جدول المحتويات
لا. فالحديد مادة شديدة المغناطيسية، لكن معظم المعادن المألوفة — بما في ذلك الذهب والفضة والنحاس والألومنيوم والتيتانيوم والنحاس الأصفر والرصاص — لا تلتصق بشكل ملحوظ بمغناطيس عادي. أما الفولاذ المقاوم للصدأ فهو الحالة الاستثنائية: فبعض أنواعه مغناطيسية، في حين أن البعض الآخر ليس كذلك. يُعد تكوين السبائك عاملاً مهمًا، ولكن الأمر نفسه ينطبق أيضًا على عمليات التشكيل والتصنيع والمعالجة الحرارية والأجزاء الفولاذية المخفية، وحتى الطريقة التي يلامس بها المغناطيس السطح.
يُعد الاختبار السريع بالمغناطيس مفيدًا في ورشة التصنيع. وهو لا يُعد شهادة للمواد.
قبل أن نتناول كل معدن على حدة، إليكم المقارنة العملية التي يحتاجها معظم المشترين:
معدن | هل سيلتصق المغناطيس؟ | ما الذي يسبب الارتباك عادةً؟ |
الفولاذ المقاوم للصدأ | يعتمد ذلك على الدرجة | التشكيل على البارد والدرجات المختلطة |
ذهب | لا | أبازيم من الفولاذ المطلي أو مغناطيسية |
الألومنيوم | لا توجد معالم سياحية بارزة | الكبح بالتيارات الدوامة |
فضي | لا | المعادن الأساسية المطلية بالفضة |
النحاس | لا | دورها في المغناطيسات الكهربائية |
التيتانيوم | لا توجد معالم سياحية بارزة | استجابتها البارامغناطيسية الضعيفة |
النحاس | عادةً لا | نوابض داخلية أو حشوات فولاذية |
الحديد | نعم | الاختلافات في السبائك والمعالجة الحرارية |
الرصاص | لا | تلوث الفولاذ أو الدعامات الداخلية |
كما أن عبارة «المعدن المغناطيسي» واسعة النطاق بعض الشيء. فما يهم المهندسين عادةً هو ما إذا كانت المادة تنجذب بقوة إلى مغناطيس دائم، وما إذا كانت قادرة على نقل التدفق المغناطيسي بكفاءة، وما إذا كانت تحتفظ بخاصية المغناطيسية بعد ذلك. وهذه أسئلة مترابطة، لكنها ليست متطابقة.
هل الفولاذ المقاوم للصدأ مغناطيسي؟
أحيانًا.
الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي، بما في ذلك الأنواع الشائعة مثل 430، هي مواد مغناطيسية. كما أن الأنواع المارتينسية مثل 410 و420 هي أيضًا مواد مغناطيسية. أما الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، بما في ذلك 304 و316، فيُعتبر عمومًا غير مغناطيسي في حالته الملدنة.
ثم يبدأ الإنتاج، وتصبح الإجابة أقل وضوحًا.
قد لا تُظهر صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ من النوع 304 أي جاذبية تقريبًا قبل المعالجة. وبعد إجراء عمليات السحب العميق، أو الثني الشديد، أو الختم، أو التشكيل البارد المكثف، قد تتغير أجزاء من بنيتها الداخلية. وقد يصبح المكون النهائي عندئذٍ قادراً على جذب المغناطيس بضعف، لا سيما حول مناطق الانحناءات والمناطق التي خضعت لتشكيل مكثف.
وغالبًا ما يؤدي ذلك إلى خلافات لا داعي لها أثناء عملية الفحص. فالمخطط يشير إلى استخدام الفولاذ 304. ويضع المفتش مغناطيسًا على الحافة المشكلة ويشعر بجاذبية خفيفة. فيستنتج أحدهم أن المورد استخدم مادة خاطئة.
ربما. لكن ليس بالضرورة.
من الناحية الهندسية، لا ينبغي استخدام المغناطيس اليدوي كطريقة وحيدة لتحديد درجة الفولاذ المقاوم للصدأ. وإذا كان التحقق من الدرجة أمرًا مهمًا، فيجب الرجوع إلى شهادة المصنع واستخدام معدات تحليل المواد المناسبة.
وهناك خطأ آخر أكثر تكلفة، وهو: اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسي لصنع لوحة التثبيت في نظام التثبيت المغناطيسي. وقد لا يحل استخدام مغناطيس أكبر الحجم المشكلة، لأن الدائرة المغناطيسية نفسها غير فعالة.
بالنسبة للمزالج المغناطيسية وأنظمة التثبيت وأجهزة الاستشعار ووحدات التثبيت، يرجى تحديد الدرجة الدقيقة للفولاذ المقاوم للصدأ بدلاً من الاكتفاء بكتابة عبارة «فولاذ مقاوم للصدأ» على الرسم.
هل الذهب مغناطيسي؟
ذهب خالص لا ينجذب إلى المغناطيس العادي. فهو مادة ديامغناطيسية، مما يعني أنه يتفاعل بشكل ضعيف جدًّا مع المجال المغناطيسي المطبق عليه. وخارج المختبر، لا يمكن لأي شخص أن يشعر بهذا التنافر.
وهذا يجعل المغناطيس أداة مفيدة في الكشف عن بعض منتجات الذهب المزيفة الواضحة. فإذا انجذب قطعة يُزعم أنها من الذهب الخالص نحو المغناطيس، فمن المحتمل أنها تحتوي على الفولاذ أو النيكل أو أي مادة مغناطيسية أخرى.
لكن هذا الاختبار له حدوده.
قد تحتوي قطعة المجوهرات الأصلية على قفل مغناطيسي أو زنبرك داخلي صغير. أما القطعة المقلدة المصنوعة من النحاس أو أي سبيكة غير مغناطيسية أخرى، فقد تجتاز اختبار المغناطيس بسهولة. كما أن الطلاء الذهبي لا يعطيك أي فكرة عن المادة الموجودة تحته.
لذا، فإن المغناطيس قد يثير الشكوك. لكنه لا يمكنه تأكيد النقاء.
بالنسبة للمشترين الصناعيين، يُختار الذهب عادةً في صناعة الوصلات الكهربائية المقاومة للتآكل، وتطبيقات الربط، والطلاءات، والأجهزة الإلكترونية عالية الموثوقية. وعادةً ما يكون افتقاره إلى المغناطيسية القوية أمراً ثانوياً مقارنةً بموصلية الذهب واستقراره الكيميائي.
هل الألومنيوم مغناطيسي؟
إذا وضعت مغناطيسًا عاديًا على لوح من الألومنيوم، فلن يحدث أي شيء ملحوظ. فالألومنيوم مادة ذات مغناطيسية بارامغناطيسية ضعيفة، لكن في الاستخدام العادي يُعامل على أنه غير مغناطيسي.
لكن إذا حركت مغناطيسًا قويًّا بسرعة أمام نفس الصفيحة، فإن السلوك يصبح أكثر إثارة للاهتمام.
يُحدث المجال المغناطيسي المتحرك تيارات دوامية في الألومنيوم. وتُنتج هذه التيارات مجالًا مغناطيسيًّا خاصًّا بها، يتعارض مع الحركة التي أوجدتها. ولهذا السبب، يسقط المغناطيس القوي ببطء عبر أنبوب ألومنيوم سميك بدلاً من السقوط مباشرةً عبره.
لم يتحول الألومنيوم إلى مغناطيس دائم. إنه يتفاعل مع مجال مغناطيسي متغير.
هذه التفاصيل مهمة في الآلات عالية السرعة، والفرملة المغناطيسية، وأنظمة الحث، والمعدات المصنعة بالقرب من مغناطيسات قوية. فقد تكون المادة «غير مغناطيسية» في اختبار بسيط للانجذاب، ومع ذلك تتفاعل بقوة مع مجال مغناطيسي متغير.
لا يزال الألومنيوم خيارًا شائعًا في صناعة أغلفة المحركات الكهربائية، ومكونات المركبات، وعلب الأجهزة الإلكترونية، والهياكل المستخدمة في صناعة الطيران. فهو خفيف الوزن ومقاوم للتآكل، ولا يوفر مسارًا مغناطيسيًا سهلًا للعودة مثل الحديد أو الفولاذ الكربوني.
ومع ذلك، فإن الألومنيوم ليس آمنًا تلقائيًّا في جميع الأنظمة المغناطيسية. لذا، يجب أخذ التسخين والكبح الناتجين عن التيارات الدوامة في الاعتبار عندما تتحرك المغناطيسات بسرعة بالقرب منه.
هل الفضة مغناطيسية؟
الفضة ليست مغناطيسية بالمعنى الشائع. فالمغناطيس لا يلتصق بالفضة النقية، كما أن المعدن لا يبقى ممغنطًا بعد إزالة المغناطيس.
قيمتها الحقيقية هي قيمتها الكهربائية.
تتمتع الفضة بموصلية ممتازة، لذا يستخدمها المصنعون في نقاط التلامس والمفاتيح والمواد اللاصقة الموصلة والمعاجين ومكونات إلكترونية محددة. وفي تلك التطبيقات، لا يتمحور السؤال عادةً حول ما إذا كانت الفضة تنجذب إلى المغناطيس، بل حول ما إذا كانت طبقة الفضة سميكةً بما يكفي ونظيفةً بما يكفي ومثبتةً بإحكام على المادة الأساسية.
قد ينجذب جزء من الفولاذ المطلي بالفضة بقوة إلى المغناطيس. وهذا لا يعني أن الفضة مغناطيسية؛ بل يعني أن الطبقة المطلية رقيقة بما يكفي لكي يظهر تأثير الفولاذ الموجود تحتها في الاختبار.
يبدو هذا الأمر بديهياً عند كتابته. لكن على طاولة الفحص، غالباً ما يتم تجاهله أكثر مما قد تتوقع.
هل النحاس مغناطيسي؟
لا يلتصق النحاس بالمغناطيس الدائم العادي. فهو مادة مضادة للمغناطيسية، على الرغم من أن استجابته ضعيفة جدًّا بحيث لا يمكن ملاحظتها دون استخدام أجهزة حساسة.
ومع ذلك، فإن النحاس موجود داخل كل جهاز كهرومغناطيسي مهم تقريبًا.
تعتمد لفات المحركات، وملفات المحولات، والمحاثات، والمولدات، والمرحلات، ومعدات الشحن، وقضبان التوصيل، جميعها على النحاس. فعندما يتدفق التيار عبر موصل نحاسي، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًّا. وعند توقف التيار، يختفي هذا المجال.
وبالتالي، فإن النحاس ليس مادة مغناطيسية دائمة، لكنه يُعدّ إحدى المواد الرئيسية المستخدمة في توليد مجالات مغناطيسية قابلة للتحكم.
يكتسب هذا التمييز أهمية عندما يقول المشتري: «يجب أن يكون الجزء النحاسي مغناطيسيًا». وعادةً ما يكون المطلب الفعلي مختلفًا. فربما يحتاج الجزء إلى توصيل التيار الكهربائي، أو العمل بجوار مغناطيس، أو إحداث تيار دوامي، أو ألا يتأثر بجهاز استشعار مغناطيسي.
يجب تصحيح الصياغة قبل أن يشرع أي شخص في قطع المعدن.
هل التيتانيوم مادة مغناطيسية؟
يتميز التيتانيوم بخاصية مغناطيسية ضعيفة. وفيما يتعلق بأعمال الشراء والتصنيع والتجميع العادية، يُعامل عادةً على أنه مادة غير مغناطيسية، لأن المغناطيس العادي لا يلتصق به بشكل ملحوظ.
وتساعد هذه الخاصية في الأجهزة الطبية، وأنظمة الفضاء الجوي، والمعدات البحرية، وأجهزة المختبرات، والمكونات المركبة بالقرب من المعدات المغناطيسية الحساسة.
يتميز التيتانيوم أيضًا بكثافة منخفضة، ومقاومة عالية للتآكل، ونسبة قوة إلى وزن عالية. وللأسف، فإن هذه المزايا تدفع المصممين أحيانًا إلى استخدامه في حالات لا تكون فيها هناك حاجة فعلية إليه.
شخصيًا، لن أختار التيتانيوم لمجرد أن المشروع يتطلب مكونًا غير مغناطيسي. فالألومنيوم، أو الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، أو النحاس الأصفر، أو البوليمر الهندسي قد تكون تكلفتها أقل وتكون أسهل في المعالجة الآلية. ويكون اختيار التيتانيوم مبررًا عندما تتداخل عدة متطلبات — وليس عندما تكون «عدم المغناطيسية» هي الشرط الوحيد في القائمة.
من المفترض أن يؤدي اختيار المواد إلى حل المشكلة برمتها.
هل النحاس مغناطيسي؟
النحاس الأصفر الصلب عادةً ما يكون غير مغناطيسي. فهو في الأساس سبيكة من النحاس والزنك، وكلاهما لا ينجذب بقوة إلى المغناطيس العادي.
قد تفشل المجموعة النحاسية الجاهزة في اجتياز اختبار المغناطيس.
تخيل جسم صمام تم توريدُه على أنه «نحاس أصفر». يقوم المفتش عند استلام الشحنة بوضع مغناطيس عليه فيشعر بجاذبية واضحة. فتُوقف الدفعة، ويتوقف الإنتاج، ويُطلب من المورد توضيح طبيعة المادة.
بعد تفكيك الصمام، اتضح أن الهيكل النحاسي سليم. وتأتي قوة الجذب من زنبرك رجوع صغير ومكون تثبيت فولاذي موجود بداخله.
ويمكن أن ينشأ ارتباك مماثل عن استخدام إدخالات فولاذية ملولبة، أو أدوات تثبيت مطلية، أو تلوث ناتج عن المعالجة الآلية، أو معدن أساسي مغطى بطبقة نهائية بلون النحاس الأصفر. ولا يُعد اختبار المجموعة الكاملة مماثلاً لاختبار مادة النحاس الأصفر نفسها.
عندما يكون للتداخل المغناطيسي تأثير مهم، يجب فحص كل مكون — وليس فقط الغلاف المرئي.
هل الحديد مغناطيسي؟
نعم. الحديد مادة مغناطيسية، ويُنجذب بقوة إلى المغناطيسات.
يمكن أن تتوازى مجالاتها المغناطيسية الداخلية تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي. واعتمادًا على حالة المادة، قد يستمر جزء من هذا التوازي بعد إزالة المجال.
كما أن الحديد يتمتع بقدرة جيدة على توصيل التدفق المغناطيسي، ولهذا السبب تُستخدم المواد القائمة على الحديد في المحركات، والمحولات، والمغناطيسات الكهربائية، ومكبرات الصوت، وأجهزة الفصل المغناطيسي، وأنظمة الرفع، ووحدات الاستشعار.
لا يُعد الحديد النقي دائمًا المادة التي يرغب فيها المهندس فعليًّا. فقد يوفر الفولاذ منخفض الكربون قوة ميكانيكية أفضل وسهولة أكبر في التصنيع. كما يمكن للفولاذ الكهربائي أن يقلل من الخسائر في صفائح المحركات والمحولات. وقد توفر السبائك المغناطيسية اللينة نفاذية أفضل أو قوة إكراه أقل.
كون مادة ما «أكثر مغناطيسية» لا يعني تلقائيًا أنها أفضل.
بالنسبة لقلب المغناطيس الكهربائي، قد يكون من المهم سهولة المغنطة وإزالة المغنطة. أما بالنسبة لـ مغناطيس دائم، والهدف هو الحفاظ على الخصائص المغناطيسية. أما بالنسبة للدعامة الهيكلية الموجودة بالقرب من جهاز استشعار، فقد يشكل السلوك المغناطيسي القوي مشكلة غير مرغوب فيها.
يُجيب «آيرون» بوضوح على سؤال الجاذبية. أما سؤال التطبيق، فلا يزال يتطلب مزيدًا من التفكير.
هل الرصاص مادة مغناطيسية؟
لا ينجذب الرصاص إلى المغناطيس العادي. فهو مادة مضادة للمغناطيسية، واستجابته المغناطيسية ضعيفة للغاية.
وتُعد كثافته أحد أسباب هذا الالتباس. فالرصاص يبدو ثقيلًا ومتينًا، ولذلك يفترض الناس أحيانًا أن المعادن الثقيلة لا بد أن تكون مغناطيسية أيضًا. لكن لا توجد قاعدة من هذا القبيل.
يُستخدم الرصاص في البطاريات، والوقاية من الإشعاع، والتحكم في الصوت، وتخميد الاهتزازات، والأثقال الموازنة، وبعض تطبيقات التسقيف. وترتبط هذه الاستخدامات بكثافته وخصائصه الكيميائية وقابليته للتشكيل — وليس بجاذبيته المغناطيسية.
إذا بدا أحد مكونات السلك مغناطيسيًا، فابحث عن مادة أخرى. فقد يكون السبب هو حديد التسليح، أو أدوات التثبيت، أو الخردة المختلطة، أو التلوث السطحي، أو الإطار الداخلي.
وهذه أيضًا قاعدة نهائية منطقية فيما يتعلق بالاختبار المغناطيسي: اختبر المادة التي تريد تحديدها فعليًّا، لا تكتفِ باختبار المنتج المحيط بها.
ليست جميع المعادن مغناطيسية، وقد تخفي التسمية البسيطة التي تقتصر على «نعم» أو «لا» تفاصيل مهمة. فالحديد مغناطيسي بقوة. كما أن العديد من أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ مغناطيسية. أما الذهب والفضة والنحاس والنحاس الأصفر والرصاص والألومنيوم والتيتانيوم، فهي عمومًا غير مغناطيسية في الاستخدام العادي، على الرغم من أن بعضها لا يزال يستجيب بشكل ضعيف أو يتفاعل مع المجالات المغناطيسية المتغيرة.
بالنسبة للفرز العادي، يُعد المغناطيس وسيلة سريعة ومفيدة. أما بالنسبة للقرارات الهندسية، فيجب التأكد من نوع السبيكة، وظروف التصنيع، والمكونات المحيطة، والفجوة الهوائية، ومنطقة التلامس، وبيئة التشغيل الفعلية. في حالة الفشل تجميع مغناطيسي لا يرجع السبب في ذلك دائمًا إلى ضعف المغناطيس. ففي كثير من الأحيان، يكون شخص ما قد توصل إلى افتراض خاطئ بشأن المعدن الموجود بجواره.





