة فيكرز (HV) بوحدة نيوتن/مم2. في اختبار صلابة فيكرز، تكون قيمة الصلابة مستقلة عن حجم المسافة البادئة وقيمة الحمل، مما يلغي الحاجة إلى تغيير المسافة البادئة بناءً على ليونة المادة أو صلابتها. كما تتميز المسافة البادئة المربعة أيضًا بحواف واضحة، مما يسهل قياسها.
وتوجد علاقة تحويل معينة بين صلابة برينل وصلابة فيكرز ضمن نطاق معين، وهو ما يتوافق أيضًا مع خصائص قوة المادة، كما هو موضح في الجدول 3-7. ولذلك، فإن الصلابة ليست كمية فيزيائية بحتة ولكنها مؤشر أداء شامل يعكس مرونة المادة واللدونة والقوة والمتانة.
الجدول 3-7 التطابق بين صلادة برينل وصلابة فيكرز وقوة الشد
| قوة الشد Rm (نيوتن/ملم)2) | صلابة فيكرز HV | صلابة برينل HB | قوة الشد Rm (نيوتن/ملم)2) | صلابة فيكرز HV | صلابة برينل HB |
|---|---|---|---|---|---|
| 250 | 80 | 76.0 | 865 | 270 | 257 |
| 285 | 90 | 85.2 | 900 | 280 | 266 |
| 320 | 100 | 95.0 | 930 | 290 | 276 |
| 350 | 110 | 105 | 965 | 300 | 285 |
| 380 | 120 | 114 | 1030 | 320 | 304 |
| 415 | 130 | 124 | 1060 | 330 | 314 |
| 450 | 140 | 133 | 1095 | 340 | 323 |
| 480 | 150 | 143 | 1125 | 350 | 333 |
| 510 | 160 | 152 | 1155 | 360 | 342 |
| 545 | 170 | 162 | 1190 | 370 | 352 |
| 575 | 180 | 171 | 1220 | 380 | 361 |
| 610 | 190 | 181 | 1255 | 390 | 371 |
| 640 | 200 | 190 | 1290 | 400 | 380 |
| 675 | 210 | 199 | 1320 | 410 | 390 |
| 705 | 220 | 209 | 1350 | 420 | 399 |
| 740 | 230 | 219 | 1385 | 430 | 409 |
| 770 | 240 | 228 | 1420 | 440 | 418 |
| 800 | 250 | 238 | 1455 | 450 | 428 |
| 835 | 260 | 247 | 1485 | 460 | 437 |
تأتي أجهزة اختبار صلابة برينل وفيكرز في نماذج مختلفة، ويمكن للشركات الاختيار وفقًا لاحتياجاتها الإنتاجية. وحاليًا، تُستخدم أجهزة اختبار الصلابة الرقمية على نطاق واسع، ويمكنها حساب قيم القياس وعرضها بصريًا بشكل تلقائي. الأشكال 3-33 و3-34 هي أجهزة اختبار صلابة برينل وفيكرز الرقمية
الشكل 3-33 جهاز اختبار صلابة برينل الرقمي
الشكل 3-34 جهاز اختبار الصلابة الرقمي فيكرز
3. الليونة
تشير لدونة المادة إلى قدرتها على الخضوع لتشوه دائم تحت قوى خارجية دون أن تفقد سلامتها. تعد اللدونة مؤشرًا مهمًا أثناء معالجة تشوه المواد، ويتم تمثيلها بشكل عام بمعدل الاستطالة δ أو انخفاض المساحة δ عند الكسر أثناء اختبار الشد أحادي المحور، والذي يميز مدى التشوه اللدن المسموح به أثناء المعالجة اللدنية، والمعروف أيضًا باسم مؤشر اللدونة. يمكن الحصول على لدونة مادة ما إلى جانب مؤشرات القوة باستخدام آلة اختبار عالمية.
تشير صلابة المادة إلى قدرتها على امتصاص شغل التشوه اللدائني وشغل الكسر قبل الانكسار، مما يميز مقاومة المادة لانتشار الشقوق. ويمكن تقسيمها إلى صلابة الصدم وصلابة الكسر. الصلابة هي مؤشر شامل للقوة واللدونة؛ فكلما كانت الصلابة أفضل، قلّ احتمال حدوث كسر هش. يتم تحديد مقدار صلابة صدمة المادة من خلال اختبار الصدمات. ويوضح الشكل 3-35 آلة اختبار الصدم البندولية شائعة الاستخدام، والتي تضرب العينة مرة واحدة وتقيس قيمة شغل الصدم المستهلكة لكل وحدة مساحة من العينة، والتي تُستخدم كقيمة صلابة صدم المادة.
الشكل 3-35 آلة اختبار الصدمات البندولية
4. المرونة
بالنسبة للمجوهرات مثل الأساور المفتوحة والخواتم المفتوحة أو إكسسوارات المجوهرات مثل مشابك الأساور ومشابك الأساور (القلادة) ومشابك القلادة وخطافات الأذن، يلزم وجود درجة معينة من المرونة للعودة إلى شكلها الأصلي بعد ارتدائها. يشير ما يسمى بالمرونة إلى قدرة المواد على التشوه تحت قوى خارجية ضمن حدود معينة والعودة إلى حالتها الأصلية بعد إزالة تلك القوى. ويشمل تقييم مرونة المواد مؤشرات مثل معامل يونج ومعامل القص والحد التناسبي والحد المرن، ومن بين أكثرها استخدامًا الحد المرن. يشير هذا إلى الحد الأقصى للإجهاد الذي يمكن أن تتحمله المادة مع الحفاظ على التشوه المرن دون إحداث تشوه دائم، ويمثله σeبوحدة MPa (أو نيوتن/مم2). يمكن اختبار الحد المرن باستخدام آلة اختبار عامة.
القسم التاسع طرق اختبار السلامة الشائعة للمجوهرات
تُعد السلامة جانباً مهماً في اختبار المجوهرات التي تلامس جلد الإنسان مباشرةً أو حتى تخترق أجزاء مختلفة من الجسم، مع التركيز بشكل أساسي على الحساسية من المعادن وسمية المعادن والتلوث البكتيري للمجوهرات. تقوم مؤسسات الاختبار المهنية بإجراء هذه الاختبارات بشكل عام. الاختبارات الأكثر شيوعاً هي اختبارات حساسية المعادن واختبارات سمية المعادن.
1. حساسية المعادن وطرق الاختبار
من بين المواد المعدنية الشائعة الاستخدام في صناعة المجوهرات، يعد النيكل أبرز العناصر المعدنية المسببة للحساسية. تشمل طرق الاختبار لتقييم حساسية النيكل في المجوهرات اختبارات القياس اللوني واختبارات إطلاق النيكل.
1.1 طريقة اختبار تطور اللون
في محلول الأمونيا، يتفاعل النيكل مع أوكسيم ثنائي البنزويل لتكوين مركب قابل للذوبان بألوان مميزة تتراوح بين الوردي والأحمر الكرزي. ولذلك، فإن تغير لون مسحة الاختبار يمكن أن يشير إلى ما إذا كان النيكل موجوداً في المادة، أو ما إذا كانت قطعة المجوهرات تفي بمتطلبات إطلاق النيكل، أو ما إذا كانت المادة الأساسية متوافقة أو ما إذا كانت قد عولجت بالطلاء الكهربائي أو الطلاء. ومع ذلك، تتأثر نتائج اختبار أوكسيم ثنائي البنزويل بسلسلة من الظروف؛ فهو مناسب فقط للأحكام الأولية لاستبعاد المصادر الخطيرة لإطلاق النيكل، ويعمل كطريقة فرز. من الضروري إجراء اختبار كامل لإطلاق النيكل لتحديد ما إذا كان مستوى إطلاق النيكل في المجوهرات يفي بالمتطلبات.
1.2 اختبار الرقعة 1.2
يعود تاريخ اختبار الرقعة إلى أكثر من 100 عام. وهو يلاحظ ما إذا كان الجلد يعاني من حساسية تجاه المجوهرات من خلال ملامسة مادة المجوهرات مباشرة مع الجلد، وهو ما يصنف كاختبار استفزاز. تتضمن الطريقة الأساسية محاكاة البيئة المسببة لالتهاب الجلد التماسي التحسسي بشكل مصطنع، ووضع كمية صغيرة من مسببات الحساسية المخففة على مناطق معينة من الجلد لفترة محددة ـ عادةً 48 ساعة ـ ثم إزالة عينة الرقعة. يعتمد ما إذا كان قد حدث رد فعل تحسسي على التغيرات في الجلد في منطقة الرقعة. يعد اختبار الرقعة طريقة بسيطة وموثوقة لفحص مسببات الحساسية التلامسية. ومع ذلك، هناك خلاف حول ما إذا كانت نتائجه لها علاقة ضرورية بحدوث استجابات مناعية جهازية.
1.3 اختبار إطلاق النيكل
الطريقة. تُستخدم EN1811:1998 للمجوهرات بدون طلاء على السطح. تُستخدم المواصفة EN12472:1998 للمجوهرات ذات الطلاء على السطح، في محاولة لمحاكاة تآكل وتآكل المجوهرات المطلية على مدى فترة استخدام عادية مدتها عامين. تم تنقيح هذه المواصفة القياسية في عام 2005، مما أدى إلى EN12472:2005. ونظرًا لاستمرار ارتفاع معدل التحسس من النيكل، تم تشديد المعيار، وصدر لاحقًا توجيه النيكل 2004/96/EC، ومعيار اختبار إطلاق النيكل EN1811:1998 + A1:2008، ومعيار اختبار إطلاق النيكل الأكثر صرامة EN1811:2011، مما أدى إلى إلغاء قيمة التعديل لمعدل إطلاق النيكل.
بأخذ المعيار EN1811:1998 الأكثر استخداماً كمثال، تكون طريقة الاختبار على النحو التالي: تحضير عرق اصطناعي طازج (العرق الاصطناعي هو محلول ملحي منزوع الأيونات يحتوي على 0.51 تيرابايت 3 تيرابايت من كلوريد الصوديوم، و0.11 تيرابايت 3 تيرابايت من حمض اللاكتيك، و0.11 تيرابايت 3 تيرابايت من اليوريا، بقيمة أس هيدروجيني 6.5. ضع العينات المعالجة في أوعية زجاجية مغطاة واستخدم ماصة لإضافة بعض العرق الاصطناعي إلى الوعاء، مع التأكد من غمر العينات بالكامل في العرق. ضع الحاوية في حمام مائي بدرجة حرارة ثابتة، مع الحفاظ على درجة حرارة ثابتة تبلغ 30 درجة مئوية، واتركها لمدة 168 ساعة. بعد النقع، اختبر محتوى المحلول من النيكل باستخدام مطياف الامتصاص الذري. إعداد ثلاث عينات لكل رقم عينة للاختبار، وإجراء اختبار فارغ باستخدام نفس الطريقة. استنادًا إلى نتائج تحليل مطياف الامتصاص الذري باللهب، احسب معدل إطلاق النيكل للعينات وفقًا للصيغة أدناه:
في المعادلة: d هو معدل الإطلاق الفعلي للنيكل، (/ug/cm2/أسبوع)؛ V هو حجم محلول الاختبار، (مل)؛ C1 و C2 هي محتويات النيكل في محلول الاختبار ومحلول الاختبار الفارغ على التوالي (ميكروغرام/لتر)؛ A هي مساحة سطح عينة الاختبار (سم2)
[الحالة 3-10] الكشف عن معدل إطلاق النيكل من الذهب عيار 18 قيراطًا في حالات مختلفة وتقييم مخاطر التحسس بالنيكل.
يتم دحرجة 18KW إلى صفائح بسمك 1 مم، ويتم قطع عدة عينات بسمك 10 × 10 مم من الصفائح. وتخضع العينات لمعالجات سطحية مختلفة مثل التلميع والسفع الرملي ودفع الرمال، وتُجرى اختبارات إطلاق النيكل وفقًا للطريقة المذكورة أعلاه، مما يسفر عن النتائج الموضحة في الجدول أدناه.
| حالة السطح | متوسط القيمة (ميكروغرام/سم2/الأسبوع) | الامتثال لمعيار EN1811:1998+ A1:2008 | التوافق مع EN1811:2011 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| حالة السطح | متوسط القيمة (ميكروغرام/سم2/الأسبوع) | مجوهرات للتلامس المباشر لفترات طويلة مع الجلد | لارتداء إكسسوارات الزينة | مجوهرات للتلامس المباشر لفترات طويلة مع الجلد | لارتداء إكسسوارات الزينة |
| الحالة المصقولة | 0.83 | مؤهل | مؤهل | لا يوجد استنتاج | غير مؤهل |
| حالة السفع بالرمل (140 شبكة) | 3.49 | مؤهل | غير مؤهل | غير مؤهل | غير مؤهل |
| دفع حالة الرمال (1200 #) | 1.80 | مؤهل | مؤهل | غير مؤهل | غير مؤهل |
تؤثر الحالة السطحية للمواد المرئية بشكل كبير على معدل إطلاق النيكل؛ فمعدل إطلاق النيكل على الأسطح الملساء أقل من ذلك على الأسطح الخشنة. والمنتجات التي تعتبر مؤهلة لإطلاق النيكل بموجب المعيار الأصلي قد تعتبر غير مؤهلة أو غير مقنعة بموجب المعيار الجديد الأكثر صرامة.
2. اختبار العناصر المعدنية السامة في المجوهرات
وتنص المواصفة القياسية الوطنية GB28480-2012 على أن العناصر المعدنية السامة في المجوهرات تشير إلى العناصر الكيميائية التي يمكن أن تضر بصحة الإنسان أو البيئة أثناء الاستخدام، بما في ذلك النيكل والزرنيخ والكادميوم والكروم والرصاص والزئبق والأنتيمون والسيلينيوم وغيرها، وتحدد لوائح واضحة بشأن المحتوى الكلي أو كمية الرشح من هذه العناصر.
لتحديد نضح النيكل، اتبع الطريقة المقدمة سابقًا. لتحديد العناصر السامة الأخرى، يمكن إجراء اختبار أولي لمحتواها الكلي وفقًا لطريقة GB/T 28020. استنادًا إلى نتائج الاختبار الأولي، يجب اختبار المحتوى الكلي للزرنيخ والكادميوم والرصاص والزئبق، وكذلك كميات النض من الزرنيخ والكادميوم والكروم (سداسي التكافؤ) والرصاص والزئبق والسيلينيوم، وفقًا للوائح GB/T 28021. يجب تحديد المحتوى الكلي للكروم سداسي التكافؤ وفقًا للوائح GB/T 28019 وغيرها.
عند تحديد كمية ترشيح العناصر المعدنية السامة، يمكن معالجة المجوهرات المصنوعة من المواد المعدنية مباشرةً باستخدام طرق الهضم الحمضية التقليدية. يجب استخدام طريقة هضم الحمض في أوعية الضغط العالية الحرارة المغلقة ذات درجة الحرارة العالية مع المجوهرات المصنوعة من مواد أخرى. يذوب الزرنيخ والكادميوم والرصاص والزئبق في محلول الهضم الحمضي كأملاح قابلة للذوبان. بعد تخفيف محلول الهضم، يمكن استخدام مطياف الامتصاص الذري باللهب أو مطياف البلازما المقترن بالحث للقياس.
تغمس العينات التي تحتاج إلى اختبار كميات الزرنيخ والكادميوم والكروم والرصاص والرصاص والزئبق والأنتيمون والسيلينيوم في محلول حمض الهيدروكلوريك بتركيز معين لمدة ساعتين، لمحاكاة ظروف تلامس العينة مع حمض المعدة لفترة بعد البلع. يمكن قياس تركيزات أيونات الزرنيخ والكادميوم والكروم والرصاص والزئبق والأنتيمون والسيلينيوم في محلول حمض الهيدروكلوريك باستخدام مطياف الامتصاص الذري باللهب أو مطياف البلازما المقترن بالحث.
القسم العاشر الأدوات الصغيرة الشائعة لفحص الجودة في إنتاج المجوهرات
1. قلم ذو أساس زيتي
تنقسم بشكل عام إلى ألوان مختلفة مثل الأزرق والأحمر والأسود، كما هو موضح في الشكل 3-36. يتم تمييز أي أجزاء من الشحنة التي تحتاج إلى إعادة المعالجة بقلم زيتي. على سبيل المثال، يتم تمييز الأجزاء التي تحتاج إلى المعالجة بقلم زيتي أزرق؛ ويتم تمييز علامات الطحن بقلم زيتي أحمر؛ ويتم تمييز المناطق، التي يكون فيها دفع الرمل غير كافٍ أو يتجاوز الحدود، بقلم زيتي أسود. وبهذه الطريقة، عندما يتلقى العمال قطع العمل المرتجعة من مراقبة الجودة، يمكنهم بسهولة تحديد الأجزاء التي تحتاج إلى إصلاح وكيفية إجراء الإصلاحات.
الشكل 3-36 الأقلام الزيتية الملونة
2. ظرف حفر مزدوج الرأس
أحد الطرفين إبرة مستديرة، والآخر مجرفة مسطحة، كما هو موضح في الشكل 3-37. ويستخدم بشكل أساسي للتحقق مما إذا كان تضمين جزيئات الحجر مستقرًا أم لا. إذا كانت هناك أحجار مفكوكة، يمكن للمجرفة المسطحة الصغيرة كشط القليل من الذهب من حافة جزيئات الحجر للضغط على الأحجار بإحكام.
الشكل 3-37 المشبك ذو الرأسين
3. كبس الصلب
تتطلب قطع المجوهرات عمومًا سطحًا شديد اللمعان. ومع ذلك، أثناء عملية الإنتاج، وبسبب عوامل مثل الصدمات والخدوش والاحتكاك، تظهر خدوش دقيقة على سطح المنتج المصقول، خاصةً في سبائك المجوهرات عالية الجودة ومنخفضة الصلابة. بالنسبة للخدوش الدقيقة، يمكن إجراء التلميع الموضعي باستخدام كبس الفولاذ (الشكل 3-38)، ولا توجد حاجة لإعادته إلى العمال لإعادة تلميعه. ومع ذلك، عند استخدام الكبس الفولاذي، يجب التحكم في القوة والاتجاه بشكل صحيح؛ وإلا فقد يكون له تأثير عكسي. بالنسبة للخدوش الواضحة والثقوب الرملية والعيوب الأخرى، أو عندما تكون صلابة المادة المعدنية عالية جدًا، فإن تأثير استخدام الكبس الفولاذي ليس جيدًا.
الشكل 3-38 مكبس الصلب المستخدم في صقل المجوهرات.
