Unterschied Haftkraft und Verschiebekraft

Oder: Warum hält mein Magnet an der Wand nicht die volle Last?

Die maximale Kraft, mit der man einen Magneten auf einem bestimmten Haftuntergrund belasten kann, ist je nach Richtung der Krafteinwirkung sehr unterschiedlich groß.

Die von uns angegebene maximale Haftkraft gilt für eine Lastkraft, die senkrecht zur Kontaktfläche wirkt.

Wirkt die Lastkraft hingegen parallel zur Kontaktfläche (Scherrichtung), so ist ihr Maximalwert um einiges kleiner (ca. 15–25 % der angegebenen Haftkraft).

Diese Werte können durch den Einsatz von Spezialprodukten in unserem Shop und Experimentieren mit verschiedenen Oberflächen verbessert werden.

Inhaltsverzeichnis

Vielleicht konnten Sie das Phänomen bereits selbst beobachten: Wollen Sie einen Magneten senkrecht zur Kontaktfläche wegziehen, benötigen Sie dafür viel mehr Kraft, als wenn Sie den Magneten seitlich verschieben. Eine Analogie: Es ist auch deutlich anstrengender, eine schwere Kiste vom Boden aufzuheben, als sie über den glatten Boden zu schieben.

Diese seitliche Kraft wird Scherkraft oder Verschiebekraft genannt.

Lastkraft senkrecht zur Kontaktfläche

Die zu jedem Magneten angegebene maximale theoretische Haftkraft gilt unter anderem, wenn die Lastkraft senkrecht zur Kontaktfläche wirkt (andere Einflüsse siehe FAQ "Wie stark haftet dieser Magnet?").

a = Magnethaftkraft
b = Lastkraft

Lastkraft schräg zur Kontaktfläche

a = Magnethaftkraft
b = Lastkraft
c = Reibungskraft

Wirkt die Lastkraft nicht senkrecht zur Kontaktfläche, so hängt ihr Maximalwert zudem von der Reibungskraft zwischen dem Haftkörper und dem Magneten ab. Wird der maximale Wert überschritten, so gerät der Magnet ins Rutschen. Die maximale Reibungskraft ist wiederum abhängig von folgenden Faktoren:

Rauheit der beiden Kontaktflächen: Je rauer beide Flächen, desto größer die maximale Reibungskraft. Die unebenen Kontaktflächen verzahnen sich ineinander (siehe Bild unten).
Anpreßkraft: Je größer die Kraft, mit der die beiden Kontaktflächen zusammengepresst werden, desto größer die maximale Reibungskraft.

Illustration – Rauheit von Magnet und Kontaktfläche

Lastkraft parallel zur Kontaktfläche: Scherkraft / Verschiebekraft

Illustration – Scherkraft / Verschiebekraft

a = Magnethaftkraft
b = maximale Lastkraft

Bei vielen magnetischen Anwendungen wirkt die Lastkraft parallel zur Kontaktfläche, z. B. wenn Sie ein Messer an einem magnetischen Messerbrett anbringen. In diesen Fällen kann der Magnet massiv weniger belastet werden als die angegebene maximale Haftkraft.

Da die Oberflächenbeschaffenheit des Haftkörpers variiert und uns nicht bekannt ist, können wir über die maximale Lastkraft parallel zur Kontaktfläche nur grobe Faustregeln angeben.

Faustregeln für Scherkraft / Verschiebekraft

Magnet-Material	Materialpaarung	Magnethaftkraft (a)	Lastkraft (b)
Neodym-Magnete	Eisen - Eisen	100 %	ca. 15 %
Ferrit-Magnete	Eisen - Eisen	100 %	ca. 15 %
Magnetbänder und -folien	Kunststoff - Eisen	100 %	ca. 25 %

Beispiel: An einen an einer Wand haftenden Hakenmagneten BD-FTN-40 (Material: Neodym) mit einer maximalen Haftkraft von 50 kg können Sie Gewichte von ca. 7,5 kg hängen, bevor der Magnet an der Wand nach unten zu rutschen beginnt.

Optimierungsmöglichkeiten

Die oben angegebenen Werte entstammen einer Messung auf einer dicken, polierten Eisenplatte. Durch sorgfältige Wahl der Materialien und der resultierenden Reibung kann dieser Wert durchaus auf bis zu 50 % der Magnethaftkraft erhöht werden. Unsere Vorschläge:

Kleben Sie unser Kautschuk-Band auf die Rückseite der Magnete.
Verwenden Sie Magnete mit Gummi-Ummantelung oder Silikonscheiben an der Unterseite von Magneten.
Verwenden Sie passende Gummikappen oder Metallscheiben mit Rand an der Unterseite von Topfmagneten.
Experimentieren Sie mit raueren und glatteren metallenen Oberflächen, um das Optimum zu finden.

Alle diese Maßnahmen können die maximale Haftkraft in Scherrichtung markant erhöhen.

Wie unterscheiden sich Haftkraft und Verschiebekraft/Scherkraft?