Химическая экспертиза корпуса и внутреннего корпуса (ярмо) соленоида

Здравствуйте.
Рады приветствовать вас на сайте Союз «Федерация судебных экспертов».
Ваша задача – обратный инжиниринг (reverse engineering) деталей соленоида: определить химический состав сплава корпуса и ярма (внутреннего корпуса), чтобы затем изготовить аналог. Поскольку детали очень маленькие (20 мм длина, 5,3 мм наружный диаметр), потребуется высокочувствительный и желательно неразрушающий метод. Химическая экспертиза корпуса и внутреннего корпуса (ярмо) соленоида позволит выявить марку стали или сплава (скорее всего, это ферромагнитная сталь, возможно, с добавками кремния, никеля, хрома). Ниже – полная консультация.
1. Что покажет экспертиза и какую информацию вы получите?
Химическая экспертиза корпуса и внутреннего корпуса (ярмо) соленоида определит:

• Химический состав (массовую долю углерода, кремния, марганца, хрома, никеля, молибдена, ванадия, кобальта, серы, фосфора, железа – остальное).
• По полученным данным – вероятную марку стали или сплава (например, сталь 10Г2, 20Х13, феррит Fe-Si, пермаллой 50Н и т.д.) или техническое железо.
• При необходимости – микроструктуру (феррит + перлит, мартенсит, аустенит) – это требует металлографии и дополнительных образцов.
• Тип покрытия (если есть: никелирование, цинкование, оксидирование) – определяется отдельно (рентгенофлуоресцентный анализ поверхности).

2. Как провести? Процедура и этапы
Реальный порядок работы (два возможных метода – разрушающий и неразрушающий):

• Шаг 1. Приём деталей. Вы привозите два экземпляра (корпус и ярмо) или по одному каждого типа. Если детали очень маленькие, желательно иметь запасной образец (на случай разрушения при пробоподготовке). Детали должны быть очищены от грязи, масла, но без глубокой шлифовки (можно протереть спиртом).
• Шаг 2. Выбор метода.
  • Неразрушающий (предпочтительный для мелких деталей) – рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) на портативном или стационарном спектрометре. Луч видит слой 0,05-0,1 мм, состав даётся в % масс. Этого достаточно для идентификации сплава. Недостаток – плохо видит лёгкие элементы (углерод, кремний, сера). Но для магнитопровода (ярма) обычно важны Cr, Ni, Mo, Fe.
  • Разрушающий (более точный, но деталь испортится) – искровая оптико-эмиссионная спектроскопия (ОЭС) или лазерная абляция (LIBS). Требует создания площадки 1-2 мм, остаётся след. Видит углерод, что критично для определения марки стали (низкоуглеродистая, средняя).
• Шаг 3. Подготовка пробы (для ОЭС). Эксперт зачищает небольшую (2 мм) площадку на торце или сбоку детали (раздвижным микродрелем или шлифовальным камнем). Зачистка не влияет на работоспособность, если деталь потом не будет использоваться в изделии (только эстетика). Для ярма (внутреннего) можно зачистить торец.
• Шаг 4. Проведение анализа.
  • РФА – деталь помещается в кювету прибора, измерение 60-120 секунд.
  • ОЭС – зачищенную площадку поджигают искрой, спектр анализируется. Деталь нагревается, но не повреждается.
• Шаг 5. Расшифровка и подбор аналога. Эксперт сравнивает полученный состав с базами марок (ГОСТ, AISI, DIN). Выдаёт заключение: «Состав соответствует стали 10 (углерод 0,1%, кремний 0,2%, марганец 0,4%, остальное железо)» или «Не соответствует ни одной стандартной марке, предположительно – специальный сплав на основе железа с 2% никеля (аналога нет, нужен заказ на выплавку)».
• Шаг 6. Дополнительно (по запросу) – металлография. Изготавливается микрошлиф (вырезается кусочек, заливается в смолу, полируется), фотографируется структура при увеличении 100-500x. Это скажет о термообработке (отжиг, закалка). Стоимость от 8 000 ₽, требует разрушения образца.

Химическая экспертиза корпуса и внутреннего корпуса (ярмо) соленоида для таких малых деталей – задача средней сложности.
3. Стоимость и сроки

• РФА (неразрушающий) одного образца – 4 000 – 6 000 ₽. Срок – 3–5 рабочих дней.
• ОЭС (с зачисткой) одного образца – 5 000 – 7 000 ₽ (видит углерод). Срок – 5–7 рабочих дней.
• Комплект (корпус + ярмо) неразрушающим методом – 8 000 – 11 000 ₽.
• Комплект разрушающим (ОЭС) – 10 000 – 14 000 ₽.
• Подбор аналога марки стали (заключение с названием марки) – + 2 000 – 3 000 ₽ (входит в стоимость комплекта, но иногда требует отдельной платы).
• Металлография (микроструктура) – + 8 000 – 10 000 ₽ (разрушающий метод, дополнительный образец или тот же после ОЭС).
• Срочный режим (2–3 дня для комплекта) – доплата 50%. При срочности химическая экспертиза корпуса и внутреннего корпуса (ярмо) соленоида проводится только РФА (без углерода), что может не позволить отличить, например, сталь 10 от 20.
• Выезд для приёма деталей – бесплатно (вы привозите к нам), выезд к вам – от 5 000 ₽.

4. Какие документы необходимы?
Для начала работы подготовьте:

• Образцы (корпус и ярмо) – по 1-2 шт. каждого типа. Желательно новые, не бывшие в эксплуатации (износ даёт наклёп и загрязнения).
• Эскиз или фото изделия (где какая деталь). Если детали не различимы по виду, маркируйте (наклейте бирку или положите в разные пакеты).
• Заявление с целью: «установить химический состав для последующего изготовления аналога».
• Если есть предположение о материале (например, «думаем, что это сталь 20») – сообщите, это поможет сравнить.

Без идентификации деталей (какая из них корпус, какая ярмо) экспертиза будет неполной.
5. Какие трудности могут возникнуть?

• Очень маленькая деталь (5,3 мм диаметр, 20 мм длина). Она помещается в кювету РФА, но искровая ОЭС требует площади зачистки не менее 3х3 мм – на такой детали её может не быть (особенно на цилиндре). Мы используем торец (5,3 мм) – этого достаточно. Однако если деталь закалена и очень хрупкая, при зачистке может сломаться. Потребуется второй экземпляр.
• Наличие покрытия (никель, хром). РФА покажет толстый слой покрытия, а не основной металл. Чтобы его исключить, нужно зачистить покрытие на глубину 0,1 мм (например, мелкой шкуркой). Если покрытие тонкое, эксперт может ввести поправку или использовать ОЭС с прожигом через покрытие (искра пробьёт тонкий слой). Для соленоидов часто используется покрытие для защиты от коррозии (цинк, никель). Это важно учесть, иначе закажете аналог с покрытием, а не объёмный сплав.
• Отсутствие углерода в анализе (при РФА). Углерод сильно влияет на магнитные свойства (ярмо должно быть низкоуглеродистым, иначе остаточная намагниченность высока). Если вы не знаете углерод, то можете сделать плохой аналог (будет греться или магнититься). Рекомендую заказать ОЭС или, как минимум, отправить образец на углерод-анализатор (сжигание в печи) – это ещё +3 000 ₽ и +2 дня.
• Нестандартный сплав (например, железо-кремний или железо-никель). Такие сплавы имеют специфическую усадку, их трудно найти в свободной продаже. Эксперт может указать аналог (например, сплав 50Н – пермаллой), но его придётся заказывать у поставщиков спецсталей. Будьте готовы, что изготовление аналога может быть дороже и сложнее, чем покупка нового соленоида.
• Детали могут быть оцинкованы, и цинк даст фоновый сигнал. Цинк легко убрать кислотой, но это повредит деталь. Используем РФА с точечным зондированием (carbide tip) – он анализирует только то место, куда касается. Эксперт выбирает зачищенное место.

6. Где провести в Москве? Адрес и особенности
Наша лаборатория находится в Москве по адресу: Кожевнический проезд, д. 3 (трёхэтажное жёлтое здание, отдельный вход, 2-й этаж). Принимаем мелкие детали. Имеем портативный РФА-спектрометр (Olympus XRF) и стационарный ОЭС (Spectrolab). Для микро-образцов есть специальный держатель. Результаты выдаём в виде протокола испытаний с подписью эксперта по металловедению.
7. Общие правила и процедура проведения

• Правило 1. Детали должны быть чистыми (протереть спиртом перед сдачей).
• Правило 2. Если деталь уже ломаная (использована), сообщите об этом – возможно, деформация изменила структуру, но не состав.
• Правило 3. Результат выдаётся в виде массовых долей (%). Для сплавов, содержащих углерод, указывается либо процент (если определен), либо «менее 0,1%» (качественно).
• Правило 4. Эксперт не даёт рекомендаций по технологии изготовления аналога (литьё, ковка, термообработка) – это отдельное исследование (металловедческое). Но может подобрать марку, по которой вы найдёте технологию в справочниках.
• Правило 5. Заключение действительно для конкретной партии. Если вы потом купите другие детали (с соленоида другой партии), состав может отличаться.

Химическая экспертиза корпуса и внутреннего корпуса (ярмо) соленоида – это первый шаг к созданию аналога. Но помните: магнитные свойства зависят не только от состава, но и от термообработки (отжиг улучшает мягкие магнитные свойства). Даже если вы точно воспроизведёте сплав, но сделаете его холоднокатаным, ярмо будет плохо работать (остаточная намагниченность). Поэтому после анализа настоятельно рекомендую заказать металлографию (микроструктуру) – она покажет, было ли изделие отожжено. Успехов в reverse engineering!
За подробной и точной консультацией приглашаем вас в наш офис Союз «Федерация судебных экспертов», адрес которого указан на сайте: https://lingex.ru/contacts