Ручной электромагнит РМ-5: первый опыт работы ​

Электромагнит РМ-5, магнитная суспензия, «КЛЕВЕР-1», магнитометр МФ-34ФМ, комплект ВИК ЕЦНК - делимся впечатлениями и показываем их в работе
Видео-сюжеты доступны на нашем YouTube-канале. Текстовая версия обоих сюжетов доступна ниже на этой странице. И напоминаем, что уже совсем скоро, 15 сентября, у вас будет отличная возможность лично протестировать представленные средства для МПД и задать вопросы непосредственно их разработчикам. Получить бесплатный билет на научно-практический форум "Большой Тест-Драйв" GLOBAL FORUM 2022 в Санкт-Петербурге можно здесь. Поспешите: количество мест ограничено!
Чёрная магнитная суспензия «КЛЕВЕР 1»: пахнет, кстати, вполне себе приятно – вообще ни разу не раздражает. Что касается консистенции, эффективности распыления, равномерности нанесения – то здесь мне практически не с чем сравнивать, поскольку единственный опыт у меня был с аэрозолью Magnaflux 7HF, но это было год назад, и говорить о каком-либо объективном сравнении сейчас нет никакой возможности. Сопло, по моим наблюдениям, не «подтекает» по мере использования. Насколько полным получается выход продукта – сложно сказать, но, по ощущениям, не израсходованный остаток крайне незначительный. Опять же – вся информация на упаковке изложена на русском языке, конечно же.

У белой фоновой краски «КЛЕВЕР КБф» запах уже, скажем так, более «классический». То есть пахнет она примерно как хорошая дорогая краска по металлу, только запах очень слабый, не такой резкий. Во время подготовки к съёмкам мы пробовали использовать эту краску в помещении, в нашей студии, и никаких особых причин для дискомфорта не наблюдали. Ну и сохнет она довольно быстро – даже если не жалеть её и наносить густым слоем. Ну, может, 10, максимум 20 секунд – и всё, она полностью высыхает. Водой не смывается, самой суспензией - тоже. То есть если нужно повторно произвести контроль участка, покрытого таким грунтом, то нет проблем - удаляем суспензию ветошью, насухо протираем - и можно работать. Краска, как видим, никуда не девается, то есть вполне себе может служить фоном для чётких индикаций. Чтобы полностью удалить такое покрытие, нужен специальный очиститель "КЛЕВЕР КЛф" либо обычный очиститель-646.

Портативный ручной электромагнит РМ-5 – по ощущениям, собран добротно. Немного туговатые шарниры, но, во-первых, справиться с ними всё же можно, во-вторых, при наличии ключей соединения можно немного ослабить. Опять же, излишняя лёгкость, когда речь идёт о раздвижной конструкции ярма, тоже ни к чему, так что, наверное, пусть лучше так. Кабель, видно, тоже сделан на совесть, довольно весомый, с крепкими разъёмами. Я знаю, что многим не нравилось расположение кнопки Пуск сверху на корпусе – мол, кнопка куркового типа удобнее. Не могу судить, опять же, потому что условия проведения контроля разные, предпочтения у специалистов тоже – каждому своё. Возможно, если рассуждать с точки зрения возможных случайных нажатий, то, наверное, с курком было бы поспокойнее. С другой стороны – гораздо более последовательным было бы регулировать полюсные наконечники на электромагните ещё до подключения к аккумуляторному блоку или иному источнику питания. И тогда случайные нажатия будут не страшны. Каких-либо иных недостатков у такого исполнения кнопки Пуск я не заметил. Зато наличие светодиодного индикатора, который загорается при нажатии кнопки, как по мне, может оказаться очень даже полезным, например, когда нужно точно убедиться, что ток включён.

К электромагниту РМ-5 в моём комплекте прилагались следующие принадлежности.

• Блок питания от сети переменного тока PS-2/AC. Как это ясно из названия данного блока, служит он для намагничивания с использованием переменного тока. Как мы помним из учебников, переменный ток обеспечивает эффективную выявляющую способность при контроле деталей с малым удлинением, а также изделий сложной формы. Забегая вперёд, заметим, что мы бы хотели замахнуться не только на поверхностные, но и на подповерхностные дефекты, а значит, мы всё-таки выберем постоянный ток.
• Аккумуляторный управляющий блок AL-18 с сумкой-чехлом и зарядное устройство к нему же. Блок AL-18 как раз таки обеспечит нам возможность работать с постоянным током даже при отсутствии соответствующей сети.

В базовом комплекте поставки РМ-5, к слову, вместо аккумуляторного блока AL-18 поставляется блок питания от сети постоянного тока PS-2/DC. Мне такой был ни к чему – во-первых, потому что для наших задач источник автономного питания намного удобнее, а во-вторых, повторюсь, сети постоянного тока у нас на локации всё равно нет.

Из наблюдений:

• При возбуждении магнитного поля постоянным током электромагнит работает ощутимо тише, чем при использовании переменного тока.
• Интересным показался звуковой эффект при автоматическом размагничивании. Такое чувство, что подобный звук мы часто слышим в фильмах перед каким-нибудь взрывом или другим экшеном. Дополнительно этот эффект усиливает такое, волнообразное размывание индикаторного рисунка и лёгкая вибрация в образце. Сам процесс размагничивания занимает всего 30 секунд.
• Управляющий аккумуляторный блок AL-18, действительно, очень лёгкий, даже с чехлом. На самом блоке ничего лишнего – в режиме намагничивания загорается зелёный индикатор, в режиме размагничивания – красный индикатор. Красная кнопка в зажатом положении опять же отвечает за режим намагничивания, в отжатом – за режим размагничивания.

Что касается комплекта для визуального и измерительного контроля от ЕЦНК, то, повторюсь, мне очень симпатичен сам по себе форм-фактор, который они выбрали. В рюкзак легко помещается всё, что предусмотрено в этом наборе, а именно:
- линейка стальная 300 мм
- универсальный шаблон сварщика УШС-3
- штангенциркуль ШЦ-1-125 с шагом нониуса 0.05 мм
- лупа измерительная ЛИ 3-10x
- рулетка 2 м
- лупа 3x/5x со светодиодной подсветкой
- фонарик
- белый маркер по металлу
- телескопическое зеркало
- набор щупов №4 толщиной 0.1-1.0 мм длиной по 70 мм
- шаблоны радиусные №1 и №3
- плоский слесарный угольник УП 100*60 мм

К набору для ВИК от ЕЦНК, который достался мне, также прилагался сертификат калибровки, свидетельство о приёмке, а также паспорта: на угольник, на измерительную лупу, на линейку, на штангенциркуль и УШС-3.

Рюкзак в меру вместительный - например, помимо всего того, что я перечислил, в него спокойно помещается электромагнит РМ-5, пара баллончиков с суспензией и даже блоки питания к нему для переменного и постоянного тока. Не поместился только аккумуляторный блок AL-18, но он сам по себе поставляется в удобном чехле с регулируемой лямкой, так что в любом случае вполне удобно.

Ещё в нашем распоряжении оказался магнитометр МФ-34ФМ МАГНОСКАН производства компании «АКА-Скан». Это из первых наших спонсоров, и данный прибор – одна из его флагманских разработок. При помощи МФ-34ФМ мы попробуем измерить напряжённость внешнего магнитного поля, возбуждаемого при помощи электромагнита РМ-5. Прибор очень компактный и, как оказалось, довольно простой в использовании. В общем случае алгоритм подготовки к работе сводится к тому, что оператору необходимо лишь подключить нужный преобразователь, выполнить установку нуля, проверить преобразователь на контрольном образце (в мкТл или мТл) и при необходимости переключиться на другую единицу измерения. Собственно, на этом всё – по большому счёту, этого может оказаться достаточно для измерения индукции постоянного или переменного поля, ну либо остаточной намагниченности. Дополнительно к этому можно переключить более комфортную для себя цветовую схему дисплея (тёмную или светлую), задать порог для срабатывания звуковой сигнализации, настроить время до автоматического выключения прибора (1, 5 или 10 минут).

МФ-34ФМ МАГНОСКАН поступил к нам в кейсе с кое-какими дополнительными принадлежностями.

• Датчик П-1М. Позволяет измерять напряжённость постоянного, переменного или импульсного магнитного поля в диапазоне от 8 до 2400 А/см, ну или от 1 до 300 мТл. Выбор поля осуществляется в Меню – Режим измерения. Также при работе с преобразователем П-1М оператор может измерять магнитную индукцию в мТл, А/см, кА/см или даже Гс (гаусс), хотя последняя единица вроде как исключена из Международной системы единиц СИ ещё в 1980 году.
• Контрольный образец №1 со специальным пазом под преобразователь П-1М. Значение магнитной индукции КО-1 составляет 25 мТл. Именно такое значение мы должны будем получить при измерении преобразователем П-1М (+/- 2.75 мТл).
• Датчик Г-2С. Предназначен он для измерения остаточной намагниченности в диапазоне от 1 до 1600 А/м. При подключении преобразователя Г-2С магнитометр МФ-34ФМ автоматически переходит в режим измерения остаточной намагниченности, так что переключение режима становится недоступным. На выбор представлены две единицы измерения – мкТл и А/м.
• Контрольный образец №2 со специальным глухим отверстием под преобразователь Г-2С. Остаточная намагниченность КО-2 составляет 400 мкТл.

Ну и зарядное устройство, конечно же. Прекрасно, что у прибора есть разъём mini-USB, так что заряжать аккумулятор можно как от сети, так и от компьютера.

Таким вот арсеналом мы сегодня оснащены. Переходим к контрольному образцу МО-2. Это также собственная продукция научно-производственного центра "Кропус", образец выполнен по ГОСТ Р 56512-2015. Представляет он собой стальной брусок, 120x30x10 мм, с искусственным дефектом в виде поверхностной несплошности диаметром 10 мм. На всякий случай протираем образец сухой чистой ветошью. Тщательно взбалтываем баллончик с суспензией. Заблаговременно снимаем колпачок, пока у нас свободны обе руки.
Берём электромагнит РМ-5. Подрегулируем полюсные наконечники, чтобы обеспечить уверенный контакт с образцом, желательно на большей площади. Подгоняем их в оптимальное положение, конечно же, ещё до включения электромагнита и нанесения суспензии. Подключаем намагничивающее устройство к аккумуляторному управляющему блоку AL-18. Совмещаем вырез на кабельной части разъёма с выступом на корпусной части, вставляем в гнездо до упора и закручиваем фиксирующую гайку.

На аккумуляторном блоке нажимаем красную кнопку и убеждаемся, что она осталась в "нажатом" положении. При повторном нажатии, обратите внимание, она возвращается в "отжатое" положение - это пригодится нам для последующего размагничивания, но пока, повторимся, кнопку надо перевести в положение "нажато". Переключаем питание электромагнита на вариант DC. Заветные 1000 лк у нас вряд ли наберутся, конечно же. Люксметром мы пока не располагаем, но в любом случае - держим при себе фонарик из комплекта для визуального и измерительного контроля.

Возьмём магнитометр МФ-34ФМ. Совмещаем красную точку на разъёме преобразователя П-1М с красной точкой на верхней панели корпуса прибора. Вставляем до щелчка. Поскольку значение на образце указано в мТл, то идём в меню – Единицы измерения – и выбираем мТл. Нажимаем кнопку Ввод, идём в Меню – Калибровка – Установить 0. Следуя подсказке на экране, отдаляем преобразователь от магнита и ждём. Секунды через две-три установка нуля завершена, о чём прибор нам и сообщает. Берём контрольный образец КО-1, вставляем преобразователь «плашмя», обращая тёмную, то есть рабочую сторону вниз. Плотно прижимаем и смотрим на экран. Как видим, результат вполне корректный, 24.8-25.2 мТл при допустимой погрешности 2,75 мТл. Для последующих опытов переключимся на другую единицу измерения, а именно на А/см.

А теперь – важное пояснение. Как известно, напряжённость магнитного поля, равно как и магнитная индукция, имеет нормальную и тангенциальную составляющую. Последняя представляет для нас больший интерес, поскольку именно от величины тангенциальной составляющей зависит выявляемость дефектов и чувствительность магнитопорошкового контроля (на рисунке она обозначена белыми линиями).
Известно, что отношение нормальной составляющей к тангенциальной не должно превышать трёх.
При этом – магнитометр МФ-34ФМ не раскладывает результат измерения магнитной индукции на нормальную и тангенциальную составляющую. Поэтому особенно важным представляется правильное позиционирование преобразователя на объекте контроля. Чувствительный элемент преобразователя П-1М расположен на самом его кончике.
И что самое важное – наиболее точными и достоверными результаты измерения напряжённости получаются при условии, что магнитные силовые линии интересующего нас поля проходят перпендикулярны чувствительному элементу щупа. А стало быть, для измерения нормальной составляющей – датчик необходимо устанавливать плашмя.
Для измерения тангенциальной составляющей – следует прикладывать преобразователь к поверхности торцом, и по-хорошему бы – делать это нужно со стороны, обращённой к ярму. Но, поскольку датчик просто не впишется по высоте, то придётся устанавливать преобразователь с обратной стороны образца, аккурат напротив искусственной несплошности. Результат измерения будет, конечно, несколько ниже, но ввиду малой толщины МО-2 что-то мы всё равно должны увидеть.
Как бы то ни было: важно понимать, что при установке преобразователя торцом – обеспечивается кратчайшее расстояние между чувствительным элементом датчика и поверхностью. Если положить датчик на бок, то расстояние от поверхности образца до чувствительного элемента увеличивается – а поскольку при отдалении от поверхности магнитное поле очень быстро ослабевает, то результат получается некорректным.

Теперь попробуем измерить напряжённость тангенциальной составляющей поля. Результаты стабильно составляют от 78 до 83 А/см. И что любопытно: если измерять напряжённость постоянного магнитного поля не на образце с дефектом, а просто «в воздухе», то по центру межполюсного пространства значения составляют 160-180 А/см. Ближе к полюсным наконечникам – идут уже совсем другие цифры: 300, 400, а то и 500 А/см набегают очень даже запросто.

Отключаем преобразователь П-1М от магнитометра и подключаем другой датчик, Г-2С для измерения остаточной намагниченности. Идём в Меню – Калибровка – Установить 0. Поднимаем преобразователь, выполняем установку нуля. Магнитометр МФ-34ФМ автоматически распознал датчик Г-2С. Поэтому – в левом верхнем углу экрана сразу обновилась пиктограмма, а в меню стал недоступным пункт Режимы измерения, поскольку назначение датчика только одно – измерять остаточную намагниченность. А вот выбор единиц измерения по-прежнему доступен – так что переходим на вариант мкТл, поскольку контрольный образец КО-2 проградуирован в той же единице. Вставляем преобразователь в специальное глухое отверстие. Наибольшие значения, которые нам удалось зафиксировать, составили от 390 до 394 мкТл. Значение на образце - 400 мкТл. Предел допускаемой абсолютной погрешности считаем по формуле (0,03 * 400 +2) и получаем 14 мкТл. В нашем случае погрешность получилась 6-10 мкТл, поэтому, пожалуй, вполне можем удовлетвориться таким результатом. В завершение настройки переключимся на другую единицу измерения – А/м.

Убираем электромагнит. А теперь – снова возвращаемся к особенностям измерения нормальной и тангенциальной составляющей магнитного поля. Честно признаться, я и сам поначалу упустил этот момент и круто ошибся, пока специалисты из компании «Формула НК» не открыли мне глаза на вещи. Так вот: как я уже говорил ранее, при установке преобразователя П-1М торцом на поверхность образца – он измеряет тангенциальную составляющую. Но с преобразователем Г-2С это работает ровно наоборот: если приложить его в том же месте и тоже торцом, то он будет измерять уже нормальную составляющую, поскольку именно эти линии будут проходить перпендикулярно плоскости измерительной части датчика.
Соответственно, чтобы измерить тангенциальную составляющую – то нам придётся прикладывать датчик сбоку, тем более что остаточную намагниченность лучше измерять на участках, в которых концентрируется магнитное поле. Боковые грани, переходы, двугранные углы, кромки и всё такое прочее.
Поэтому – прикладываем датчик Г-2С к боковым граням образца МО-2. Как можем видеть, на одном краю результат измерения превышает -1000 А/м (знак «минус» в данном случае указывает на направление магнитного поля). На другом краю – в зависимости от положения преобразователя в среднем наблюдались значения от 480 до 700 А/м. На углах значения и вовсе превышали 1000 А/м.

Повторно устанавливаем электромагнит РМ-5 на образец МО-2. Переведём кнопку Пуск на аккумуляторном блоке AL-18 в отжатое положение. Нажимаем кнопку Пуск на электромагните, после чего она загорается зелёным цветом, на блоке AL-18 тоже включается зелёный индикатор. Запускается автоматическое размагничивание образца. Процесс этот длится примерно 30 секунд и сопровождается звуковым сигналом убывающей громкости. Также размагничивание может сопровождаться лёгкой вибрацией самого магнита и образца – как мне подсказали опытные специалисты, явление это вполне нормальное, и бояться его не нужно.

После того, как размагничивание образца завершено, снова берёмся за магнитометр МФ-34ФМ с подключенным образцом Г-2С. Опять же – прикладываем его к боковым граням. Результаты измерения остаточной намагниченности оказались в пределах 300 А/м, или 3 А/см. Максимальные значения, опять же, наблюдались на углах, но даже здесь – не превышали 400 А/м. И что примечательно, после размагничивания направление поля, судя по всему, изменилось на противоположное: если ранее значения со знаком «минус» наблюдались на краю с маркировкой, то теперь здесь, наоборот, показания идут без этого знака, а вот на краю с отверстием – он тут как тут.

Теперь попробуем выполнить намагничивание с нанесением магнитного индикатора. Тщательно взбалтываем баллончик с суспензией. Нажимаем кнопку Пуск на электромагните. Наносим суспензию на образец, стараясь выдерживать расстояние 20-30 см и делая плавные движения рукой. Следим за тем, чтобы намагничивание длилось не более 5 секунд, после чего делаем 5-секундную паузу - и можем снова включать ток ещё на 5 секунд. При нажатии кнопки Пуск на электромагните она подсвечивается зелёным цветом, плюс загорается красный индикатор на аккумуляторном блоке (в режиме намагничивания). В общем-то, уже после первого включения мы получаем вполне чёткий индикаторный рисунок от искусственной несплошности, который остаётся вполне стабильным. Как можем видеть, работоспособность намагничивающего устройства и выявляющая способность магнитного индикатора можно считать подтверждёнными.

Ещё один небольшой практический эксперимент мы будем производить вот на этом замечательном изделии. В распоряжении редакции "Дефектоскопист.ру" оказался один из образцов, любезно предоставленный Региональным центром аттестации, контроля и диагностики (РЦАКД) и предназначенный для проверки работоспособности намагничивающего устройства (магнитопорошкового дефектоскопа) и выявляющей способности магнитного индикатора. Вообще, центр этот входит в структуру Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Томского политеха (ИШНКБ ТПУ) и специализируется на аттестации лабораторий и специалистов НК. Ну и производством экзаменационных и настроечных образцов для разных видов и методов НК там тоже занимаются. Данный образец, например, изготовлен из стали 20Х2Н4А и включает в себя сразу две детали, на каждой из которых заложены искусственные несплошности.
- На демпферном (внутреннем) кольце выполнены три подповерхностных дефекта.
- На стопорном (шлицевом) кольце выполнены две поверхностные трещины.

Для производства таких образцов в "Региональном центре аттестации, контроля и диагностики" практикуется собственная уникальная технология, основанная на методе локального разупрочнения поверхностного слоя основного металла с последующим термическим воздействием на дефектный участок. Вследствие такой обработки образуется микротрещина либо подповерхностная несплошность заданной конфигурации.

Несплошности изготовлены таким образом, что они остаются незаметными на этапе визуального и измерительного контроля и выявляются средствами магнитопорошковой дефектоскопии. Оба кольца рассчитаны на проведение МПД способом остаточной намагниченности. Для демпферного кольца, в частности, может применяться тороидальная обмотка. Для стопорного кольца может подойти циркулярное намагничивание посредством пропускания тока по центральному проводнику, продетому через кольцо.

Но, поскольку у нас нет ни дефектоскопа, ни кабеля, то просто ради эксперимента попробуем обойтись электромагнитом РМ-5. Будем переставлять его в разных направлениях, чтобы намагничивать кольца под разными углами.

Начнём с шлицевого кольца. Подрегулируем контакты, протрём на всякий случай образец сухой ветошью, устанавливаем электромагнит. Поскольку на одном из колец заложены подповерхностные несплошности, то будем возбуждать постоянное магнитное поле в режиме DC. Проверяем, чтобы кнопка Пуск на аккумуляторном блоке была нажата и электромагнит работал в режиме намагничивания. Ну и погнали: тщательно встряхиваем баллончик с суспензией, распыляем и включаем ток.

Первый дефект есть. Довольно большая по протяжённости трещина, порядка 25 мм.
...Кажется, второй дефект тоже выявлен – это тоже трещина, сложнее по форме, протяжённостью 25 мм.

Повторюсь, оптимальным решением для данного шлицевого кольца был бы контроль способом приложенного поля с пропусканием тока по проводнику. Мы всего лишь провели небольшой эксперимент – и так получилось, что заложенные несплошности были благополучно обнаружены. Хотя, честно говоря, особых надежд мы и не питали – всё-таки вокруг контактов есть зона невыявляемости 20 мм, к тому же, учитывая геометрию кольца, не совсем понятно, как обеспечивать намагничивание в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Как бы то ни было, теперь попробуем провести контроль демпферного кольца. Его ширина ещё меньше, поэтому тут, наверно, придётся ещё труднее. Но попробуем. Из-за того, что ширина кольца всего 13.1 мм, суспензия стекает с поверхности, так что индикатор толком на ней не задерживается. Здесь, хоть и с большим трудом, путём многократной перестановки электромагнита в разных направлениях, нам удалось выявить два более-менее чётких индикаторных следа. Внешне они похожи на следы от трещин. И, как мы знаем по информации от сотрудников Регионального центра аттестации, контроля и диагностики – в образце действительно заложены подповерхностные дефекты. Два таких мы увидели, что касается третьего – то он виден не так отчётливо. Для дополнительной проверки удаляем суспензию и пробуем произвести контроль заново. При повторном намагничивании, честно сказать, всё оказалось ещё сложнее – более того, закрались сомнения насчёт того, что индикаторные следы именно от дефектов, а не от микрорельефа поверхности. Впрочем, в Томске нам подтвердили наличие таких дефектов. Как бы то ни было, вывод напрашивается простой и вряд ли оригинальный, потому что это отчётливо проговаривается в учебно-справочной литературы. Нет универсальных способов намагничивания – для каждого конкретного изделия нужно своё решение, тороидальная это обмотка ли, соленоид ли какой-нибудь или вообще импульсное намагничивание.

В следующий раз мы постараемся перейти от простых экспериментов к более приземлённым, практическим задачам. Будем искать такой образец, который больше подходит для работы с электромагнитом РМ-5. И тогда можно будет попробовать составить технологическую карту контроля - почему бы и нет...