Сила сцепления магнита это: Неодимовый магнит – суперсильный и суперполезный

Как рассчитать силу магнита?

Сила магнита рассчитывается, в первую очередь, исходя из его массы. То есть, чем больше масса магнита, тем больше его сила, так называемая, сила на отрыв.

Обращаем внимание на то, что сила на отрыв измеряется в единицах килограмм-сила. Сила на отрыв не измеряется просто в килограммах.

Стоит понимать, что сила на отрыв — это усилие (сила), которое необходимо приложить к магниту, чтобы оторвать его от стальной поверхности, например, от стального листа. При этом данное усилие должно быть приложено перпендикулярно к магниту. Если мы попытаемся оторвать магнит от поверхности, приложив силу под углом к поверхности, то нам потребуется меньшее усилие, так как в данном случае сила будет высчитываться через тангенциальную составляющую, которая, в свою очередь, высчитывается через косинусы углов приложенной силы.

Физические характеристики или класс магнита

Во-вторых, сила на отрыв рассчитывается исходя из физических характеристик магнита. Например, магнит класса N45 сложнее оторвать от поверхности, чем магнит таких же размеров класса N35. Это связано с магнитной энергией магнита: чем она выше (энергия), тем сложнее оторвать магнит от поверхности.

Рассмотрим пример на магните размером 30*10 мм. Сила на отрыв такого магнита классом N35 от стального листа составляет 17,87 кг/с (или просто килограмм). Сила на отрыв такого же магнита от стального листа, но уже классом N45, составляет 22,92 кг/с. То есть разница составляет 28%!

Система, в которую помещен магнит

В-третьих, попробуем рассмотреть силу на отрыв магнита, помещенного между двумя стальными листами (схематично, лист-магнит-лист). В этом случае, мы будем отрывать один из листов от магнита (второй лист надежно закреплен). 

Рассмотрим тот же пример, магнит 30*10 мм. Чтобы оторвать лист от магнита классом N35, нам потребуется сила 30,55 кг/с!!! Для класса N45 эта величина составит и вовсе рекордные 39,28 кг/с!!! Делаем вывод: сила на отрыв рассчитывается исходя из системы характеристик, в которую помещен магнит.

Площадь соприкосновения

В-четвертых, сила на отрыв рассчитывается исходя из площади соприкосновения поверхности магнита с поверхностью стального листа. 

Рассмотрим наглядный пример: два магнита, первый 25*20 мм, второй 30*10 мм, оба имеют одинаковый класс N35. Масса магнита 25*20 мм составляет 76,09 грамм, масса магнита 30*10 мм составляет 54,79 грамм, то есть, если бы мы рассчитывали силу на отрыв исходя только из массы магнита, то магнит 25*20 мм должен быть сильнее магнита 30*10 мм примерно на 38% процентов. Однако если учесть площадь соприкосновения магнита со стальным листом (25 мм против 30 мм), то сила на отрыв даст нам следующие показатели: у магнита 25*20 мм — 20,65 кг/с, у магнита 30*10 мм — 17,87 кг/с. То есть магнит 25*20 мм сильнее магнита 30*10 мм всего на 16%! Таким образом, разница в массе магнитов была компенсирована площадью соприкосновения. Делаем вывод: площадь соприкосновения магнита со стальным листом имеет не меньшее значение, чем масса или класс магнита.

Итог: сила на отрыв — сложная система

Подведем итог. Сила на отрыв магнита — это очень сложная, в какой-то мере тонкая система, составленная из множества приложенных сил и зависящая от мелочей. И очень сложно дать универсальный ответ, который на 100% будет соответствовать истине в различных вариантах применения. Поэтому для расчета силы на отрыв, предлагаем воспользоваться помощью наших менеджеров. От вас — детали сиcтемы, в которую помещен магнит, от нас — точный расчет.

Если же Вам достаточно теоретических расчетов, то каждая карточка магнита имеет информацию о массе и силе на отрыв. Удачных покупок!

Читайте также:

Характеристики неодимовых магнитов

Что значит «класс» магнита?

Правила работы с магнитами

Что такое аксиальная намагниченность?

намагничивание, притяжение, особенности магнитного поля

Не многие знают, но до того, как была открыта сила неодимового магнита, ученые пытались использовать магнитные свойства самых различных металлов.

Немного истории

Первую серьезной попыткой «приручить» электромагнитную энергию сделали ученые в начале прошлого века, начав использовать сталь, полезные свойства которой, были едва-едва заметны.

Следующим прорывом на этом направлении считается алюминий-никель-кобальтовый сплав. Он в несколько раз превосходил по своей эффективности сталь, однако если сравнивать с AlNiCo магниты неодимовые, усилие на отрыв в последнем случае в 10 раз выше.

К 50-му году происходит очередная отраслевая революция – появляются ферриты, которые примерно в полтора раза были мощнее предыдущего поколения магнетиков. Но главное их достоинство не в этом, а в стоимости. Низкая цена ферритов позволила применять детали из них повсеместно, что дало невиданный толчок развитию электронной промышленности, медицине и многим другим сферам. И именно дешевизна позволила сплаву «дожить» до наших дней, и по некоторым направлениям потеснить более сильные неодимовые магниты.

Последующие годы инженеры экспериментировали с магнитными свойствами разных материалов, включая самарий-кобальтовый сплав и даже платину. Но из-за высокой стоимости подобные материалы не продвинулись дальше научных лабораторий. Сегодня они если и используются, то достаточно редко, например, в особо агрессивных средах.

Неодимовые магниты – сила сцепления и другие параметры

Следующий реальный прорыв стал возможен, благодаря открытию полезных свойств неодима. Залежи этого редкоземельного элемента присутствуют на территории всего нескольких стран, включая Китай, Австралию, Канаду и Россию. Кроме того, процент металла в общей массе горных пород очень мал, что обусловило его высокую стоимость. За один килограмм чистого вещества на мировом рынке платят около 100 долларов.

Путем соединения редкоземельного элемента с железом и бором ученым удалось создать неодимовый магнит, магнитное поле которого, было мощнее в несколько раз, чем у ферритовых аналогов и в десятки раз – чем у самых первых магнитных устройств из стали. На сегодняшний день, нет материала, который мог бы по силе сцепления сравниться с такого рода сплавом. Кроме того, он имел еще одно важнейшее преимущество – беспрецедентно высокую устойчивость к размагничиванию, ослабевая за 100 лет чуть больше чем на 10 %.

Удивительно, но, несмотря на впечатляющие параметры, сильный магнит неодимовый стоил сравнительно недорого, что быстро оценили промышленники. Где это возможно, они стали заменять неодимом предыдущие поколения магнетиков, тем самым повышая эффективность оборудования.

Есть у такого рода магнитных сплавов и свои недостатки. Это, прежде всего, сравнительно низкая термоустойчивость, хрупкость и серьезная подверженность коррозии.

В большинстве случаев магнитное поле неодимового магнит сохраняется лишь при температуре не выше +80 ^оС, но с другой стороны удалось разработать марки сплавов, которые сегодня уже могут эксплуатировать и при +200 ^оС. То же самое касается и прочностных характеристик. Их удалось повысить, во-первых, за счет добавления полимерных примесей, придающих эластичность материалу, а во-вторых, благодаря защитным покрытиям, оберегающих от сколов и агрессивных сред. Все средства не повлияли на поле неодимового магнита, но существенно продлили срок эксплуатации каждого изделия.

Марки продукции из неодима

Магниты NdFeB подразделяются на несколько категорий по:

• Массогабаритным характеристикам;
• Свойствам сплава;
• Температуре эксплуатации;
• Форме;
• Вектору намагниченности;
• Другим параметрам.

По нескольку слов скажем об отличительных чертах устройств в каждой категории.

Массивность – важнейшее качество, определяющее то, насколько эффективными будут неодимовые магниты, магнит, сила которого выше, почти всегда будет больше по размеру и весу, и, напротив, маленькие изделия редко показывают впечатляющие возможности. В качестве примера можно рассмотреть несколько устройств из каталога на сайте p-magnit.ru. Популярный диск 50х30 весит 442 грамма и обладает усилием на отрыв 116 кг. В то же время, схожая по пропорциям шайба 5х3, при весе 0. 4 грамма имеет силу сцепление всего полкилограмма, хотя для такой малютки это впечатляющий показатель.

Марка сплава – второй фактор, влияющий на то, какими мощными будут неодимовые магниты (сила притяжения). По своим электромагнитным параметрам сплавы подразделяются на несколько категорий и обозначаются цифрами от 35 до 52. Выше число – больше эффективность изделия, но и, соответственно, выше стоимость. Основная масса продукции «Полюс-Магнит» производится из сплава N-42. Как по своим энергетическим показателям, так и по цене, это средний неодимовый магнит, сила сцепления которого вполне приемлема, для использования в бытовых условиях.

Как Вы могли заметить чуть выше, марки нашей продукции обозначаются не только цифрами, но и буквами. В частности, литера «N» указывает на то, что та или иная деталь может эксплуатироваться при температуре до +80 ^оС, соответственно, «М» – до +100 ^оС, «Н» — 120 ^оС, и так далее. Самым термоустойчивым считается класс EH, он предполагает, что намагничивание неодимового магнита не теряется и при двухстах градусах.

Несколько слов скажем о форме товаров. Сегодня предприятиями выпускаются магнитные тралы, кольца, диски, прямоугольники, пруты, разного рода крепления. Кроме того, на рынке можно найти устройства для поисковиков, а также неокубы. Наконец, некоторые компании предлагают услугу по созданию изделий на заказ. То есть Вы можете предоставить чертеж, и завод изготовит по нему неодимовый магнит, сцепления которого будет достаточно для решения Ваших задач.

Стандартным изделиям из неодима придается один из трех типов намагниченности: аксиальный, радиальный или аксиальный. Это означает, что, например, ваша шайба из редкоземельного сплава будет притягивать предметы верхней, нижней плоскостью или выпуклой боковой поверхностью. Радиальный тип намагниченности чаще встречается в кольцах, у которых их внешняя окружность имеет позитивный заряд, а внутренняя – негативный. Выбирая неодимовый магнит усиленный, также обращайте внимание на этот фактор.

В нашем сайте p-magnit.ru присутствует разнообразная продукция. Вы можете подобрать, как необходимую форму или размер, так и другие параметры товара.

Определение силы сцепления магнитов

Сила сцепления, указанная в нашем магазине, была определена опытным путем и может быть достигнута в идеальных условиях.
Измерение с помощью неправильных устройств может привести к созданию и продвижению слишком высоких сил сцепления.
Клиенты часто спрашивают нас, почему тот или иной неодимовый магнит от конкурента имеет силу сцепления, например, 400 кг, а наш магнит того же размера намного «слабее».
Ну, некоторые конкуренты просто неправильно измеряют силу сцепления (см. ниже).
Мы более чем счастливы изложить нашу процедуру.

Содержание

Процедура измерения силы сцепления на супермагнетике

Процедура определения силы сцепления зависит от магнита.
Для вращательно-симметричных магнитов мы используем компьютерную программу для расчета силы сцепления.
Эта программа также является основой для нашего инструмента Adhesive Force Tool.
Он автоматически вычисляет значение на основе введенных данных.
Для кубических магнитов, блочных магнитов и магнитных систем мы определяем силу сцепления с помощью прибора для измерения силы сцепления, и с 2020 года у нас есть профессиональное устройство для измерения силы сцепления.
Раньше мы измеряли силу сцепления с помощью устройства собственной разработки.
Подробнее об этом вы можете прочитать ниже.

С помощью устройства для измерения силы сцепления мы измеряем силу сцепления четыре-пять раз.
Затем мы рассчитываем среднюю стоимость, которую мы указываем для соответствующего продукта в интернет-магазине.
Таким образом, вы можете быть уверены, что указанная нами сила сцепления действительно может быть достигнута в идеальных условиях.
Прочтите наш FAQ «Насколько сильны эти магниты?» выяснить, что представляют собой идеальные условия.

Измерения с помощью нашего профессионального оборудования

Подготовка
К магнитам, имеющим резьбовое гнездо или внутреннюю резьбу, присоединяем подходящие крючки и с их помощью подвешиваем магнит с помощью прочного шнура (на фото показан зеленым).
Для измерения других магнитов приклеиваем к магниту небольшой деревянный брусок и вкручиваем в него крючок.
Вместо дерева мы могли бы также использовать алюминий или другой немагнитный материал.
Важно, чтобы клей не разрушался при малейшем сопротивлении или усилии.

Процесс измерения
1.
Прикрепляем магнит к стальной пластине толщиной 2 см в нижней части устройства для измерения силы сцепления таким образом, чтобы небольшой деревянный брусок или крючок на магните был направлен вверх.

2.
Крючок в деревянном бруске или на магните затем соединяется с помощью шнура с механизмом на устройстве.

3.
На станке задаем скорость, с которой магнит должен отрываться от стальной пластины.
В процессе измерения стальная пластина движется вниз, что вызывает увеличение напряжения.

4.После того, как мы выполнили необходимые калибровки, прибор вступает во владение нажатием кнопки.

5.
Мы повторяем процесс измерения несколько раз с той же скоростью, но каждый раз позиционируем магнит немного по-разному, чтобы учесть разные возможности.

6.
После того, как процесс был повторен четыре-пять раз, мы вычисляем среднее значение результатов.
Именно это значение мы можем с чистой совестью гарантировать для соответствующего магнита.

Измерения с помощью разработанного нами устройства для измерения силы адгезии

Прежде чем мы остановились на описанном выше оборудовании, мы определили силу сцепления с помощью разработанного нами прибора для измерения силы сцепления.
Процесс измерения был аналогичен сегодняшнему.

Чтобы определить силу сцепления наших неодимовых магнитов,
сначала мы рассчитали силу сцепления с помощью компьютерной программы.
Затем мы подготовили магниты для устройства, используя также деревянные бруски и крючки.
Однако на этой машине притягивание магнитов осуществлялось не автоматически, а вручную с помощью автомобильного домкрата, установленного сбоку.

Подготовка
Мы приклеили небольшой деревянный брусок к каждому измеряемому магниту, а затем ввинтили в него крючок.
Вместо дерева мы могли бы также использовать алюминий или другой немагнитный материал.

Процесс измерения
1.
Мы прикрепили магнит к стальной пластине толщиной 2 см в нижней части устройства для измерения силы сцепления с небольшим деревянным бруском, направленным вверх.

2.
Мы использовали карабин, чтобы соединить крюк машины с крючком в деревянном блоке.

3.
Затем мы использовали автомобильный домкрат, установленный сбоку, чтобы тянуть, пока магнит не отделился от пластины.
Встроенная цифровая шкала остановилась, когда была достигнута максимальная сила сцепления.

Видео измерения

Мы сняли на видео измерение силы сцепления крюкового магнита.
Последовательность здесь описать проще, чем выше, потому что крючок на машине напрямую прикреплен к крючку магнита горшка.
Это устраняет необходимость приклеивания деревянного бруска.
На видео вы можете услышать щелчок, когда магнит крюка отделяется от металла.
Вы можете видеть, что разделение происходит на 0:33/34.
Даже после того, как он был отсоединен, магнит все еще находится так близко к стальной пластине, что вам нужно очень внимательно присматриваться.

Из-за ваших текущих настроек файлов cookie вы не можете запустить видео. При согласии с заявлением о конфиденциальности данных вы можете просматривать этот контент.

Я согласен с тем, что внешний контент будет отображаться для меня. Это позволяет передавать личные данные на сторонние платформы. Узнайте больше в нашем Положении о конфиденциальности данных.

Неправильные измерения со сталью

Другие производители часто прикрепляют к верхней части магнита кусок металла.
Металл на противоположной стороне значительно увеличивает силу сцепления магнита.
Эта процедура фактически измеряет силу сцепления магнитной системы (магнит между двумя стальными пластинами).
Этот тип измерения не соответствует стандартизированному и точно определенному методу измерения силы сцепления (см. документ ниже).

Такие технически неправильно выполненные измерительные усилия приводят к предполагаемой силе сцепления 400 кг для неодимового магнита 50 х 50 25 мм (сопоставимо с нашим МАГНИТОМ СМЕРТИ), что просто невозможно.
Магнит такого размера не может достичь такой высокой адгезионной силы даже при самом сильном намагничивании N52.

В конце концов, эти продавцы обманывают своих клиентов.
Наши силы сцепления могут показаться не такими впечатляющими, как у наших конкурентов, но на самом деле их можно достичь в реальности.

Заключение

Магниты одинаковой формы, размера и качества обладают одинаковой силой сцепления.
Таким образом, блочный магнит размером 50 x 50 x 25 мм качества N42 имеет силу сцепления ок.
100 кг — вне зависимости от вендора.

Факторы, влияющие на силу сцепления магнитов

В качестве ориентира мы добавляем приблизительную силу сцепления в граммах или килограммах к описанию наших магнитов.
Мы сами измеряем силу сцепления наших магнитов, и вы можете узнать больше о нашем методе в разделе часто задаваемых вопросов об измерении силы сцепления.
Указанный показатель всегда является теоретическим максимальным значением, которое может быть получено только в идеальных условиях.
Фактическая сила сцепления зависит от факторов, упомянутых ниже.

Содержание

Расстояние между магнитом и клейкой поверхностью

Схема сцепления изделия S-10-05-N

Если нет прямого контакта между магнитом и объектом, сила сцепления быстро уменьшается с увеличением расстояния.
Даже небольшой зазор в полмиллиметра может снизить силу сцепления вдвое.
Тонкий слой краски на объекте также будет способствовать снижению адгезионной силы.

С помощью нашего инструмента для определения силы сцепления вы можете определить силу сцепления на различных расстояниях.

Перейти к инструменту для приклеивания

Направление силы

Теоретическое значение силы сцепления справедливо, если нагрузка, приложенная к магниту, действует перпендикулярно контактной поверхности.
Из-за силы смещения, также называемой силой сдвига, требуется значительно более высокая сила сцепления со стеной, чтобы магнит мог удерживать тот же вес.
Это связано с тем, что в направлении смещения сила сцепления снижается прибл.
15–20 % от теоретической силы сцепления.
Таким образом, если вы хотите прикрепить к стене с помощью магнита груз массой 1 кг, вам потребуется не менее 6 кг силы магнитного сцепления.
Состояние двух контактных поверхностей также играет роль, так как оно может еще больше снизить силу сцепления.
Несмотря на то, что добавление резины или каучука к магниту увеличивает расстояние магнита до контактной поверхности, это также защищает магнит от соскальзывания со стены.
Дополнительную информацию по этой теме можно найти в разделе часто задаваемых вопросов о поперечной силе.

Кстати: Если вы хотите узнать силу сцепления в ньютонах, умножьте нашу спецификацию в кг на 9,81.
Масса 1 кг равна весу 9,81 ньютона.

Материал аналога

Теоретическое значение силы сцепления справедливо, если ответная часть магнита состоит из чистого мягкого железа.
Для конструкционной стали S235 это значение необходимо уменьшить примерно на 5 %, для E360 – прибл.
30 %.
Как правило, все ферромагнитные материалы могут использоваться в качестве адгезионной поверхности для магнитов.
Кроме того, два магнита также могут быть объединены и будут притягиваться друг к другу.
Такие материалы, как медь, цинк или алюминий, не являются ферромагнитными и поэтому не подходят в качестве поверхности для магнитов.
Вы можете найти дополнительную информацию в разделе часто задаваемых вопросов о ферромагнитных материалах.

Чем ровнее поверхность ответной части, тем больше сила сцепления.
Если поверхность шероховатая, следует ожидать значительного снижения силы сцепления, поскольку между магнитом и его аналогом будут образовываться воздушные карманы.
Это, в свою очередь, уменьшает доступную площадь контакта магнита с ответной частью.
В зависимости от свойств материала ответной части шероховатость может проявляться в виде слоя краски на ответной части, ржавчины или грязи.
По этой причине вам необходимо убедиться, что поверхность вашего магнитного аналога чистая.

Толщина ответной части

Аналог не должен быть слишком тонким, иначе он достигнет магнитного насыщения и часть магнитного поля останется бесполезной.
Как правило, вы никогда не должны полагаться на наши указания относительно силы сцепления для конкретного применения, а сначала должны провести собственные испытания.
Мы измеряем силу сцепления наших продуктов с помощью стального листа толщиной 2 см.
Чем тоньше ответная часть, тем меньше сила сцепления.

Температура

Максимальная рабочая температура большинства наших магнитов составляет 80 °C.
Более высокие рабочие температуры могут разрушить магнитное поле.
Совет: Вы можете найти максимальную рабочую температуру наших продуктов в технических характеристиках под описанием продукта.

Качество материала и направление намагничивания

Не только размер, но и прочность материала магнита играет важную роль в уровне силы сцепления, достигаемой магнитом.
Вы можете узнать больше об этой теме в нашем разделе часто задаваемых вопросов о таких материалах, как N42, N45, N50.
В зависимости от применения также важно направление намагничивания.
Он определяет путь силовых линий в магнитном поле.
Дополнительную информацию о направлении намагничивания вы можете найти в нашем разделе часто задаваемых вопросов.

Количество используемых магнитов

Конечно, вы можете увеличить силу магнитного сцепления, используя несколько магнитов.
То, что один магнит не может сделать сам по себе, возможно, могут сделать два магнита рядом друг с другом.
Складывание плоских дисковых магнитов также увеличивает силу сцепления до тех пор, пока стопка не достигнет высоты, равной половине диаметра одиночного дискового магнита.
Вы можете узнать больше об этом в нашем FAQ о магнитах для штабелирования.

Магнитное притяжение против отталкивания

Все магниты имеют северный и южный полюса.
Два магнита всегда притягиваются друг к другу соответственно противоположным полюсом.