Was ist die Haftkraft bei Magneten?
Die Haftkraft eines Magneten ist ein Maß für die Kraft, die der Magnet auf eine magnet-haftende Fläche ausüben kann. Sie ist somit eine wesentliche Eigenschaft eines Magneten.
Faktoren, welche die Haftkraft von Magneten beeinflussen
• Magnetwerkstoff: Die Haftkraft ist bei Magneten aus Neodym am höchsten.
• Art der Haftkraftverstärkung: Bei Magneten mit Haftkraftverstärkung ist die Haftkraft höher als bei Magneten ohne Haftkraftverstärkung.
• Art der Magnetisierung: Die Haftkraft ist bei Magneten mit axialer Magnetisierung höher als bei Magneten mit radialer Magnetisierung.
• Luftspalt zum Gegenstück: Bei einem größeren Luftspalt ist die Haftkraft geringer.
• Stärke (Dicke) des Gegenstücks: Bei einem dickeren Gegenstück ist die Haftkraft höher.
• Material des Gegenstücks: Die Haftkraft ist bei magnetischen Gegenstücken wie Eisen oder Nickel höher als bei nicht-magnetischen Gegenstücken.
• Oberflächenbeschaffenheit des Gegenstücks: Eine glatte und polierte Oberfläche erhöht die Haftkraft.
• Umgebungstemperatur: Bei höheren Temperaturen ist die Haftkraft geringer.
Berechnung der Haftkraft eines Magneten
Bedingt berechnen kann man die Haftkraft eines Magneten mit speziellen Computerprogrammen, die sich der Finiten Elemente Methode (FEM) bedienen. Solche Rechnungen sind kompliziert und lassen sich nicht einfach für alle Geometrien bedingungslos anwenden.
Messung der Haftkraft eines Magneten
Messen kann man die Haftkraft von Magneten folgendermaßen: man ermittelt die Kraft, die man benötigt, um einen Magneten senkrecht von einer absolut ebenen 10 mm dicken Eisenplatte bei Raumtemperatur abzuziehen. Um den Messwert nicht zu verfälschen ist es wichtig, keine Metallteile zur Befestigung des Magneten zu verwenden. Der Magnet sollte zum Beispiel an eine Holz- oder Kunststoffplatte angeklebt werden.
Haftkraft in Newton oder Kilogramm
Natürlich werden Kräfte in Newton (N) gemessen. Das Newton ist eine abgeleitete Einheit und kann durch die Basiseinheiten dargestellt werden: 1N=1kg x m / s²
In der Praxis hat es sich eingebürgert, die "Stärke" eines Magneten als Gewicht in kg oder g anzugeben. Somit gelten die angegeben Haftkräfte auf der Erde. Für die Umrechnung gilt: 1 kg entspricht einer Kraft von 10 N
Einfluss auf die Haftkraft eines Magneten
Die Haftkraft eines Magneten ist abhängig von folgenden Faktoren:
• Material des Magneten und seiner Magnetisierung (also z.B. Neodym N45)
• Volumen
• Geometrie (insbesondere von den Seitenverhältnissen und der Anordnung des Magneten zum Haftgrund)
Wie kann man die maximale Haftkraft erreichen?
Die berechnete Haftkraft eines Magneten stellt einen bestenfalls nahezu erreichbaren Wert für die Praxis dar. Für den optimalen Halt gibt es folgende Voraussetzungen:
• Polierte und ebene Fläche: Hierzu muss die Oberfläche des Haftgrundes poliert und absolut eben sein, sodass kein Abstand zum Magnet besteht. Gleiches gilt für die Magnetoberfläche.
• Dicke des Haftpartners: Der Haftgrund (z.B. Metallplatte) darf im Vergleich zum Magneten nicht zu dünn sein. Bei einer zu dünnen Platte geht die Magnetisierung der Platte in diesem Fall in die Sättigung.
• Keine Beschichtungen oder Lacke: Beschichtungen der anhaftenden Oberfläche oder Lacke beeinflussen die Haftkraft ebenfalls negativ. Diese bewirken nämlich einen haftkraftverringernden Abstand zwischen Magnet und Haftgrund.
• Senkrechte Kräfte: Die angegebenen Haftkräfte sind für eine senkrecht zur Haftfläche wirkenden Kraft gültig. Hat man, wie es in der Praxis oft vorkommt, zusätzliche Scherkräfte, mindern diese ebenfalls die Haftkraft.
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