Технология спекания неодимовых сплавов, разработанная в результате длительных изысканий и экспериментов, позволяет создавать мощные магниты, использующиеся в самых разных сферах. Добиться высокой силы сцепления было непросто, но разработчики сделали все возможное, чтобы подарить миру столь мощный сплав. Сила неодимового магнита настолько высока, что отыскать для нее конкурентов просто невозможно. Следует отметить, что это рекордный показатель, превысить который пока не удавалось никому. Существующие традиционные сплавы проиграли эту гонку – мощность неодимового магнита и его безопасность в эксплуатации остались для них недостижимыми параметрами.
Как рассчитать силу магнита?
Измерить показатели силы сцепления специальными приборами невозможно, так как таким образом удастся замерить лишь одно магнитное поле, поэтому производители проводят лабораторные исследования с помощью одного из двух способов:
- Устанавливают супермагнит между двумя толстыми стальными пластинами и делают замеры статического усилия на разрыв.
- Определяют усилие на отрыв одного из полюсов магнита, поместив его на металлическую поверхность толщиной 2 см под углом 90 градусов.
Основные факторы, влияющие на расчеты
В характеристиках неодимовых изделий нашего интернет-магазина магнитов Poland-magnit отмечены показатели силы сцепления, которая дает представление об эксплуатационных возможностях каждого польского магнита, но не является системной единицей. Следует отметить, что для точного определения мощности нео-магнитов следует учитывать множество факторов:
Разберем подробнее на примерах.
Мощность магнитного помощника прямо пропорциональна весу, т.е. усилий, чтобы оторвать магнит от плоскости потребуется тем больше, чем больше будет его вес. При этом обратите внимание, что единицы измерения данной силы килограмм/сила, а не килограммы.
Площадь соприкосновения
Мощность неодимового магнита должна рассчитываться с учетом его размера и формы. Разберем на примере: возьмем два изделия одного класса N35 с параметрами 25*20 мм и весом 76,09 гр, 30*10 мм и весом 54,79 гр. Учитывая только массы супермагнитов, сравним их мощности: 76,09/54,79=1,38. Следовательно, приблизительно на 38% неодим 25*20 сильнее 30*10.
Теперь попробуем сравнить силы на отрыв с учетом площади соприкосновения с поверхностью: магнит 25*20 имеет показатель 20,65 кг/с, а 30*10 – 17,87 кг/с. Найдем частное этих значений 20,65/17,87=1,155. Т.е. супермагнит 25*20 сильнее 30*10 почти на 16%. Значит, достаточно большая разница в массе компенсируется площадью соприкосновения с плоскостью. Следовательно, форма и размер неодимового магнита имеют при расчете мощности не меньшее значение, чем его вес и класс.
Каталог нашего интернет магазина содержит магниты из Польши класса N42, имеющие различные параметры и обладающие высокими эффективностью, надежностью и качеством.
Физические характеристики или класс нео-магнита
При расчете силы отрыва необходимо также учитывать класс супермагнита, который указывает на магнитную энергию. Чем больше значение энергии, тем большее усилие потребуется, чтобы оторвать неодим от плоскости. Заметим, что изделия разных классов с одинаковыми линейными характеристиками обладают отличными друг от друга мощностями. Так, например, два магнитных помощника классов N35 и N45 с одинаковыми параметрами 30*10 мм, обладают силами на отрыв от поверхности 17,87 кг/с и 22,92 кг/с, соответственно, а их разница составляет приблизительно 28% (22,92/17,87=1,28).
Тангенциальная составляющая
Заметьте, под «сила на отрыв» подразумевается максимальное усилие (направлено перпендикулярно к нео-магниту), которое требуется для отрыва неодима от идеально ровной поверхности. Если изменить угол наклона и попробовать рассоединить супермагнит с поверхностью, то необходимо приложить меньшее усилие, поскольку в формуле для нахождения значения силы появится тангенциальная составляющая, зависящая от косинуса угла приложенной силы.
Сила мощных магнитов — примеры
Неодимовые супер магниты действительно внушают уважение. Сталкиваясь в первый раз с их силой, люди выражают восхищение и удивление. Для того чтобы убедиться в их возможностях, необходимо взять в руки небольшой неодимовый магнитик, закрепить его на гладкой и чистой металлической поверхности, после чего попробовать его оторвать. Если для этих целей выбрать дисковый магнит 5х3 мм, то для его отрыва придется приложить усилие 0,5 кг. Небольшие магнитики часто встречаются в магнитных бейджах, надежно удерживающихся на предметах одежды, не повреждая волокна. Оторвать дисковый магнит 45х15 мм от той же поверхности будет значительно тяжелее, так как сила сцепления в данном случае составит 65 кг. Наибольшей силой обладают магнитные диски габаритами 70х50 мм – это одни из крупнейших дискообразных неодимовых магнитов.
Сила магнитного поля постоянного магнита
Для пользователей магнитов, как подтвердить класс и магнитные свойства, все еще остается проблемой. Большинство пользователей не могут самостоятельно получить значение основных магнитных параметров. В этом случае наилучшим решением является относительное измерение магнитных свойств. Относительное измерение магнитных свойств включает в себя напряженность магнитного поля, магнитный поток и магнитный момент. Для испытаний магнитного потока и магнитного момента в разных спецификациях требуется различная испытательная катушка, и именно по этой причине сила магнитного поля является самым популярным методом тестирования среди относительных измерений.
Уход за поисковым магнитом
Чтобы пользоваться поисковым магнитом долго, важно правильно за ним ухаживать. Особых требований к обработке покрытия нет, но нужно ее протирать сухой тряпочкой и очищать от мелких налипших металлических частичек.
Магнит довольно надежный инструмент, срок его службы зависит от особенностей эксплуатации. За десятилетие он теряет не более 1% мощности.
Запрещено прибор ударять и нагревать. Под воздействием температуры свыше 80 °С он потеряет свои магнитные свойства и превратится в бесполезный кусок металла.
Важно! Конструкция негативно сказывается на работе электроники, радиус поражения зависит от мощности. При поиске артефактов следует держать смартфоны и ноутбуки на безопасном расстоянии, а хранить поисковые магниты лучше в специальных сумках (подробней ниже).
Размагничивание поисковых магнитов
Даже самые мощные магниты теряют свои свойства с течением времени. Ферритовые изделия прослужат несколько десятилетий, а вот неодимовые – 200-300 лет.
Причины непроизвольного размагничивания:
- Высокая температура. При нагреве свыше 80 ⁰C магнит полностью утратит свою силу притяжения. Лишь некоторые модели обладают повышенной устойчивостью к температурным изменениям и выдерживают до 200 ⁰C.
- Сильные удары. Механические воздействия на магнит (удар, падение с высоты) лишают его своей ценности.
- Ошибки при резке и сверлении. Сильное давление при обработке магнита болгаркой может привести к потере характеристик.
- Воздействие внешних факторов. При попадании в магнитное поле с индукцией около 3-4 Тесла можно размагнитить магнит.
Вернуть утерянные свойства получится только в условиях широкомасштабного производства с помощью промышленной намагничивающей установки.
Как рассчитать напряженность магнитного поля магнита?
Для простого магнита формы мы можем рассчитать его приблизительную напряженность магнитного поля по закону Био-Савара.
Для формы цилиндра:
Где Br – остаточная индукция магнита; X – воздушный зазор между испытательной точкой и поверхностью магнита.
Для формы блока:
Где Br – остаточная индукция магнита; X – воздушный зазор между испытательной точкой и поверхностью магнита.
Для формы кольца:
Где Br – остаточная индукция магнита; X – воздушный зазор между испытательной точкой и поверхностью магнита.
Согласно вышеприведенному уравнению, значение напряженности магнитного поля зависит от степени, размера и места измерения магнита. Следует отметить, что измеренное значение напряженности магнитного поля магнита, покрытого никелем, будет ниже, чем значение моделирования Биота-Савара из-за эффекта экранирования от ферромагнетизма. Покрытие никелем.
Для многополюсной намагниченности и сложных условий дизайнер будет изучать его прочность и распределение магнитного поля с помощью программного обеспечения для анализа конечных элементов (FEA или FEM), а затем точно оценить состояние намагниченности и распределение потока всей системы магнитных цепей. Анализ конечных элементов является мощным инструментом на этапе разработки продукта с магнитом.
Диамагнетик???
Иногда ошибочно думают, что таким изолятором магнитного поля может служить диамагнетик
. Но это не верно. Диамагнетик действительно ослабляет магнитное поле. Но он ослабляет магнитное поле только в толще самого диамагнетика, внутри диамагнетика. Из-за этого многие ошибочно думают, что если один или оба магнита замуровать в куске диамагнетика, то, якобы, их притяжение или их отталкивание ослабеет.
Но это не является решением проблемы. Во-первых, силовые линии одного магнита всё равно будут достигать другого магнита, то есть магнитное поле только уменьшается в толще диамагнетика, но не исчезает совсем. Во-вторых, если магниты замурованы в толще диамагнетика, то мы не можем их двигать и поворачивать относительно друг друга.
А если сделать из диамагнетика просто плоский экран, то этот экран будет пропускать сквозь себя магнитное поле. Причем, за этим экраном магнитное поле будет точно такое же, как если бы этого диамагнитного экрана не было бы вообще.
Это говорит о том, что даже замурованные в диамагнетик магниты не испытают на себе ослабления магнитного поля друг друга. В самом деле, ведь там, где находится замурованный магнит, прямо в объеме этого магнита диамагнетик попросту отсутствует. А раз там, где находится замурованный магнит, отсутствует диамагнетик, то значит, оба замурованных магнита на самом деле взаимодействуют друг с другом точно также, как если бы они не были замурованы в диамагнетике. Диамагнетик вокруг этих магнитов также бесполезен, как и плоский диамагнитный экран между магнитами.
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.
Особенности транспортировки и хранения
Во время использования поисковых магнитов, нужно соблюдать несколько рекомендаций относительно транспортировки и хранения:
- Держать агрегат нужно в специальной немагнитной таре. Отлично подойдет деревянный ящик или в специальная сумка с экранированием.
- Переносить конструкцию следует очень аккуратно, держа дистанцию в несколько метров от электрооборудования и техники. Сильное магнитное поле навредит гаджетам и компьютерным устройствам.
Сумки для магнитов
Сумки для поисковых магнитов с экранированием – незаменимый аксессуар любого кладоискателя. Выполнена она из износостойкого материала с вшитыми стальными пластинами для изоляции магнитного поля. Человек сможет перенести агрегат, не рискуя случайно примагнитить его в неподходящем месте.
Сумка довольно прочная и отлично защищает магнит от внешних повреждений, упрощая транспортировку.
