Was „Nennzugkraft“ tatsächlich bedeutet
Die Angabe in einem Magnetangebot ist meist die Zugkraft, gemessen senkrecht zu einer dicken, ebenen, geschliffenen Stahlplatte ohne Luftspalt. Ihr Projekt sieht fast nie so aus. Eine 1 mm dicke Schicht Kunststoff zwischen Magnet und Stahl, ein dünnes Blech aus lackiertem Stahl statt einer dicken Platte oder eine Last, die seitlich abgleitet, statt gerade abgezogen zu werden: Jeder dieser Punkte verringert die Haltekraft, oft drastisch.
Seitliche Belastung ist bei alltäglichen Projekten am wichtigsten. Eine magnetische Werkzeugleiste an der Wand trägt Werkzeuge auf Scherung, und der Widerstand gegen Verrutschen hängt vor allem von der Reibung zwischen den Flächen ab. Hersteller geben häufig an, dass die Haltekraft bei Scherung nur ein Bruchteil der Nennzugkraft beträgt, oft etwa ein Fünftel bis ein Viertel auf blankem Stahl. Gummierte Topfmagnete gibt es gerade deshalb, weil sie die Reibung erhöhen.
Qualitäten, Wärme und warum Ihr Magnet schwächer geworden ist
Neodym-Eisen-Bor-Magnete wurden 1984 vorgestellt. Sie wurden parallel bei General Motors und bei Sumitomo Special Metals entwickelt, wo Masato Sagawa die Arbeiten leitete. Ihre Qualitätsbezeichnungen wie N35, N42 oder N52 beziehen sich auf das maximale Energieprodukt in Megagauß-Oersted. Höhere Qualitäten sind bei gleicher Größe stärker, doch sie sind nicht der einzige Hebel: Ein etwas größerer N35-Magnet kann einen kleineren N52 übertreffen.
Wärme ist der stille Ausfallgrund. Standard-N-Magnete sind typischerweise für etwa 80 °C ausgelegt. Kleben Sie einen solchen Magneten in ein Teil, das nahe einem beheizten Druckbett, einem Heizkörper oder einer Lötstation liegt, kann er dauerhaft an Stärke verlieren. Qualitäten mit Zusatzbezeichnung (M, H, SH und höher) vertragen höhere Temperaturen. Wenn ein Projekt in Wärmenähe betrieben wird, prüfen Sie das Datenblatt und nicht den Titel des Angebots.
Ausrichtung: Magnete als Positionierhilfen
Ein Paar Magnete mit gegenüberliegenden Polen erfüllt zwei Aufgaben gleichzeitig: Es hält und es zentriert. Deckel rutschen an ihre Position, Module rasten auf einer Grundplatte ein, und austauschbare Werkzeugköpfe finden ihre Lage ohne Stifte. Für eine bessere Wiederholgenauigkeit kombinieren Sie Magnete mit einer kinematischen Anordnung, etwa drei Kugeln in drei V-Nuten, eine Idee, die mit James Clerk Maxwell in Verbindung gebracht wird. Die Kugeln positionieren, der Magnet hält nur die Vorspannung.
Minimieren Sie den Spalt. Setzen Sie Magnete bündig zur Oberfläche oder hinter die dünnste Wand, die Sie zuverlässig drucken können. Eine Stahlscheibe als Gegenstück ist günstiger als ein zweiter Magnet und vermeidet Verwechslungen der Polung.
Verwenden Sie Magnetpaare oder Paare aus Magnet und Kegel, damit sich Teile selbst zentrieren. Abwechselnde Polaritäten in einem Muster können eine Verbindung ergeben, die sich nur in einer Richtung schließen lässt.
Das Lösen gelingt am einfachsten durch Abziehen oder Verschieben statt durch gerades Abziehen. Eine Hebelkante oder ein drehbarer Nocken, der den Spalt vergrößert, löst einen starken Magneten mit Fingerkraft.
Halbach-Anordnungen: eine starke Seite
Ordnen Sie Magnete so an, dass sich ihre Magnetisierung Schritt für Schritt entlang einer Reihe dreht und das Feld auf einer Seite verstärkt wird, während es auf der anderen weitgehend aufgehoben wird. John Mallinson beschrieb den einseitigen Effekt 1973; Klaus Halbach entwickelte Anordnungen für Teilchenbeschleuniger am Lawrence Berkeley Laboratory. Bei Bastelprojekten kann eine kleine Anordnung hinter einer Platte vorne fest haften, während sie dahinter schwach bleibt, was in der Nähe von Elektronik praktisch ist. Die Montage ist der schwierige Teil: Die Magnete wehren sich, deshalb verwenden Sie eine gedruckte Schablone und spannen jeden Magneten beim Einsetzen fest.
Beschichtung, Korrosion und Sicherheit
NdFeB korrodiert leicht, daher haben die meisten Magnete eine Nickel-Kupfer-Nickel-Beschichtung. Wird sie durch Einpressen oder mit einer Zange beschädigt, kann Rost entstehen, besonders in Küchen und Bädern. Kleben Sie Magnete in etwas übergroße Aussparungen, statt sie hineinzuzwängen.
Kleine, starke Magnete sind eine ernsthafte Verschluckungsgefahr: Zwei Magnete, die sich durch Darmwände hindurch anziehen, können schwere Verletzungen verursachen. Halten Sie lose Magnete von Kindern und Haustieren fern, kapseln Sie sie in fertigen Bauteilen vollständig ein und halten Sie starke Magnete von Herzschrittmachern und anderen implantierten medizinischen Geräten fern. Große Magnete können die Haut so stark einklemmen, dass Verletzungen entstehen.
Veranschaulichende Maße – keine geprüften Projektmessungen
Unser Prototyp eines Kabelhalters verwendete eine 10 × 3 mm große Scheibe hinter einer 0.6 mm dicken gedruckten Schicht. Das funktionierte für ein Telefonkabel, hätte aber kein Laptop-Netzteil gehalten.
Zu erwartende Fehlerfälle
Magnet springt aus seiner Aussparung
Die Anziehung zu seinem Gegenstück übersteigt den Halt von Klebstoff oder Presssitz. Verwenden Sie eine geschlossene Aussparung (drucken Sie eine Pause ein, legen Sie den Magneten hinein und decken Sie ihn ab) oder eine rückseitige Lippe.
Falsche Polung eingeklebt
Markieren Sie vor der Montage eine Seite jedes Magneten mit einem Stift, anhand eines Referenzmagneten. Das kostet zehn Sekunden und erspart einen Neudruck.
Halt lässt nach einigen Monaten nach
Prüfen Sie auf Hitzeeinwirkung, Korrosion unter abgeplatzter Beschichtung oder Staub im Spalt. Reinigen Sie zuerst die Flächen und ersetzen Sie die Magnete nur, wenn ihre Stärke tatsächlich nachgelassen hat.
Teile rutschen, obwohl sie „halten“ sollten
Die Last wirkt als Scherkraft. Fügen Sie Reibung hinzu (Gummi, eine strukturierte Oberfläche) oder eine mechanische Auflage, die das Gewicht trägt, während der Magnet nur dem Kippen entgegenwirkt.
„Lassen Sie die Geometrie die Last tragen und den Magneten die Absicht liefern.“Werkstattnotizen von Puff Tinker Puzzle