月: 2023年4月

Was sind Halbleitermaterialien?

Halbleitermaterialien sind alle Materialien, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet werden.

Im Front-End-Prozess werden Wafer verwendet, um Halbleiterchips auf der Oberfläche zu formen, Fotomasken werden als Originalplatten verwendet, wenn Schaltkreismuster, die Designinformationen sind, auf den Wafer gebrannt werden, und Halbleitermaterialien wie Ätzgas und Reinigungsgas werden verwendet. In den nachfolgenden Phasen werden Formen für Gehäuse, in denen die Chips untergebracht werden, Bonddrähte, die die Elektroden der Chips mit der Außenseite verbinden, und Harz- oder Keramikkapseln, die die Chips im Inneren des Gehäuses schützen, verwendet.

Unter den verschiedenen Halbleitermaterialien ist der Wafer, der den Chipkörper bildet, das wichtigste Material, und der Begriff “Halbleitermaterialien” bezieht sich im Allgemeinen auf Wafer.

Verwendungen von Halbleitermaterialien

Es gibt zwei Arten von Halbleitermaterialien (Wafer): Halbleiter, die aus einem einzigen Element bestehen, und Verbindungshalbleiter, die aus zwei oder mehr Elementen bestehen und entsprechend ihrer jeweiligen Eigenschaften im Halbleiterbereich verwendet werden.

Silizium (Si) und Gallium (Ga) sind die gebräuchlichsten Einzelelement-Halbleiter, insbesondere Silizium-Wafer. Sie werden in Halbleiterprodukten wie z. B. Low-Cost-Produkten verwendet, da sie relativ kostengünstig sind und sich Wafer mit großem Durchmesser leicht herstellen lassen.

Zu den Verbindungshalbleitern gehören Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) und Galliumarsenid (GaAs). Verbindungshalbleiter können in Hochfrequenzgeräten, Hochgeschwindigkeitscomputern, LEDs und optischen Kommunikationsgeräten verwendet werden, da sich die Elektronen im Kristall schneller bewegen als in Silizium und sie bessere Lichtempfangs- und Lichtabgabefunktionen haben.

Grundlagen der Halbleitermaterialien

Siliziumwafer, das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial (Wafer), sind dünne kreisförmige Platten aus hochreinem Silizium.

1. Einkristall-Ziehverfahren

Bei der Herstellung von Siliziumwafern wird das Silizium zunächst raffiniert und gereinigt, um hochreines polykristallines Silizium zu erhalten, das dann als Rohmaterial für die Herstellung von Einkristallblöcken im Einkristallziehverfahren verwendet werden kann.

Beim Einkristallziehverfahren wird polykristallines Silicium zusammen mit Borsäure (B) und Phosphor (P) in einem Quarztiegel geschmolzen und unter Rotation eines Silicium-Keimstabs auf der Flüssigkeitsoberfläche an die Oberfläche des geschmolzenen Siliciums gezogen, um einkristalline Blöcke herzustellen. Spuren von Borsäure und Phosphor, die in dieser Phase zugesetzt werden, haben einen erheblichen Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften des endgültigen Halbleiterprodukts.

2. Prozess der Waferverarbeitung

Der Einkristall-Ingot wird im folgenden Prozess in dünne Wafer geschnitten und anschließend auf Hochglanz poliert, um Unregelmäßigkeiten auf der Waferoberfläche zu beseitigen. Der Polierprozess wird auch als Polieren bezeichnet, und die Wafer in diesem Stadium werden als polierte Wafer bezeichnet.

Polierte Wafer können als Halbleiter verwendet werden, wie sie sind. Je nach den Anforderungen der Halbleiterhersteller werden spezielle Bearbeitungen hinzugefügt, z. B. geglühte Wafer für miniaturisierte Produkte, bei denen der Sauerstoff durch eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung von der Waferoberfläche entfernt wird (Glühen), und epitaktische Wafer, bei denen Silizium-Einkristalle durch Dampfphasenwachstum auf der Waferoberfläche gezüchtet werden (epitaktisches Wachstum).

Arten von Halbleitermaterialien

Halbleiter lassen sich je nach dem Grad der Funktionsintegration in drei Haupttypen unterteilen. Typische Beispiele sind diskrete Halbleiter, integrierte Schaltungen (ICs) und groß angelegte integrierte Schaltungen (LSIs).

1. Diskrete Halbleiter

Dies sind Elemente mit einer einzigen Funktion, die den niedrigsten Integrationsgrad unter den Halbleitern aufweisen. Typische Beispiele für diskrete Halbleiter sind Dioden und Transistoren. Dioden haben die Funktion, Strom in eine Richtung zu leiten, während Transistoren die Funktion haben, Strom zu steuern. Diskrete Halbleiter werden in vielen bekannten Geräten wie Autos, Computern und Smartphones verwendet.

2. Integrierte Schaltungen (IC)

Ein IC (Englisch: Integrated Circuit) ist ein Zusammenschluss mehrerer Elemente. Sie bestehen aus einer Reihe von Transistoren und Dioden und werden je nach dem Grad der Integration als SSI (Small Scale Integration), MSI (Middle Scale Integration) oder LSI (Large Scale Integration) klassifiziert.

3. LSI (Großmaßstäbliche Integration)

LSI ist eine Art von IC mit einem hohen Integrationsgrad; IC und LSI werden oft synonym verwendet. LSI integrieren Dioden, Transistoren und passive Elemente und haben komplexe Funktionen. Sie werden häufig in Produkten eingesetzt, die das Leben der Menschen erleichtern, z. B. in Autos, Computern, Smartphones, Audiogeräten und Digitalkameras.

Was ist ein Not-Aus-Schalter?

Ein Not-Aus-Schalter ist ein Schalter, der eine Maschine in einem Notfall anhalten kann.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass Industriemaschinen unter hohen Drehmomenten und Drücken eingesetzt werden, die mehr sind, als die menschlichen Knochen aushalten können. Wenn Maschinen mit solch hohen Kräften mit Menschen in Berührung kommen, besteht die Gefahr von schweren Arbeitsunfällen und Personenschäden. Not-Aus-Schalter werden eingebaut, um Personenschäden zu vermeiden, indem sie das Gerät zwangsweise stillsetzen. Außerdem sollen sie verhindern, dass die Geräte durch die starke Kraft, die sie besitzen, beschädigt werden, falls die Geräte außer Kontrolle geraten.

Anwendungen von Not-Aus-Schaltern

Not-Aus-Schalter werden häufig in Industriemaschinen eingesetzt, bei denen die Antriebseinheit sichtbar ist.

Typische Beispiele sind in der Mitte von Förderbändern usw. installiert. Aufgrund der zahlreichen Unfälle, die sich in der Vergangenheit an Förderbändern ereignet haben, ist der Einbau in der Verordnung zur Durchführung des Arbeitsschutzgesetzes vorgeschrieben. Wenn Förderbänder als Transportmittel über weite Strecken eingesetzt werden, müssen zudem Not-Aus-Schalter großflächig installiert werden. Da Druckknopfschalter unter Umständen nicht erreichbar sind, werden häufig Zugschalter als Not-Aus-Schalter eingesetzt.

Funktionsweise von Not-Aus-Schaltern

Not-Aus-Schalter unterscheiden sich in ihrer Funktionsweise je nach ihrer Form.

Druckknopf-Not-Aus-Schalter werden im Allgemeinen als Not-Aus-Schalter bezeichnet. Drucktastenschalter sind in der Regel rot lackiert, da sie sich von anderen Tastern abheben sollen. Drucktastenschalter werden auch wegen der Gefahr des Auslösens durch Entfernen der Hand vom Druckknopf verwendet, der beim Drücken der Taste verriegelt wird. Die meisten sind drehbar, was durch Drehen des Knopfes im Uhrzeigersinn ausgelöst wird. Auf der Rückseite des Druckknopfschalters befinden sich Kontakte zur Steuerung des Stromkreises. Üblicherweise wird ein B-Kontakt verwendet, der den Stromkreis unterbricht, wenn der Druckknopf gedrückt wird. Wenn ein Körper versehentlich von einem Not-Aus-Schalter getroffen wird und das Gerät anhält, wird die Arbeit in der Produktionsstätte unterbrochen. Daher ist der Schalter häufig mit einem Schutzring versehen, der verhindert, dass er angehalten wird, selbst wenn ein Körper ihn berührt.

Bei Not-Aus-Schaltern, die an Förderbändern verwendet werden, ist ein Draht um das Förderband gespannt. Durch Ziehen am Draht klappt der Schalter zusammen und hält die Maschine an. Wie bei Drucktastenschaltern ist der Schalter nach der Aktivierung gesperrt, bis er wieder in Betrieb genommen wird.

Was ist ein Schutzrelais?

Schutzrelais sind Geräte, die plötzliche Strom- und Spannungsschwankungen in Geräten des Stromnetzes sofort erkennen und Steuersignale an Leistungsschalter senden, um den fehlerhaften Punkt zu isolieren.

Durch die schnelle Abschaltung fehlerhafter Stellen bei einem Unfall in einem Stromnetz verhindern Schutzrelais nicht nur die Ausbreitung von Schäden durch Überströme, sondern minimieren auch die Dauer von Stromausfällen und gewährleisten eine stabile Stromversorgung.

Zu diesem Zweck sind im gesamten Stromversorgungssystem Betriebsmittel-Fehlerbeseitigungsrelais zur Isolierung fehlerhafter Betriebsmittel und Unfallverhütungsrelais zur Verhinderung der Ausbreitung der Auswirkungen von Unfällen verteilt. Wiedereinschaltvorrichtungen zur schnellen Behebung von Unfällen werden ebenfalls als eine Art von Schutzrelais behandelt.

Anwendungen von Schutzrelais

Schutzrelais sind Vorrichtungen, die verhindern, dass sich die Auswirkungen von Unfällen, wie z. B. Blitzeinschlägen, im Stromnetz ausbreiten, und die eine stabile Stromversorgung gewährleisten. Schutzrelais werden in allen Einrichtungen des Stromnetzes installiert, wie z. B. in Kraftwerken, Umspannwerken und Übertragungs- und Verteilungsleitungen, die von Energieversorgungsunternehmen betrieben werden.

Private Stromerzeugungsanlagen, die an das Stromnetz eines Energieversorgungsunternehmens angeschlossen sind, müssen ebenfalls Schutzrelais an den Abnahmestellen installieren.  Dies geschieht, um das Stromnetz bei einem Ausfall der privaten Stromerzeugungsanlagen zu schützen und die privaten Stromerzeugungsanlagen bei einem Unfall im Stromnetz zu schützen.

Neben Stromerzeugungsanlagen werden Schutzrelais auch zum Schutz von Stromempfangs- und Stromumwandlungsanlagen in Gebäuden, Fabriken, Krankenhäusern, Eisenbahnen und anderen Stromverbrauchseinrichtungen eingesetzt.

Funktionsweise von Schutzrelais

Die Funktionsweise von Schutzrelais hängt von der Art des Schutzrelais ab. Die wichtigsten Methoden und Funktionsweisen von Schutzrelais sind folgende:

• Überstromschutzrelais (OCR: over current relais): Das OCR wird ausgelöst, wenn der Stromwert an dem Punkt, an dem das Schutzrelais installiert ist, den eingestellten Wert überschreitet. Es gibt zwei Arten von Elementen, in denen das Überstromschutzrelais arbeitet: Dimensionselemente und unverzögerte Elemente. Das Dimensionselement arbeitet, indem es einen länger andauernden Überstrom aufgrund einer Überlast erkennt; je höher der Stromwert, desto früher wird das normale System geschützt. Das unverzögerte Element erkennt den sofortigen Fluss eines großen Stroms, der den Nennstrom aufgrund eines Kurzschlusses weit übersteigt, und schützt das normale System.
• Überspannungsrelais (OVR: over voltage relais): Das OVR wird aktiviert, wenn die Spannung an dem Ort, an dem das Schutzrelais installiert ist, den eingestellten Wert überschreitet. Es erkennt Überspannungen auf der Seite des Stromnetzes aufgrund von Fehlern in Generatoren und schützt das System und die Geräte auf der Lastseite.
• Unterspannungsrelais (UVR: under voltage relais): Das UVR schaltet sich ein, wenn die Spannung an der Stelle, an der das Schutzrelais installiert ist, unter einen bestimmten Wert fällt. Es erkennt einen Leistungsabfall aufgrund eines Stromausfalls oder Kurzschlusses und schützt das System und die Geräte auf der Lastseite.
• Schutzrelais für Erdschlüsse (GR: ground relais): Es arbeitet durch die Erkennung von Erdschlüssen, die durch den Kontakt von Kabeln usw. mit der Erde verursacht werden. Die Schutzrelais verwenden einen Nullphasengenerator (ZCT), um im Falle eines Erdschlusses unsymmetrische Ströme aufgrund eines Ungleichgewichts im Dreiphasenstromkreis zu erkennen. Da ein Erdschluss zu diesem Zeitpunkt nur anhand der Stromstärke erkannt wird, ist es nicht möglich, zwischen Störströmen im Netz und Störströmen auf der eigenen Netzseite zu unterscheiden, was zu einer Fehlerkennung führen kann.
• Erdschlusswächter (DGR: directional ground relay): Es arbeitet mit der Erkennung eines Erdschlusses anhand des Nullphasenstroms und der Nullphasenspannung zwischen der Leitung und der Erde. Es können nur Fehlerströme in der eigenen Leitung in der Richtung der Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung erkannt werden.
• Differenzialschutzrelais (DFR: differential relais): Es schaltet, wenn der Differenzstrom, der proportional zur vektoriellen Differenz (Stromwert und Phase) zwischen dem Eingangs- und Ausgangsstrom im geschützten Abschnitt ist, einen bestimmten Wert überschreitet. Nur wenn ein Kurzschluss im Schutzabschnitt auftritt, bewirkt eine Differenz im Sekundärstrom des Generators (Stromwandler), dass ein Differenzstrom in der Erregerspule fließt. Bei dieser Methode erreicht der Differenzstrom während des normalen Betriebs aufgrund des charakteristischen Unterschieds des Stromwandlers nicht den Wert Null und kann zu Fehlfunktionen führen.
• Verhältnis-Differenzialrelais (RDFR: ratio differential relais): Um Fehlfunktionen des Schutzrelais zu verhindern, verfügt ein Differenzialschutzrelais über eine Struktur mit einer zusätzlichen Unterdrückungsspule, die eine Unterdrückungskraft erzeugt, wenn ein Strom durch sie fließt. Wenn ein großer Strom aufgrund eines externen Unfalls durchfließt, wird eine große Unterdrückungskraft aufgebracht, um eine Fehlfunktion zu verhindern.

Andere Arten von Schutzrelais sind Leistungsschutzrelais, Überfrequenzschutzrelais, Unterfrequenzschutzrelais, Kurzschlussschutzrelais und Kurzschlussrichtungsschutzrelais.

Was ist ein Hilfsrelais?

Ein Relais ist ein Gerät, das einen Leistungsschalter oder ein anderes Schaltgerät steuert, wenn in einem Stromnetz eine plötzliche Leistungs- oder Spannungsänderung auftritt, und das den fehlerhaften Teil vom Netz trennt.

Um die Zuverlässigkeit des Relais zu erhöhen, muss es plötzliche Leistungs- und Spannungsänderungen mit hoher Empfindlichkeit erkennen. Durch die Ausstattung des Hilfsrelais mit zwei Kontakten (Zwillingskontakten) hat es einen höheren Kontaktgrad als ein allgemeines Relais und kann die oben genannten Änderungen mit hoher Empfindlichkeit erkennen, selbst bei einer sehr kleinen Last. Neben den Hilfsrelais werden sie auch als Hilfskontakt bezeichnet.

Anwendungen von Hilfsrelais

Hilfsrelais werden als Hilfsrelais in Steuerstromkreisen verwendet. Hilfsrelais werden in allgemeinen Relais eingesetzt, um die Kontaktzuverlässigkeit zu erhöhen, auch wenn der Kontaktgrad gering ist.

In vielen Stromkreisen, einschließlich Steuerstromkreisen, besteht die Gefahr eines Erdschlusses, wenn ein Teil des Leiters mit der Erde in Berührung kommt. Erdschlüsse können elektronische Elemente beschädigen, daher muss dieses Risiko verringert werden. Da Erdschlussströme bei Kleinstlasten besonders klein sind, werden Hilfsrelais eingesetzt, die ihre Werte mit hoher Empfindlichkeit erfassen können.

Funktionsweise des Hilfsrelais

Hilfsrelais haben eine ähnliche Form wie elektromagnetische Schütze, unterscheiden sich aber durch die Anzahl der Kontakte.

Hilfsrelais haben die oben beschriebene Doppelkontaktkonstruktion, die eine höhere Kontaktzuverlässigkeit als allgemeine Relais bietet. Daher können sie Lasten von nur 5 VDC und 3 mA verarbeiten. Beim Öffnen und Schließen von Kleinstlasten kann der Übergangswiderstand der Kontakte ein Problem darstellen. Wenn versehentlich ein hoher Kontaktwiderstandswert auftritt, kann dieser durch das nächste Öffnen oder Schließen wiederhergestellt werden.

Es ist daher nicht einfach festzustellen, ob ein bei einer Kleinstlast auftretender Kontaktwiderstandswert ein Fehler ist oder nicht. Mit einem Hilfsrelais ist die Anzahl der Kontakte im Relais groß und die Kontaktsicherheit kann erhöht werden. Dadurch wird auch die Zuverlässigkeit des Kontaktwiderstandswertes erhöht.

Es sind Hilfsrelais mit bis zu 16 Kontakten erhältlich. Die höhere Anzahl von Kontakten erhöht nicht nur die Kontaktzuverlässigkeit, sondern ermöglicht auch flexiblere Kontaktkonfigurationen. Hilfsrelais sind in Aufputz- und Einbauversionen erhältlich und können je nach Situation ausgewählt werden.

Was ist ein Abriebprüfgerät?

Ein Abriebprüfgerät ist eine Art von Materialprüfmaschine, die ein Gegenmaterial gegen einen Probekörper drückt und diesen bewegt, um seine Abnutzungseigenschaften zu messen.

Während bei Materialprüfungen wie Zug- und Biegeprüfungen die physikalischen und mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Größe der aufgebrachten Überlast bestimmt werden, ergeben sich bei der Abriebprüfung unterschiedliche Eigenschaften. Diese sind abhängig von der Form des Gegenmaterials, das zum Aufbringen der Reibungskraft auf den Prüfling verwendet wird, der Art der Krafteinleitung und der Prüfumgebung.

Aus diesem Grund gibt es verschiedene Arten von Abriebprüfgeräten, z. B. solche, die das Gegenmaterial in einer geraden Linie hin- und herbewegen oder rotieren lassen. Es gibt auch Geräte, die eine Umgebung schaffen können, die den tatsächlichen Betriebsbedingungen nahe kommt, z. B. nasse und trockene Bedingungen und Temperatur.

Anwendungen von Abriebprüfgeräten

Die Abriebprüfung ist ein wichtiger Test für Produkte und Geräte, die während des Gebrauchs Reibung ausgesetzt sind, um ihre Widerstandsfähigkeit gegen durch Reibung verursachten Verschleiß zu beurteilen.

Abriebprüfgeräte werden für Materialprüfungen in den verschiedensten Bereichen eingesetzt, z. B. in der Industrie, im Baugewerbe, in der Medizintechnik, in der Automobilindustrie, bei Oberleitungen, Schienen, Beton und Textilien.

Abriebprüfgeräte werden nicht nur eingesetzt, um zu prüfen, ob Bauteile und Produkte die erforderliche Verschleißfestigkeit aufweisen, sondern auch, um Materialien für Bauteile, Beschichtungen und Schmiermittel auszuwählen.

Merkmale von Abriebprüfgeräten

Verschleiß ist ein Phänomen, bei dem sich ein Teil einer Reibungsfläche aufgrund von Reibung verschlechtert, die durch aneinander reibende Objekte verursacht wird.

Abriebprüfgeräte reproduzieren das Reibungsphänomen entsprechend der jeweiligen Situation, um den Mechanismus und die Eigenschaften des Verschleißes zu klären und die Auswirkungen des Verschleißes zu verstehen, wenn er auftritt.

Da die Verschleißprüfung in hohem Maße von den Prüfverfahren abhängt, gibt es im Vergleich zu den zahlreichen Bereichen, in denen Reibungsprüfungen erforderlich sind, nicht viele standardisierte Prüfverfahren. Da Abriebprüfungen in der Regel unter tatsächlichen Einsatzbedingungen durchgeführt werden, zeichnen sich Abriebprüfgeräte zudem durch eine größere Vielfalt aus als andere Materialprüfmaschinen.

Im Folgenden werden die wichtigsten Arten von Abriebprüfungen aufgeführt, die mit Abriebprüfgeräten durchgeführt werden. Zu den zu bewertenden Eigenschaften gehören der Haftreibungskoeffizient, der kinetische Reibungskoeffizient, die zeitliche Veränderung des Reibungskoeffizienten, die Höhe des Verschleißes und der Vergleich der Verschleißfestigkeit mit verschiedenen Materialien.

• Stift-Scheibe-Prüfung: Bei dem Verschleißtest wird ein Stift gegen die Oberfläche einer rotierenden flachen Probe (Scheibe) gedrückt.
• Kugel-Scheibe-Prüfung: Eine Kugelprobe wird mit der Oberfläche einer rotierenden Scheibenprobe in Kontakt gebracht. Der Vorteil ist, dass die flache Oberfläche mit der Kugel in Kontakt ist, so dass die Reibungsfläche klein ist und ein stabiler Kontakt aufrechterhalten werden kann.
• Ring-auf-Scheibe-Prüfung: Bei dem Verschleißtest wird eine ringförmige Probe in Kombination mit einer Scheibenprobe verwendet.
• Stift-auf-Platte-Prüfung: Ein Stift wird gegen eine Plattenprobe gedrückt und die Platte wird horizontal hin- und hergeschoben.
• Kugel-auf-Platte-Prüfung: Eine Kugel wird gegen die Plattenprobe gedrückt und die Platte bewegt sich horizontal hin und her.

Es gibt eine breite Palette von Materialprüfmaschinen, von solchen, die nur eine dieser Prüfungen durchführen können, bis hin zu solchen, die mehrere Prüfungen durchführen können.

Was ist eine Universalschleifmaschine?

Eine Universalschleifmaschine ist eine zur Familie der Rundschleifmaschinen gehörende Werkzeugmaschine, die ein hohes Maß an Vielseitigkeit und Flexibilität in der Rundschleifposition einer einzigen Maschine ermöglicht. Das Besondere an einer Universal-Schleifmaschine ist, dass der Schleifkopf und die Werkstückspindel beim Außenschleifen frei schwenkbar sind und der Winkel beliebig verändert werden kann, was einen großen Arbeitsbereich ermöglicht.

Die Maschine kann nicht nur zum Außenschleifen, sondern auch zum Innenschleifen, Kegelschleifen und Stirnflächenschleifen eingesetzt werden und ist so konzipiert, dass sie mit speziellen Vorrichtungen für diese Verfahren ausgestattet werden kann.

Anwendungen von Universalschleifmaschinen

Universalschleifmaschinen werden in der Regel zum Schleifen der Außen- und Innenflächen von Werkstücken mit einer rotierenden Schleifscheibe eingesetzt. Allerdings werden sie auch verwendet für Werkstücke, die konisch geformt sind, obwohl sie in der Regel eine zylindrische Form haben.

Im Vergleich zu anderen spitzenlosen Schleifmaschinen werden Rundschleifmaschinen häufig eingesetzt, wenn eine hohe Präzision erforderlich ist, insbesondere in Bezug auf die Rundheit des Werkstücks und die Bearbeitungsmaße der Oberflächenbearbeitung.

Funktionsweise der Universalschleifmaschinen

Universalschleifmaschinen sind eine Art von Rundschleifmaschinen, was erklärt, warum Rundschleifmaschinen in der Lage sind, hochpräzise Schnitte durchzuführen.

Im Gegensatz zu spitzenlosen Schleifmaschinen wird bei Rundschleifmaschinen das Werkstück an beiden Enden durch einen Spindelständer oder einen Zentrierständer fixiert. Da das Rundschleifen mit fest eingespanntem Werkstück erfolgt, kann die Schleifgenauigkeit höher sein als bei spitzenlosen Schleifmaschinen, die kein Zentrum haben und leicht von der äußeren Form und Rundheit des Werkstücks beeinflusst werden.

Ein weiterer Grund für die hohe Präzision beim Schleifen ist die Verwendung einer Schleifscheibe. Eine Schleifscheibe ist ein Stein aus gehärtetem Pulver, das als Schleifkörner bezeichnet wird und mit einem Bindemittel oder ähnlichem gehärtet ist.

Das Schleifkorn entspricht der zu schärfenden Klinge, aber das abgenutzte Schleifkorn schält sich von der rotierenden Scheibe ab, um Platz für ein neues Schleifkorn auf der nächsten Fläche zu schaffen. Damit die Schleifscheibe nicht wie ein Schaftfräser (Bohrer) nachgeschliffen werden muss, was zu einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit beiträgt.

Die Schleifkörner bestehen im Allgemeinen aus harten Diamantpartikeln oder CBN-Körnern. Es ist jedoch wichtig, für verschiedene Anwendungen unterschiedliche Schleifscheiben zu verwenden, da sich verschiedene Schleifscheibenmaterialien für unterschiedliche zu schleifende Werkstücke eignen.

Außerdem haben einige Universalschleifmaschinen eine einzigartige Konstruktion, bei der der Schleifkopf zweimal geschwenkt werden kann, um den Freiheitsgrad in der Schleifposition zu erhöhen. Bei Spezialmaschinen für das Innenschleifen ist der Typ mit Anhebung nach oben üblich, aber es gibt auch rückseitig montierte Schleifkopf, die um 180° geschwenkt werden können, um dies zu ermöglichen.

Um die Vielseitigkeit der Schleifmethoden zu verbessern, muss der Schleifkopf zwischen rotierend und feststehend umschaltbar sein, und die Drehgeschwindigkeit muss einstellbar sein.

Was ist eine Holzbearbeitungsmaschine?

Holzbearbeitungsmaschinen sind buchstäblich Maschinen zur Bearbeitung von Holz. Sie werden eingesetzt, um den Werkstoff Holz in die gewünschte Form und Abmessung für Teile wie Möbel und Baumaterialien zu bringen.

Die Maschinen werden nach der Art der Bearbeitung eingeteilt. Zu den wichtigsten Typen gehören Schneidemaschinen, Trennmaschinen, Schleifmaschinen, Bohrmaschinen und Pressen. Es gibt auch Entstaubungsanlagen und andere Maschinen, die bei diesen Verfahren helfen.

Es gibt stationäre Maschinen, die in Fabriken usw. eingesetzt werden, und handgeführte Elektrowerkzeuge, doch beschränkt sich die Beschreibung hier auf erstere.

Anwendungen von Holzbearbeitungsmaschinen

Typische Gegenstände, die mit Holzbearbeitungsmaschinen bearbeitet werden, sind Bauelemente aus Holz, Holzmöbel, Geschirr und Spielzeug. Je nach Größe des Werkstücks und des zu bearbeitenden Teils werden verschiedene Maschinen eingesetzt.

Beim Zuschnitt von Langmaterialien auf die gewünschte Länge werden Kreissägemaschinen, Plattensägen und Bandsägen eingesetzt.

Nach dem Schneiden wird die Oberfläche mit einer Nutenfräsmaschine oder einem Hobel (Hobelmaschine) bearbeitet.

Anschließend wird mit einer Lochmaschine gebohrt, die Oberfläche mit einer Hobelmaschine bearbeitet und mit einer Oberfräse oder einer Laserschneidmaschine graviert oder markiert.

Merkmale von Holzbearbeitungsmaschinen

Holzbearbeitungsmaschinen sind für die Bearbeitung von Holz optimiert.

Im Vergleich zur Metallbearbeitung wird die Vorschubgeschwindigkeit aufgrund der geringeren Bearbeitungslast höher angesetzt. Aufgrund der geringen Bearbeitungslast ist es möglich, zwei oder mehr Flächen gleichzeitig zu bearbeiten; einige Maschinen können problemlos rechtwinklige oder parallele Flächen bearbeiten.

Wie bei allen Holzbearbeitungsmaschinen fällt aufgrund der hohen Abtragsleistung eine große Menge an Spänen an, so dass häufig eine Entstaubungsanlage, die eine große Menge an Spänen auffangen kann, zusammen mit der Maschine verwendet wird.

Da es sich bei dem Arbeitsmaterial um Holz handelt, ist es notwendig, eine Maschine auszuwählen, die den Eigenschaften des Holzes Rechnung trägt. Zum Beispiel gibt es einen großen Unterschied in der Oberflächengüte zwischen der Bearbeitung mit einer rotierenden Klinge wie einer Oberfräse und der Bearbeitung mit einem einzelnen Blatt wie einem Hobel. Beim Schärfen mit einer rotierenden Klinge weist die Oberfläche feine Fusseln auf, während sie beim Schärfen mit einer Hobelmaschine glänzend und glatt ist.

Im Allgemeinen erfolgt die Endbearbeitung mit einer Hobelmaschine, wenn die Oberfläche so wie sie ist zu einem Produkt werden soll. Bei der Ölbearbeitung hingegen wird beispielsweise eine rauere Oberfläche gewählt, um die Ölhaftung zu verbessern.

Was ist ein hydraulischer Heber?

Ein hydraulischer Heber ist ein Werkzeug zum Heben schwerer Gegenstände mit Hilfe von Hydraulikkraft. Durch den hydraulischen Druck können selbst Gegenstände, die mehrere Tonnen wiegen, leicht mit menschlicher Kraft angehoben werden. Heber können in drei Haupttypen unterteilt werden:

• Mechanisch: Ein typisches Beispiel ist der Spindelwagenheber. Schwere Gegenstände werden angehoben, indem die Rotationskraft beim Drehen der Schraube in eine Bewegung am oberen Anschlag umgewandelt wird.
• Fluidbetätigt: Hydraulische Heber fallen in diese Kategorie.
• Pneumatisch betätigt: Hebeböcke heben schwere Gegenstände durch Einblasen von Druckluft an.

Anwendungen von hydraulischen Hebern

Hydraulische Heber sind vor allem in der Fahrzeugwartung bekannt, wo sie zum Anheben von Fahrzeugen eingesetzt werden. Während mechanische Heber für kleinere Fahrzeuge verwendet werden können, werden hydraulische Heber häufig für schwerere mittlere und große Fahrzeuge eingesetzt. Es gibt verschiedene Arten von hydraulischen Hebern, die sich durch ihre Form und Eigenschaften unterscheiden. Die bekanntesten sind Scherenheber in Form eines Pantographen und Bodenheber mit hoher Tragfähigkeit. Hydraulische Heber können nicht nur zum Heben schwerer Gegenstände, sondern auch zum Schieben, Spreizen und Ausrichten von Objekten eingesetzt werden. Beispielsweise finden sie breite Anwendung bei der Lebensrettung in Katastrophenfällen, bei Bauarbeiten und bei der Montage großer Präzisionsmaschinen.

Funktionsweise der hydraulischen Heber

Hydraulische Heber beruhen auf dem Pascalschen Prinzip.
Das Pascalsche Prinzip besagt, dass, wenn ein geschlossener Behälter eine Flüssigkeit einschließt und auf einen Teil des Behälters Druck ausgeübt wird, der Druckanstieg in alle Richtungen der Flüssigkeit übertragen wird. Dies erfolgt, ohne dass es zu einer Erhöhung oder Verringerung kommt, unabhängig von der Form des Behälters. Bei einem hydraulischen Heber kann man sich dies als zwei Kolben vorstellen, einen kleineren und einen größeren, die durch ein Verbindungsrohr miteinander verbunden und im Inneren mit Öl gefüllt sind. Der kleine und der große Kolben haben unterschiedliche Querschnittsflächen, A1 bzw. A2. Wenn eine Kraft F1 auf den kleineren Kolben ausgeübt wird, entsteht ein Druck P. Dieser Druck P wird durch das Verbindungsrohr auf die untere Fläche des größeren Kolbens mit der gleichen Kraft übertragen. Auf den größeren Kolben wird dann eine nach oben gerichtete Kraft F2 ausgeübt. Druck kann als “Kraft/Fläche” ausgedrückt werden und der Ausdruck für den Druck P zu diesem Zeitpunkt ist “P=F1/A1=F2/A2” aus dem Pascalschen Prinzip. Die Kraft F2, die auf einen großen Kolben wirkt, ist “F2=(A2/A1)×F1”, was zeigt, dass die Kraft im Verhältnis zum Querschnittsverhältnis des Kolbens verstärkt wird. Dadurch können hydraulische Heber große Gegenstände mit geringem Kraftaufwand anheben.