Magnesy neodymowe w obudowie

Magnesy neodymowe w obudowie, nazywane też uchwytami magnetycznymi neodymowymi albo magnesami obudowanymi, to gotowe zespoły: magnes NdFeB osadzony w metalowym korpusie. Magnes w obudowie jest chroniony przed uderzeniem i wyszczerbieniem, a stalowy korpus prowadzi strumień na powierzchnię roboczą. Taki uchwyt magnetyczny służy przede wszystkim do mocowania do stali przy bezpośrednim kontakcie albo bardzo małej szczelinie.

Uchwyt magnetyczny a magnes bez obudowy

Uchwyt magnetyczny jest kompletnym elementem przeznaczonym do połączenia z konstrukcją. W zależności od wykonania magnesy neodymowe w obudowie mogą mieć gwint wewnętrzny, gwintowaną tuleję, gwint zewnętrzny albo centralny otwór montażowy. Magnes bez obudowy jest natomiast pojedynczym elementem magnetycznym, który dopiero należy osadzić w zaprojektowanym zespole.

W typowym uchwycie stalowy korpus tworzy dla części strumienia magnetycznego drogę o małej reluktancji. Dzięki odpowiedniej geometrii obudowy pole może zostać skoncentrowane w rejonie powierzchni roboczej. Nie oznacza to jednak, że zmieniają się podstawowe właściwości samego magnesu, takie jak remanencja czy koercja. Zmienia się sposób wykorzystania wytwarzanego przez niego strumienia.

Po przyłożeniu uchwytu do stalowej powierzchni powstaje obwód magnetyczny obejmujący magnes, obudowę i przyciągany element. Takie rozwiązanie jest przeznaczone przede wszystkim do mocowania do elementów ferromagnetycznych, szczególnie wtedy, gdy powierzchnie mogą przylegać do siebie z niewielką szczeliną.

Dlaczego szczelina ma znaczenie?

Szczelina powietrzna wnosi do obwodu znacznie większą reluktancję niż porównywalny odcinek stali. Dlatego nawet cienka warstwa farby, rdza, folia, zabrudzenie, chropowatość, nierówność powierzchni lub mechaniczny dystans mogą zwiększyć reluktancję obwodu magnetycznego i zmniejszyć siłę przyciągania magnesu w obudowie.

Z tego powodu uchwytu magnetycznego nie należy oceniać wyłącznie na podstawie jego średnicy ani gatunku materiału magnetycznego. W konkretnym zastosowaniu znaczenie mają także rzeczywista szczelina, grubość i kształt stalowego elementu oraz jakość przylegania powierzchni.

Stalowa zwora powinna mieć wystarczającą grubość i powierzchnię, aby skutecznie przewodzić strumień magnetyczny. Różne gatunki stali i żeliwa mają odmienne właściwości magnetyczne, dlatego parametry katalogowe należy odnosić do warunków, w których zostały określone.

Przy podwyższonej temperaturze o ryzyku nieodwracalnego rozmagnesowania NdFeB decydują zarówno właściwości danego gatunku, jak i punkt pracy w konkretnym obwodzie magnetycznym. Skuteczne domknięcie strumienia przez stalową zworę zwiększa współczynnik permeancji układu i może ograniczać nieodwracalne straty namagnesowania.

Siła odrywania a rzeczywista nośność

Siła odrywania jest wielkością fizyczną wyrażaną w niutonach i określaną w ustalonych warunkach pomiarowych. W opisach handlowych spotyka się również podawany w kilogramach umowny „udźwig katalogowy”, którego nie należy utożsamiać z dopuszczalną masą możliwą do bezpiecznego zawieszenia w dowolnych warunkach.

Największą siłę odrywania uchwyty magnetyczne neodymowe uzyskują zwykle przy prostopadłym odrywaniu od odpowiednio grubej, płaskiej i czystej stalowej zwory, przy możliwie małej szczelinie.

Inaczej zachowuje się uchwyt zamocowany na pionowej ścianie, gdy obciążenie próbuje przesunąć go w dół. W takim układzie o odporności na przesunięcie decydują również tarcie, stan powierzchni, kierunek obciążenia i sposób jego przyłożenia.

Przy zastosowaniach konstrukcyjnych należy więc oceniać cały układ: uchwyt, zworę, element montażowy, kierunek działania siły oraz wymagany współczynnik bezpieczeństwa.

Funkcja mechaniczna obudowy

Spiekane magnesy neodymowe są twarde, ale kruche. Uderzenie magnesu o stal albo miejscowy nacisk może doprowadzić do jego wyszczerbienia lub pęknięcia. Obudowa ogranicza narażenie magnesu na uszkodzenia i pozwala zastosować standardowe elementy konstrukcyjne, takie jak gwinty, tuleje, trzpienie i otwory montażowe.

Wybór magnesu obudowanego powinien wynikać przede wszystkim z geometrii całego połączenia. Należy uwzględnić położenie powierzchni roboczej, dostępną przestrzeń za uchwytem, sposób montażu, kierunek obciążenia oraz możliwość późniejszego demontażu.

Kiedy wybrać uchwyt, a kiedy magnes bez obudowy?

Uchwyt w obudowie jest właściwym wyborem, gdy potrzebne są mocowanie do stali, powtarzalny montaż oraz gotowy mechaniczny interfejs połączeniowy.

Magnesy neodymowe bez obudowy mogą być korzystniejsze w indywidualnie projektowanym zespole, w którym położenie magnesu, kierunek magnesowania i cały obwód magnetyczny są częścią projektu.

Dobór magnesu w obudowie powinien zaczynać się od geometrii obwodu magnetycznego, wymaganej szczeliny i sposobu przenoszenia obciążenia, a nie od samej deklarowanej siły przyciągania.