Soms doet een magneet niet wat je verwacht. Hij zit bijvoorbeeld zó sterk vast dat je hem nauwelijks los krijgt, of hij glijdt juist naar beneden terwijl de opgegeven houdkracht ruim voldoende leek. Dat verschil heeft meestal te maken met de richting waarin de magneet wordt belast.
Bij magneten spreken we vaak over houdkracht. Daarmee wordt het maximale gewicht bedoeld dat loodrecht aan de magneet kan worden gehangen, onder ideale omstandigheden. Maar let op: er is veel minder kracht nodig om een magneet over het oppervlak te verschuiven. Op een verticale wand is de belastende kracht daarom vaak maar een deel van de normale houdkracht.
In de praktijk ligt de schuifkracht bij veel magnetische toepassingen rond de 15% tot 25% van de opgegeven houdkracht. Als vuistregel kun je bij een gladde neodymium magneet op staal vaak uitgaan van ongeveer 15%. Een magneet met 10 kg houdkracht kan aan een verticale wand dus niet automatisch 10 kg dragen. In veel situaties begint hij al veel eerder te glijden.
Wat is houdkracht?
De houdkracht van een magneet geeft aan hoeveel kracht nodig is om de magneet recht van een metalen oppervlak af te trekken. Dit wordt ook wel de trekkracht genoemd. De opgegeven houdkracht wordt meestal gemeten onder ideale omstandigheden:
- De magneet zit op een vlakke stalen plaat.
- Het staal is voldoende dik.
- Het oppervlak is schoon en glad.
- De magneet maakt volledig contact met het metaal.
- De belasting werkt loodrecht op het contactoppervlak.
Dat laatste punt is belangrijk. De opgegeven houdkracht geldt vooral wanneer je de magneet recht van het staal aftrekt. Denk bijvoorbeeld aan een magneet die aan de onderkant van een stalen balk hangt en waarbij het gewicht recht naar beneden trekt.
Wat is schuifkracht of afschuifkracht?
Schuifkracht, ook wel afschuifkracht genoemd, is de kracht die nodig is om een magneet langs het oppervlak te laten glijden. Dit gebeurt bijvoorbeeld wanneer een magneet op een verticale stalen wand, kast, deur of machine wordt gebruikt.
In dat geval trekt het gewicht de magneet niet recht van het oppervlak af, maar naar beneden langs het metaal. De magneet blijft vaak nog wel tegen het staal aangetrokken, maar kan toch gaan schuiven. Dat komt doordat de maximale belasting parallel aan het oppervlak veel lager is dan de loodrechte houdkracht.
Waarom is schuifkracht lager dan houdkracht?
Om een magneet loodrecht van staal los te trekken, moet je de magnetische aantrekkingskracht direct overwinnen. Dat kost veel kracht. Maar om een magneet zijwaarts over het oppervlak te verschuiven, speelt vooral de wrijving tussen de magneet en het oppervlak een grote rol.
Een gladde vernikkelde neodymium magneet op glad staal heeft relatief weinig grip. De magneet kan dan stevig aan het staal vastzitten, maar toch naar beneden schuiven zodra er gewicht aan hangt.
De schuifkracht hangt onder andere af van:
- de ruwheid van de magneet;
- de ruwheid van het metalen oppervlak;
- de aandrukkracht tussen magneet en metaal;
- het gewicht dat aan de magneet hangt;
- eventuele verf, folie, vuil of coating tussen magneet en staal;
- het type magneet en de afwerking van het contactoppervlak.
Voorbeeld: een magneet met 10 kg houdkracht
Stel dat een magneet een houdkracht heeft van 10 kg. Dat betekent niet dat deze magneet in elke situatie ook 10 kg kan dragen.
Wanneer de magneet loodrecht wordt belast, bijvoorbeeld hangend aan de onderkant van een dikke stalen plaat, kan de magneet veel dichter bij de opgegeven houdkracht komen. Maar gebruik je dezelfde magneet op een verticale wand, dan werkt de belasting parallel aan het oppervlak. De magneet moet dan vooral voorkomen dat het gewicht naar beneden schuift.
Bij een gladde magneet op een glad stalen oppervlak kan de praktische schuifkracht ongeveer 15% van de opgegeven houdkracht zijn. Een magneet met 10 kg houdkracht zou dan in verticale richting ongeveer 1,5 kg kunnen dragen voordat hij begint te schuiven. Dit is een vuistregel; de werkelijke waarde kan per situatie verschillen.
Voorbeeld: een magneethaak aan de muur
Een duidelijk voorbeeld is een magneethaak aan een verticale metalen wand. Als zo’n magneethaak een opgegeven houdkracht van 50 kg heeft, betekent dit niet dat je er aan de wand ook 50 kg aan kunt hangen.
Bij verticale belasting kan de magneet veel eerder gaan glijden. Bij een schuifkracht van ongeveer 15% kom je uit op ongeveer 7,5 kg. Dat is een groot verschil. Daarom is het belangrijk om bij verticale toepassingen altijd rekening te houden met schuifkracht en niet alleen met de opgegeven houdkracht.
Waarom glijdt een magneet aan een wand sneller weg?
Op een wand werkt de zwaartekracht naar beneden. De magneet wordt dus niet recht van het oppervlak afgetrokken, maar langs het oppervlak naar beneden belast. Daardoor moet de magneet niet alleen sterk aantrekken, maar ook genoeg grip hebben om niet te verschuiven.
Als het oppervlak glad is, of als de magneet zelf een gladde coating heeft, is die grip beperkt. De magneet blijft dan wel tegen het metaal zitten, maar zakt toch langzaam of direct naar beneden.
Veelvoorkomende oorzaken van een glijdende magneet
1. De magneet wordt verticaal belast
Bij verticale belasting is schuifkracht belangrijker dan de normale houdkracht. De magneet wordt langs het oppervlak belast en kan daardoor eerder gaan glijden.
2. De magneet heeft een glad oppervlak
Veel neodymium magneten hebben een gladde nikkelcoating. Die coating beschermt de magneet, maar biedt weinig wrijving op glad staal.
3. De ondergrond is glad of geverfd
Gelakt staal, gepoedercoat metaal of een gladde metalen kastdeur kan ervoor zorgen dat een magneet sneller schuift.
4. Het staal is te dun
Een magneet bereikt zijn maximale houdkracht alleen op voldoende dik staal. Op dun plaatstaal valt de magnetische kracht vaak lager uit.
5. Er zit afstand tussen magneet en staal
Verf, folie, vuil, stof of een beschermlaag zorgt voor afstand tussen de magneet en het staal. Zelfs een kleine afstand kan de houdkracht merkbaar verminderen.
6. Er is te weinig veiligheidsmarge
Wanneer je precies de opgegeven houdkracht aanhoudt, kom je in de praktijk vaak tekort. Zeker bij verticale belasting, trillingen of beweging is een ruime veiligheidsmarge belangrijk.
Hoe voorkom je dat een magneet gaat schuiven?
Er zijn verschillende manieren om de schuifkracht te verbeteren. De beste oplossing hangt af van de toepassing.
Kies voor een rubbergecoate magneet
Een rubbergecoate magneet heeft veel meer grip dan een gladde vernikkelde magneet. De rubberlaag verhoogt de wrijving tussen de magneet en het oppervlak. Daardoor glijdt de magneet minder snel weg.
Rubbergecoate magneten zijn vooral geschikt voor verticale toepassingen, gladde metalen oppervlakken en situaties waarin je krassen wilt voorkomen.
Bekijk onze rubbergecoate magneten
Gebruik rubber kapjes of rubber schijfjes
Bij sommige toepassingen kun je rubber kapjes of rubber schijfjes gebruiken om meer grip te creëren. Dit kan helpen om de maximale belasting in schuifrichting te verhogen.
Bekijk rubber kapjes en rubber schijfjes
Gebruik een potmagneet
Een potmagneet is een magneet in een stalen behuizing. Daardoor wordt de magnetische kracht geconcentreerd aan de contactzijde. Potmagneten zijn zeer geschikt voor bevestiging op vlak staal.
Let wel op: ook bij potmagneten geldt dat verticale belasting veel lager kan uitvallen dan de opgegeven houdkracht. Voor extra grip kun je eventueel kiezen voor een rubbergecoate potmagneet of een passende rubber bescherming.
Gebruik meerdere magneten
Door meerdere magneten te gebruiken, verdeel je het gewicht beter. Dit zorgt voor meer stabiliteit en verkleint de kans dat één magneet overbelast raakt.
Zorg voor een schoon oppervlak
Maak het oppervlak schoon voordat je de magneet plaatst. Stof, vet, zand of vuil vermindert het contact tussen magneet en staal en kan de houdkracht verlagen.
Test altijd in de praktijk
Omdat de schuifkracht sterk afhankelijk is van het oppervlak en de omstandigheden, is testen belangrijk. Een magneet kan op het ene oppervlak uitstekend blijven zitten, maar op een ander oppervlak veel sneller gaan schuiven.
Welke magneet kies je als iets niet mag wegglijden?
| Toepassing | Aanbevolen magneet |
|---|---|
| Iets ophangen aan een verticale stalen wand | Rubbergecoate magneet, rubbergecoate potmagneet of magneethaak met ruime veiligheidsmarge |
| Een magneet gebruiken op glad of gelakt staal | Rubbergecoate magneet of magneet met rubber kapje voor meer grip |
| Een bord, plaat of paneel tijdelijk bevestigen | Potmagneet met verzonken gat of rubbergecoate magneet |
| Kabels, gereedschap of lichte objecten ophangen | Potmagneet met haak, oogmagneet of magneethaak |
| Gebruik op een krasgevoelige ondergrond | Rubbergecoate magneet of magneet met rubber bescherming |
| Gebruik op dun staal | Sterkere magneet, grotere contactoppervlakte of een geschikte metalen tegenplaat |
| Lichte hobby- of knutseltoepassing | Schijfmagneet, blokmagneet of zelfklevende magneet, afhankelijk van de toepassing |
Rekenvoorbeeld: van houdkracht naar praktische schuifkracht
Onderstaande voorbeelden laten zien waarom een ruime veiligheidsmarge belangrijk is. Dit zijn globale vuistregels voor gladde magneten op staal. De werkelijke waarde kan afwijken door ondergrond, coating, vuil, ruwheid en contactoppervlak.
| Opgegeven houdkracht | Geschatte schuifkracht bij 15% |
|---|---|
| 5 kg | ongeveer 0,75 kg |
| 10 kg | ongeveer 1,5 kg |
| 20 kg | ongeveer 3 kg |
| 50 kg | ongeveer 7,5 kg |
Kan de schuifkracht worden verbeterd?
Ja, de schuifkracht kan vaak worden verbeterd door meer wrijving te creëren. Hoe meer grip er is tussen de magneet en het oppervlak, hoe minder snel de magneet gaat schuiven.
Praktische oplossingen zijn:
- gebruik een rubbergecoate magneet;
- plaats rubber kapjes of rubber schijfjes onder de magneet;
- gebruik een ruwer metalen oppervlak;
- verdeel het gewicht over meerdere magneten;
- zorg dat de magneet volledig vlak contact maakt;
- kies een grotere of sterkere magneet met voldoende veiligheidsmarge.
In sommige gevallen kan de schuifkracht hierdoor flink verbeteren. Toch blijft het belangrijk om de toepassing altijd zelf te testen, vooral wanneer er iets zwaars, kostbaars of kwetsbaars aan de magneet hangt.
Veelgemaakte fouten bij houdkracht en schuifkracht
Alleen naar het aantal kilo houdkracht kijken
De houdkracht is belangrijk, maar zegt niet alles. De richting van de belasting is minstens zo belangrijk. Een magneet die 10 kg loodrecht kan houden, kan op een verticale wand veel eerder gaan schuiven.
Verwachten dat een wandtoepassing dezelfde kracht heeft
Bij een wandtoepassing werkt de belasting parallel aan het oppervlak. Daardoor is de praktische draagkracht vaak veel lager dan de opgegeven houdkracht.
Geen rekening houden met gladde oppervlakken
Gladde magneten en gladde metalen oppervlakken geven weinig wrijving. Hierdoor kan een magneet sneller naar beneden glijden.
Een te kleine veiligheidsmarge nemen
Gebruik bij twijfel liever een sterkere magneet of meerdere magneten. Zeker bij verticale toepassingen is een ruime marge belangrijk.
Conclusie: een hoge houdkracht betekent niet altijd dat een magneet niet glijdt
De houdkracht van een magneet geeft vooral aan hoeveel kracht nodig is om de magneet loodrecht van het oppervlak af te trekken. Bij gebruik op een verticale wand werkt de belasting anders. Dan speelt schuifkracht een grote rol.
Omdat schuifkracht vaak veel lager is dan de opgegeven houdkracht, kan een magneet naar beneden glijden terwijl hij toch sterk aan het metaal vastzit. Bij gladde magneten op staal kun je als vuistregel uitgaan van ongeveer 15% van de normale houdkracht. Afhankelijk van het oppervlak en de gebruikte materialen kan dit hoger of lager uitvallen.
Wil je voorkomen dat een magneet gaat schuiven? Kies dan voor voldoende veiligheidsmarge, gebruik meerdere magneten en overweeg een rubbergecoate magneet of rubber bescherming voor extra grip.
Bekijk rubbergecoate magneten
Bekijk potmagneten
Bekijk magneethaken
Bekijk rubber kapjes en rubber schijfjes
