Magnes z otworem stożkowym czy uchwyt pod łeb śruby? Jak dobrać mocowanie przykręcane do magnesu neodymowego

TL;DR

1. Goły pierścień z fazą (MP) stosuj tylko przy niemagnetycznym podłożu, małym obciążeniu i niskim profilu zabudowy; przy montażu na płasko do stali wybierz uchwyt stożkowy UMS, a przy pracy w gnieździe i potrzebie ekranowania bocznego uchwyt cylindryczny UMC.
2. Gdy nie ma miejsca na łeb śruby, wybierz gwint wewnętrzny UMGW (śruba lub hak w tuleję), a gdy element ma być wkręcony w istniejący gwint, gwint zewnętrzny UMGZ.
3. Udźwig katalogowy to siła odrywania na płycie S235JR ≥10 mm, przy zerowej szczelinie i ok. 20 °C. To nie jest dopuszczalne obciążenie robocze.
4. Przyjmij współczynnik bezpieczeństwa 3× dla obciążeń statycznych i 3–5× dla drgań oraz uderzeń.
5. Szczelina 1 mm obniża siłę o 30–50%, a obciążenie ścinające przenosi tylko 15–25% siły normalnej.
6. Zworą musi być stal węglowa (np. S235) o grubości ≥5 mm. Austenit 304/316 jest praktycznie niemagnetyczny i nie zapewni siły trzymania.

Dylemat z tytułu sprowadza się do jednego pytania: czy magnes ma przenosić obciążenie przez spiek, czy przez stalową obudowę. Otwór stożkowy i gniazdo pod łeb śruby wyglądają podobnie na rysunku, ale różnią się nośnikiem siły, tolerancją wykonania i odpornością na błąd montażu. Poniżej rozkładamy oba warianty na parametry, pokazujemy cztery rodziny mocowań przykręcanych dostępnych w katalogu DHIT i podajemy procedurę przeliczenia udźwigu katalogowego na realne obciążenie robocze.

Magnes z otworem stożkowym czy uchwyt pod łeb śruby — czym się różnią i co decyduje o sile

Magnes z otworem stożkowym to w praktyce pierścień neodymowy z pogłębieniem stożkowym 90°, w którym łeb wkrętu licuje się z powierzchnią magnesu. W katalogu DHIT odpowiada mu pierścień MP z fazą. Łeb opiera się bezpośrednio o spiek, więc cała siła docisku przechodzi przez kruchy materiał NdFeB pokryty powłoką NiCuNi o grubości 10–20 µm.

Uchwyt pod łeb śruby to magnes zamknięty w stalowym kubku z otworem przelotowym z fazą. Łeb śruby opiera się o stalową obudowę, a nie o spiek. W katalogu DHIT to uchwyty UMC (typ B) oraz UMS (typ A) z otworem stożkowym w kubku.

Trzy czynniki decydują o sile takiego zestawu:

• Obudowa jako zwora. Stalowy kubek domyka obwód magnetyczny i koncentruje strumień na powierzchni styku. Dla magnesu o tej samej masie daje to 3–5× większą siłę niż w wariancie bez obudowy.
• Szczelina. Każdy mikrometr powietrza, farby lub nierówności działa jak rezystancja w obwodzie magnetycznym. Przy 1 mm tracisz 30–50% siły nominalnej.
• Materiał i grubość zwory. Stal węglowa o grubości ≥5 mm pozwala wykorzystać pełny strumień. Blacha 0,5 mm daje około 10% wartości katalogowej.

Udźwig katalogowy mierzy się jako siłę odrywania, prostopadle do powierzchni, na szlifowanej płycie S235JR o grubości ≥10 mm, przy zerowej szczelinie i temperaturze około 20 °C. Przykład liczbowy: pierścień MP 30x7/3x3 / N38 ma 3,64 kg udźwigu katalogowego, ale przy szczelinie 5 mm pozostaje 2,31 kg, a przy 10 mm już 0,98 kg.

Odpowiedź na pytanie „czy stożek zawsze daje więcej siły” brzmi: nie. Stożek w gołym pierścieniu nie zwiększa siły, tylko zapewnia licowanie. Siłę zwiększa obudowa, czyli kubek ze zworą. Dlatego uchwyt UMS 25 o średnicy 25 mm osiąga 14 kg, podczas gdy pierścień MP o zbliżonej średnicy zewnętrznej pozostaje w zakresie kilku kilogramów.

Tabela porównawcza: stożek, gniazdo pod łeb, gwint wewnętrzny i zewnętrzny

Wniosek z zestawienia jest jednoznaczny: przy tej samej średnicy zewnętrznej warianty z obudową przenoszą obciążenia o rząd wielkości większe niż goły pierścień. Cena tej przewagi to wysokość zabudowy i konieczność przygotowania podłoża.

Kiedy wybrać pierścień z fazą, a kiedy uchwyt w obudowie

Pierścień MP z fazą wybieraj, gdy spełnione są jednocześnie trzy warunki: podłoże jest niemagnetyczne (aluminium, tworzywo, drewno), obciążenie jest małe i liczy się niski profil. MP 30x7/3x3 / N38 o wysokości 3 mm i cenie 5,56 zł netto jest najtańszym rozwiązaniem w katalogu. Tolerancja ±0,1 mm ułatwia licowanie w cienkich panelach. Ograniczenia wynikają z fizyki: brak zwory, docisk przez spiek i konieczność ręcznego dokręcania bez wkrętarki udarowej.

MP 30x7/3x3 / N38 – magnes neodymowy pierścieniowy z fazą Goły pierścień z pogłębieniem stożkowym pod wkręt M3 – najniższy profil (3 mm) i tolerancja ±0,1 mm, udźwig katalogowy 3,64 kg. 5,56 zł netto  •  Zobacz produkt →

Uchwyt UMS (typ A) to wybór domyślny przy montażu na płasko do konstrukcji stalowej. Łeb wkrętu chowa się w stożku, obudowa pełni rolę zwory, a montaż sprowadza się do jednego wkrętu. UMS 25x10.5x5.5x8 / N38 daje 14 kg przy cenie 7,90 zł netto, a UMS 48x18x8.5x11.5 / N38 osiąga 68 kg za 36,52 zł netto. To rozwiązanie do mebli, reklamy, obudów urządzeń i organizacji warsztatu.

UMS 25x10.5x5.5x8 / N38 – uchwyt magnetyczny stożkowy Uchwyt w stalowym kubku z otworem stożkowym 90° pod wkręt – łeb chowa się w obudowie, a kubek pełni rolę zwory (udźwig 14 kg, Ø25 mm, h 8 mm). 7,90 zł netto  •  Zobacz produkt →

Uchwyt UMC (typ B) wybieraj, gdy magnes pracuje w gnieździe, jest narażony na uderzenia boczne lub wymaga ekranowania pola na boki. UMC 32x11/3x8 / N38 ma 23 kg udźwigu, otwór 11/3 pod M3, wysokość 8 mm, tolerancję ±1 mm i cenę 14,62 zł netto. Sprawdza się w formach wtryskowych, przyrządach pozycjonujących i automatyce.

UMC 32x11/3x8 / N38 – uchwyt magnetyczny cylindryczny Wysoki uchwyt typu B z otworem przelotowym z fazą 11/3 pod M3 – ekranowanie boczne i odporność na uderzenia (udźwig 23 kg, Ø32 mm, h 8 mm). 14,62 zł netto  •  Zobacz produkt →

Gwint wewnętrzny UMGW (typ D) stosuj, gdy nie ma miejsca na łeb śruby, a element ma być wkręcony w tuleję. UMGW 36x18x8 [M8] / N38 daje 40 kg przy 19,50 zł netto. Gwint zewnętrzny UMGZ (typ C) wybierz, gdy magnes ma wejść w istniejący gwint w podłożu, na przykład przez ściankę profilu. Uchwyt przelotowy HH to wariant dla długiej śruby przechodzącej na wylot, z udźwigiem 4–55 kg.

Drzewko decyzyjne w trzech krokach:

1. Podłoże magnetyczne czy nie? Niemagnetyczne: MP lub UMS z wkrętem w podłoże. Magnetyczne: UMS, UMC, UMGW, UMGZ lub HH.
2. Kierunek obciążenia. Odrywanie: każdy wariant. Ścinanie: preferuj obudowę, bo przenosi 15–25% siły normalnej, a nie całą wartość katalogową.
3. Estetyka i wysokość. Licowany łeb: MP lub UMS. Gniazdo i ekranowanie: UMC. Brak dostępu do łba: UMGW lub UMGZ.

Dobór śruby: kąt łba, klasa i moment dokręcenia

Kąt łba musi odpowiadać kątowi pogłębienia. Wkręty z łbem stożkowym 90° (ISO 10642) pasują do fazy 90° stosowanej w uchwytach DHIT. Wkręty 82° (DIN 965) to konstrukcja dla drewna i typowych pogłębień meblowych, więc w magnesie będą opierać się krawędzią łba, co prowadzi do punktowego nacisku i uszkodzenia powłoki.

Średnicę dobieraj do otworu, nie odwrotnie. Otwór 11/3 oznacza fazę 11 mm i przelot 3 mm, czyli wkręt M3. Otwór 7/3 w pierścieniu MP 30x7/3x3 również przyjmuje M3. Zbyt duży łeb nie wejdzie w fazę, zbyt mały nie przeniesie docisku na pełnej powierzchni.

Klasa materiału: A2-70 i A4-70 mają wytrzymałość na rozciąganie Rm 700 MPa i granicę plastyczności Rp0,2 450 MPa, klasa 8.8 to 800/640 MPa. Przy magnesach decyduje nie tyle nośność śruby, ile nacisk powierzchniowy na spiek i powłokę, dlatego A2-70 jest wystarczająca w większości aplikacji, a A4-70 wybieraj w środowisku korozyjnym.

Momenty dokręcenia dla stali nierdzewnej A2/A4 wg ISO 3506 i DIN 267-11 wynoszą orientacyjnie: M3 0,9 Nm, M4 2,2 Nm, M5 4,3 Nm, M6 7,3 Nm, M8 17,7 Nm, M10 35,5 Nm. To dane zewnętrzne, nie parametry katalogowe DHIT. W praktyce przy magnesach zalecamy dokręcanie ręczne z wyczuciem, z podkładką sprężystą lub płaską, bez wkrętarki udarowej. Podkładka rozkłada nacisk i chroni powłokę NiCuNi przed przetarciem.

Derating: jak przeliczyć udźwig katalogowy na obciążenie robocze

Procedura obliczeniowa w czterech krokach:

1. Odczytaj udźwig katalogowy z karty produktu wraz z warunkami pomiaru.
2. Przemnóż przez współczynnik szczeliny wynikający z realnego montażu (farba, nierówność, podkładka).
3. Przemnóż przez współczynnik grubości zwory i temperatury. Dla N38 granica pracy to 80 °C, co daje około 12,8% spadku względem 20 °C.
4. Podziel wynik przez współczynnik bezpieczeństwa: 3× przy obciążeniu statycznym, 3–5× przy drganiach i uderzeniach.

Przykład: UMC 32 z udźwigiem 23 kg, montowany na blasze 2 mm (50%) z farbą 0,1 mm (50%) i pracujący w drganiach (4×). Obliczenie: 23 × 0,5 × 0,5 = 5,75 kg, po podziale przez 4 daje około 1,44 kg dopuszczalnego obciążenia roboczego. To pokazuje skalę różnicy między liczbą z katalogu a realną aplikacją.

Materiał zwory ma znaczenie krytyczne. Stal S235 jest ferrytyczna i domyka obwód magnetyczny. Austenit 304/316 jest praktycznie niemagnetyczny, więc magnes przykręcony do nierdzewki nie utrzyma ładunku siłą pola, a jedynie mechanicznie przez śrubę. Aluminium i tworzywa wymagają stalowej podkładki pełniącej rolę zwory.

Montaż krok po kroku i weryfikacja bez laboratorium

1. Przygotuj podłoże. Oczyść powierzchnię z farby, zgorzeliny i zadziorów. Sprawdź grubość blachy szczelinomierzem lub suwmiarką; poniżej 5 mm licz się z deratingiem.
2. Dobierz wkręt. Kąt łba zgodny z fazą (90°), średnica zgodna z otworem, klasa A2-70 lub A4-70.
3. Załóż podkładkę. Rozkłada nacisk i chroni powłokę spieku.
4. Dokręcaj stopniowo. Najpierw wstępnie, potem docelowo, ręcznie lub kluczem dynamometrycznym o niskim zakresie.
5. Skontroluj szczelinę. Szczelinomierz lub folia wzorcowa między magnesem a podłożem; wynik powyżej 0,2 mm oznacza konieczność korekty.
6. Wykonaj test odrywania. Dynamometr lub waga sprężynowa, siła prostopadła do powierzchni, trzy pomiary.
7. Przeprowadź próbę 24 h. Obciążenie 50% wartości katalogowej, kontrola odkształceń i przesunięcia.
8. Zaplanuj przegląd. Po drganiach i cyklach termicznych sprawdź moment dokręcenia i stan powłoki.

BHP: dla osób z rozrusznikiem serca lub implantem granicą ochronną jest 0,5 mT (5 G) zgodnie z wytycznymi ICNIRP. Przy magnesach o udźwigu powyżej 50 kg pole w odległości kilku centymetrów może przekraczać tę wartość, dlatego strefę montażu oznakuj, a pomiar wykonaj gaussometrem. Magnesów nie wolno stosować do podnoszenia ładunków nad ludźmi.

FAQ — najczęstsze pytania o mocowanie magnesów

Czy magnes straci siłę po przykręceniu? Nie, o ile nie przekroczysz temperatury pracy i nie uszkodzisz spieku mechanicznie. Spadek siły wynika ze szczeliny i grubości zwory, nie z samego faktu przykręcenia.

Czy można wiercić magnes neodymowy? Nie. NdFeB jest kruchy, a pył jest piroforyczny. Otwory są wykonywane fabrycznie, dlatego dobieraj gotowy wariant z katalogu.

Jaki magnes utrzyma 20 kg? Przy montażu na płasko do blachy ≥5 mm punktem wyjścia jest UMS 25 (14 kg) lub UMS 32, a po deratingu i współczynniku 3× realne obciążenie robocze będzie niższe. Wartość dobieraj z zapasem, nie na granicy udźwigu katalogowego.

Czy zadziała na nierdzewce? Austenit 304/316 jest praktycznie niemagnetyczny. Magnes przykręcony do nierdzewki przenosi obciążenie mechanicznie przez śrubę, a nie polem magnetycznym. Zworę wykonaj ze stali węglowej.

Jaki typ do mebli? UMS, ze względu na licowany łeb i niską wysokość zabudowy. Przy cienkich panelach i niemagnetycznym podłożu alternatywą jest MP z fazą.

Jak dobrać do blachy 1 mm? Przyjmij 25% udźwigu katalogowego i dodatkowo współczynnik bezpieczeństwa. Jeśli to niewystarczające, zastosuj stalową podkładkę o grubości ≥5 mm jako zworę.

Podsumowanie i dobór produktu DHIT

Trzy ścieżki decyzyjne domykają wybór:

• MP (pierścień z fazą): podłoże niemagnetyczne, niski profil, małe obciążenie, najniższy koszt.
• UMS (typ A): montaż na płasko do stali, licowany łeb, meble i reklama, udźwig 5–162 kg.
• UMC (typ B): gniazdo, ekranowanie boczne, automatyka i formy, udźwig 4–155 kg.

Gdy brak miejsca na łeb śruby, wybierz gwint wewnętrzny UMGW, a przy integracji z istniejącym gwintem gwint zewnętrzny UMGZ. Dla długiej śruby przechodzącej na wylot pozostaje uchwyt przelotowy HH.

DHIT udostępnia kalkulator inżynierski v2 oraz raporty PDF z warunkami pomiaru dla każdego produktu, co pozwala przeliczyć udźwig katalogowy na obciążenie robocze przed zakupem. Przy projektach B2B zespół techniczny dobiera wariant na podstawie rysunku otworu, grubości zwory i kierunku obciążenia.