Réponse rapide
La force d'un aimant ne se mesure pas à l'aide d'un seul chiffre universel. La méthode à adopter dépend de ce que vous souhaitez savoir.
Un gaussmètre mesure la densité de flux magnétique en un point donné. Un essai de force d'arrachement permet de mesurer la force nécessaire pour séparer un aimant ou un ensemble magnétique d'une surface d'appui définie, dans des conditions contrôlées.
Si vous devez vérifier les propriétés d'un matériau, telles que la rémanence, la coercivité ou le produit d'énergie maximal, un système d'essai des matériaux, tel qu'un hystérésigaphe, est plus adapté. Pour un moteur, un capteur, un accouplement ou un ensemble de maintien, les résultats les plus utiles peuvent en revanche être l'intensité du champ magnétique, le couple, la force de maintien ou les performances à l'entrefer réel.
Que signifie “ force magnétique ” ?
Avant de choisir un testeur de puissance magnétique, déterminez quel résultat est déterminant pour votre application.
| Ce qu'il faut savoir | Mesure | Équipement type | Principale limite |
|---|---|---|---|
| Champ magnétique en un point donné | Densité de flux magnétique | Gauss-mètre ou teslamètre | Cela dépend fortement de la position et de l'orientation de la sonde |
| Moment magnétique ou variation intégrée du flux | Moment magnétique, magnétisation en circuit ouvert ou variation de flux liée | Fluxmètre équipé d'une bobine de mesure adaptée | Cela dépend de la géométrie de la bobine, de l'étalonnage et de la méthode d'essai |
| Performances intrinsèques du matériau | Br, HcB, HcJ, BHmax, courbe de démagnétisation | Hystérésigraphe ou tout autre système d'essai des matériaux adapté | Permet de tester les propriétés des matériaux, et non les performances de l'ensemble complet |
| Force de séparation exercée par une surface d'accouplement | Force de rupture ou force de traction | Dynamomètre et dispositif de fixation contrôlé | Cela dépend de la configuration complète du test |
| Performances du produit | Champ, force, couple, distance de détection ou sortie de l'accouplement | Dispositif de test spécifique à une application | Nécessite des conditions de fonctionnement réelles |
Une valeur plus élevée dans une catégorie ne signifie pas automatiquement un meilleur résultat dans une autre.
Par exemple, une valeur élevée de Gauss en surface ne garantit pas une force de traction spécifique. De même, un résultat élevé pour la force de traction sur banc d'essai ne prouve pas qu'un aimant produira le champ magnétique requis à travers un entrefer.
Quel test de puissance magnétique choisir ?
Commencez par la problématique technique, et non par l'instrument.
| Question relative à la candidature | Mesure recommandée | Informations requises |
|---|---|---|
| Un capteur à effet Hall détectera-t-il l'aimant à une position définie ? | Densité de flux magnétique à l'emplacement du capteur | Position du capteur, écart de fonctionnement, orientation de l'aimant, champ cible |
| La répartition du champ magnétique à la surface d'un aimant est-elle uniforme ? | Mesures de Gauss en coordonnées définies | Type de sonde, grille de mesure, dispositif de fixation, orientation de l'aimant |
| Un support magnétique résistera-t-il à une séparation directe ? | Force de traction normale | Matériau d'appui, surface de contact, état de la surface, sens de traction |
| Un assemblage résistera-t-il à un mouvement latéral ? | Essai de cisaillement ou de glissement spécifique à une application | Frottement, sens de la charge, vibrations, état de la surface |
| Ce matériau répond-il à une norme magnétique spécifique ? | Mesure contrôlée des propriétés des matériaux | Caractéristiques requises, conditions d'échantillonnage, méthode d'essai applicable |
| Un accouplement ou un rotor permettra-t-il d'obtenir la puissance de sortie requise ? | Essai de couple ou d'efficacité opérationnelle | Entrefer, disposition des pôles, vitesse, température, alignement |
| Les lots de production sont-ils homogènes les uns par rapport aux autres ? | Test de réception ou de production conforme | Limites d'acceptation, plan d'échantillonnage, dispositif d'essai, méthode de rapport |
Lorsque l'exigence réelle porte sur les performances à une distance de fonctionnement donnée, une simple mesure en surface est généralement insuffisante. Le point de mesure doit correspondre à l'emplacement pertinent au sein du produit.
Comment mesurer la force d'un aimant à l'aide d'un gaussmètre ?
Un gaussmètre utilise une sonde à effet Hall pour mesurer la densité de flux magnétique au niveau de la zone de détection de la sonde. Les résultats sont généralement exprimés en gauss ou en tesla.
La conversion selon le NIST est la suivante :
1 gauss = 0,0001 tesla, et 10 000 gauss = 1 tesla.
Source : Guide du NIST sur les facteurs de conversion du Système international (SI)
Pourquoi la position de la sonde est-elle importante ?
Le champ magnétique autour d'un aimant permanent n'est pas uniforme. La valeur mesurée peut varier lorsque la sonde s'éloigne de la surface, est déplacée vers un bord, est inclinée ou orientée vers une autre composante du champ.
Le capteur à effet Hall est également situé à l'intérieur du corps de la sonde. La surface extérieure physique de la sonde ne correspond pas toujours exactement au plan de détection.
La documentation relative au gaussmètre de Lake Shore identifie l'alignement de la sonde, la température, la mise à zéro, la précision de l'instrument et la répétabilité du positionnement comme des variables de mesure importantes. Elle explique également que la réponse maximale est obtenue lorsque le vecteur de champ présente une orientation correcte par rapport au capteur à effet Hall.
Source : Manuel d'utilisation du gaussmètre Lake Shore modèle 475
Un processus de mesure gaussien contrôlé
Il s'agit d'un processus de comparaison général. La procédure du fabricant de l'instrument et le plan d'inspection du projet prévalent.
- Définissez la composante de champ et l'emplacement de mesure.
- Vérifiez que le type de sonde et le sens de détection sont corrects.
- Laissez l'appareil et la sonde se stabiliser conformément aux instructions du fabricant.
- Remettez la sonde à zéro en suivant la méthode indiquée.
- Placez l'aimant dans une orientation reproductible.
- Utilisez un dispositif de fixation lorsque de légers changements de position pourraient influencer le résultat.
- Positionnez la sonde aux coordonnées et à la distance définies.
- Enregistrez la valeur mesurée sans modifier l'angle de la sonde.
- Répétez la mesure conformément au plan d'inspection.
- Indiquez les valeurs individuelles, les plages, les moyennes ou les résultats « réussi/échoué » selon les besoins.
Ne vous contentez pas de déplacer la sonde jusqu’à ce que la valeur la plus élevée s’affiche, sauf si l’objectif déclaré est précisément de localiser le champ maximal.
Que doit contenir un rapport de test de Gauss ?
Indiquez au moins :
- Dessin d'un aimant ou identification d'une pièce.
- Direction de magnétisation.
- Mesure d'un poteau.
- Type de sonde et direction de détection.
- Coordonnées de mesure.
- Distance entre la sonde et la pièce.
- Orientation de la pièce et de la sonde.
- Plage de mesure et unité de l'instrument.
- Méthode de mise à zéro.
- Vérifier la température le cas échéant.
- Nombre de mesures.
- Valeurs individuelles et plage d'acceptabilité.
Sans ces informations, deux fournisseurs peuvent indiquer des valeurs de Gauss différentes, même lorsqu’ils testent des aimants similaires.
Comment réaliser un essai de résistance à la traction ?
Un essai de force d'arrachement permet de mesurer la force nécessaire pour séparer un aimant ou un ensemble magnétique d'une surface d'appui.
Le résultat n'est significatif que lorsque les conditions d'essai sont définies. Le type d'acier, l'épaisseur de l'acier, l'état de surface, la surface de contact, l'alignement des dispositifs de fixation, l'entrefer, la direction de la charge et la vitesse d'essai peuvent tous influencer le résultat.
Le projet ASTM WK70439 vise à élaborer une méthode proposée pour les essais de traction sur les ensembles d'aimants permanents. Il s'agit pour l'instant d'un projet et non d'une norme ASTM publiée. L'ASTM souligne que les méthodes d'essai propriétaires peuvent donner lieu à des valeurs très divergentes.
Source : Mesure de la force d'attraction magnétique selon la norme ASTM
Un processus de comparaison des forces de traction contrôlées
Le processus décrit ci-dessous permet d'effectuer des comparaisons reproductibles. Il ne s'agit pas d'une procédure standard universelle.
- Précisez si l'essai porte sur un aimant nu ou sur un ensemble complet.
- Précisez le matériau, l'épaisseur, les dimensions et l'état de surface de la plaque d'accouplement.
- Nettoyez et inspectez les surfaces de contact.
- Contrôlez tout revêtement, intercalaire, couche adhésive ou espace d'air intentionnel.
- Alignez l'aimant et le dynamomètre dans le sens de traction indiqué.
- Appliquer la charge à l'aide d'un dispositif de fixation contrôlé.
- Séparez l'aimant en effectuant le mouvement d'essai convenu.
- Enregistrez la force maximale en utilisant la méthode de consignation convenue.
- Répétez le test si nécessaire.
- Indiquez le montage et les conditions d'essai ainsi que le résultat.
Un résultat indiquant simplement “ force de traction de 50 kg ” est incomplet. Il devrait préciser si cette valeur correspond à un kilogramme-force, comment l'ensemble a été testé et quelle surface d'accouplement a été utilisée.
La force doit de préférence être exprimée en newtons. Si l'on utilise également le kilogramme-force, il convient d'indiquer clairement l'unité plutôt que de l'abréger en « kilogrammes », qui est une unité de masse.
La force de traction est-elle la même chose que la force de cisaillement ?
Non. Un essai de traction classique consiste à séparer l'aimant perpendiculairement à la surface d'appui. Une charge de cisaillement ou de glissement s'exerce parallèlement à cette surface.
La résistance au glissement dépend du frottement, de la texture de la surface, des revêtements en caoutchouc, des butées mécaniques, des vibrations et de la direction de la charge. La valeur normale de la force de traction ne doit pas être considérée comme une valeur de cisaillement sans une évaluation spécifique à l'application.
La force de traction nominale correspond-elle à la charge maximale d'utilisation ?
Non. Le résultat d'un essai de traction sur banc ne doit pas être considéré automatiquement comme la charge maximale d'utilisation du produit fini.
Les applications réelles peuvent présenter :
- Espaces d'air.
- Matériaux d'accouplement minces ou à faible perméabilité.
- Surfaces courbes ou irrégulières.
- Charge de cisaillement.
- Choc ou vibration.
- Variations de température.
- Désalignement.
- Défaillance de la colle ou du boîtier.
- Ébréchures ou cassures de l'aimant.
L'ingénieur produit en charge doit déterminer la marge de conception requise pour l'application concernée. Cet article ne fournit pas de coefficient de sécurité universel.
Sécurité lors des essais de traction
Les aimants puissants peuvent se déplacer brusquement, coincer les doigts ou s'ébrécher lorsqu'ils heurtent un support ou une plaque d'accouplement.
Utilisez un dispositif d'essai protégé, gardez les mains à l'écart de la trajectoire de l'attraction et respectez les exigences en matière d'évaluation des risques sur le lieu de travail et d'EPI. Cet article ne constitue pas un guide complet des procédures de sécurité en laboratoire.
Il convient également de consulter la fiche de données de sécurité relative au NdFeB pour connaître les caractéristiques spécifiques du matériau magnétique et les conditions de manipulation.
Un gaussmètre permet-il de déterminer la qualité d'un aimant ?
Une mesure de Gauss en surface ne suffit pas à elle seule à confirmer qu'un aimant fini est de nuance N42, N52 ou d'une autre nuance.
Une classe correspond aux propriétés contrôlées du matériau, déterminées à partir d'une courbe de magnétisation ou de démagnétisation. Parmi les propriétés importantes, on peut citer :
- Br : Densité de flux magnétique rémanente après suppression du champ de magnétisation.
- HcB : Intensité du champ coercitif liée à la densité de flux magnétique.
- HcJ : Intensité du champ coercitif intrinsèque associée à la polarisation magnétique.
- BHmax : Énergie maximale tirée de la courbe de démagnétisation.
La norme CEI 60404-5:2015 définit les méthodes de mesure de la densité de flux magnétique, de la polarisation magnétique, de l'intensité du champ magnétique, des courbes de démagnétisation et des lignes de recul des matériaux à aimants permanents.
Source : IEC 60404-5:2015
La norme ASTM A977/A977M traite de la mesure des matériaux magnétiques permanents à haute coercivité à l'aide d'hystérésigraphes. Elle s'applique à la mesure des propriétés des matériaux, et non à la simple inspection du champ de surface des pièces finies.
Source : Normes du comité A06.01 de l'ASTM
La valeur en gauss d'un aimant fini dépend également des facteurs suivants :
- Dimensions de l'aimant.
- Forme et rapport longueur/diamètre.
- État de magnétisation.
- Direction de magnétisation.
- Position de la sonde.
- Effets de bord.
- Composants en acier ou magnétiques situés à proximité.
- Espace d'air.
Les essais de champ de surface peuvent s'avérer utiles pour comparer des pièces finies dans des conditions contrôlées identiques. Ils ne doivent toutefois pas se substituer à la documentation relative à la nuance applicable ni aux essais contrôlés des propriétés des matériaux.
Les lecteurs qui évaluent une exigence spécifique relative à la haute teneur peuvent également consulter les données confirmées par l'OSENC Page consacrée aux aimants en néodyme N52, tout en gardant à l'esprit que la note finale dépendra toujours de la candidature.
Peut-on convertir directement un gauss en force de traction ?
Il n'existe pas de formule universelle permettant de convertir directement une mesure Gauss en force de traction.
Ces deux grandeurs peuvent être mises en relation au sein d'un système magnétique entièrement défini, mais pour établir une prévision valable de la force, il faut également disposer d'informations concernant :
- Dimensions et forme de l'aimant.
- Grade et état de magnétisation.
- Superficie et disposition des poteaux.
- Matériel de reproduction.
- Épaisseur de l'acier.
- Entrefer de travail.
- Revêtements ou entretoises.
- Géométrie de contact.
- Sens de traction.
- Composants magnétiques situés à proximité.
Par exemple, deux aimants peuvent présenter des valeurs de champ similaires à un même emplacement de mesure, mais générer des forces d'attraction différentes en raison de la différence de surface des pôles, d'épaisseur ou de circuit magnétique.
L'inverse est également possible. Deux ensembles peuvent produire une force de traction par contact direct similaire, mais des niveaux de champ très différents au niveau d'un capteur situé à plusieurs millimètres de distance.
Recourez aux essais de Gauss lorsque le champ magnétique à un emplacement donné est déterminant. Recourez aux essais de force de traction lorsque la force de séparation contrôlée est déterminante.
Faut-il tester l'aimant seul ou dans son assemblage final ?
Testez l'objet qui correspond le mieux à l'exigence technique.
| Objet testé | Convient lorsque | Principale limite |
|---|---|---|
| Aimant nu | Vérification de la polarité, de la cohérence du champ de surface ou des variations des pièces entrantes | N'inclut pas le boîtier, l'acier, l'adhésif ni l'écart de fonctionnement |
| Composant partiellement assemblé | Évaluer l'impact d'une coupelle, d'un fer arrière, d'un boîtier ou d'un support sur les performances | Cela peut ne pas refléter la configuration finale de l'installation |
| Assemblage magnétique final | Vérification des performances réelles en matière de maintien, de détection, de couple ou d'accouplement | Nécessite un dispositif de fixation spécifique à l'application et contrôlé |
| Produit fini | Validation du fonctionnement réel du système | Il est plus difficile d'identifier la cause d'un résultat négatif |
La présence d'acier à proximité peut rediriger le flux magnétique. Un boîtier peut modifier l'entrefer de travail. L'épaisseur de la colle, le revêtement et les tolérances d'assemblage peuvent également modifier la distance entre l'aimant et le composant associé.
Pour un capteur ou un codeur, mesurez le champ à l'emplacement où le capteur est installé. Pour un support magnétique, effectuez les essais en tenant compte du matériau d'accouplement prévu et de l'état de la surface. Pour un accouplement ou un rotor, utilisez, dans la mesure du possible, l'écartement de fonctionnement réel et les conditions d'alignement réelles.
La simulation magnétique permet de prédire le comportement du champ, de la force, du couple ou de la disposition des pôles avant la fabrication des échantillons. Cependant, une simulation est une prévision de conception, et non un résultat mesuré.
Voici un parcours de formation concret :
- Définissez les conditions de fonctionnement.
- Modéliser ou estimer les performances lorsque cela s'avère utile.
- Constituez un échantillon représentatif.
- Tester l'aimant ou l'ensemble dans des conditions contrôlées.
OSENC peut vous accompagner dans l'étude d'aimants et d'assemblages magnétiques sur mesure à partir de plans, d'échantillons, de croquis et des spécifications d'application. L'accompagnement proposé peut inclure l'évaluation du champ magnétique, la simulation, l'examen de l'assemblage et les essais, sous réserve des exigences du projet et de l'évaluation de la fabrication.
Comment comparer les rapports d'essais d'aimants provenant de différents fournisseurs ?
Ne comparez pas les chiffres indiqués dans les titres avant de vous être assuré que les deux fournisseurs ont utilisé des conditions d'essai équivalentes.
| Élément du rapport | Ce qu'il faut vérifier |
|---|---|
| Objet testé | Aimant nu, sous-ensemble ou ensemble final |
| Mesure | Champ de surface, champ à distance, moment magnétique, force d'attraction, couple ou propriété du matériau |
| Instrument | Type d'équipement, sonde ou capteur, plage de mesure et unité |
| Position de test | Coordonnées exactes, distance et orientation |
| Calendrier des rencontres | Plaque d'accouplement, dispositif de traction, bobine, support ou état de l'ensemble |
| Environnement | Température et autres conditions pertinentes |
| Répétition | Nombre de tests et affichage ou non des résultats individuels |
| Format des résultats | Valeurs individuelles, moyenne, minimum, maximum ou intervalle |
| Critères d'acceptation | Valeur nominale, tolérance, valeur minimale ou seuil de conformité/non-conformité |
| Étalonnage | État de l'étalonnage ou traçabilité exigés par le contrat d'achat |
Un rapport doit permettre à une autre personne qualifiée de comprendre ce qui a été mesuré et, dans la mesure du possible, de reproduire la comparaison.
La page consacrée à la gestion de la qualité d'une entreprise peut présenter l'approche générale du fournisseur en matière d'inspection, mais elle ne remplace pas une méthode d'essai ou un procès-verbal de réception spécifiques au projet. Voir le site de l'OSENC informations relatives à la gestion de la qualité pour le champ d'application général actuellement confirmé.
Que faut-il inclure dans un appel d'offres concernant la résistance des aimants ?
Un appel d'offres pertinent doit décrire la fonctionnalité requise avant de préciser une valeur de mesure.
Informations sur l'aimant ou l'ensemble
Fournir :
- Dessin et révision.
- Dimensions et tolérances.
- Matériau magnétique ou nuance proposée.
- Direction de magnétisation et disposition des pôles.
- Revêtement.
- Boîtiers, pièces en acier, adhésifs et autres composants d'assemblage.
- Température de fonctionnement prévue.
- Conditions environnementales, le cas échéant.
Conditions de candidature
Précisez si l'aimant doit assurer :
- Force de maintien.
- Champ au niveau d'un capteur.
- Distance de détection.
- Couple.
- Sortie d'accouplement.
- Force de positionnement.
- Performances de séparation.
- Homogénéité d'un lot à l'autre.
Conditions d'essai
Définir :
- Aimant nu ou ensemble final.
- Lieu de mesure.
- Écart de fonctionnement.
- Direction de la sonde.
- Matériau et épaisseur des pièces d'assemblage.
- Direction de traction ou de charge.
- Exigences relatives aux installations.
- Température d'essai.
- Nombre de mesures requis.
Critères d'acceptation
Précisez :
- Valeur cible.
- Plage minimale ou admissible.
- Unité.
- Exigences en matière d'échantillonnage.
- Si des relevés individuels sont nécessaires.
- Si cette exigence s'applique aux échantillons, aux pièces de série, ou aux deux.
Un appel d'offres bien défini réduit le risque de recevoir un rapport d'essai techniquement correct, mais qui ne répond pas à la question relative à l'application concrète.
Foire aux questions
Un « Gauss Meter » est-il la même chose qu'un testeur d'intensité magnétique ?
Un gaussmètre est un type d'appareil de mesure de l'intensité magnétique, mais l'expression “ appareil de mesure de l'intensité magnétique ” n'est pas suffisamment précise.
Il peut s'agir d'un gaussmètre, d'un teslamètre, d'un testeur de force de traction, d'un fluxmètre, d'un hystérésigraphe, d'un dispositif de mesure de couple ou d'un système de test spécifique à une application. Vérifiez quelle grandeur magnétique l'équipement mesure.
Un smartphone peut-il mesurer l'intensité d'un champ magnétique ?
Un smartphone peut indiquer les variations du champ magnétique ambiant s'il est équipé d'un magnétomètre. Selon la documentation Android, les capteurs compatibles mesurent les composantes du champ magnétique selon les axes X, Y et Z en microtesla.
Toutefois, la portée du capteur, son étalonnage, son emplacement, les interférences entre appareils et la répétabilité peuvent ne pas convenir aux essais de réception des aimants.
Source : Documentation sur les événements de capteur Android
Utilisez un téléphone uniquement à titre indicatif. Ne le considérez pas comme un gaussmètre étalonné ni comme un outil de réception des livraisons.
À quelle fréquence faut-il vérifier la puissance d'un aimant ?
Il n'existe pas de fréquence de contrôle universelle applicable à tous les projets impliquant des aimants.
Le plan d'inspection doit tenir compte des éléments suivants :
- Risque lié à l'application.
- Stabilité de la production.
- Exigences du client.
- Taille de l'échantillon.
- Modifications des processus.
- Changements de fournisseurs.
- La méthode d'acceptation convenue.
Les projets critiques peuvent nécessiter des contrôles différents de ceux des applications commerciales non critiques.
Vous avez besoin d'aide pour définir une exigence relative à un test magnétique ?
Veuillez envoyer à OSENC votre dessin, l'écart de fonctionnement, le champ cible ou la force de traction, le matériau d'appariement, la plage de température et la méthode d'acceptation proposée.
L'objectif de cet examen est d'identifier les éléments à mesurer avant la validation des échantillons, afin de limiter les spécifications ambiguës et les révisions inutiles des échantillons.
Discutez d'un projet via le Service de fabrication d'aimants en néodyme sur mesure OSENC ou Contacter OSENC.
Ben — OSENC
Ben possède plus de 10 ans d'expérience dans le secteur des aimants permanents et travaille chez OSENC depuis 2019. Il se consacre principalement aux aimants NdFeB sur mesure, aux accessoires magnétiques et aux assemblages magnétiques.
Il aide les clients à préciser leurs exigences en matière de matériaux, de revêtements, de magnétisation, d'essais et de production, ce qui permet de réduire les malentendus et d'éviter les itérations inutiles d'échantillons.
