月: 2023年4月

Was ist Wolfram?

Wolfram (Elementsymbol: W) ist ein Übergangsmetallelement mit einem Atomgewicht von 183,85.

Wolfram wird in verschiedenen Produktformen wie Pulver, Barren, Draht, Stangen und Platten verarbeitet und in verschiedenen Bereichen wie Automobilen, Werkzeugen, Beleuchtung, Haushaltsgeräten, Halbleitern und Medizin verwendet.

Verwendungszwecke von Wolfram

Wolfram wird unter Ausnutzung seiner Eigenschaften für folgende Zwecke verwendet.

• Höchster Schmelzpunkt aller Metalle
  Verwendung bei hohen Temperaturen, z. B. als Elektroden zur Erzeugung von Elektronenstrahlen in Elektronenmikroskopen, als Entladungsdrähte und als Elektroden für Entladungslampen
• Relativ hoher elektrischer Widerstand
  Glühfäden in Glühbirnen, Ofenheizungen usw.

Wolfram wird auch für Beleuchtungszwecke verwendet, aber seine Verwendung nimmt mit der Verbreitung von LEDs ab. Weitere Anwendungen sind die Verwendung von Wolfram als Legierung mit Kohlenstoff, d. h. eine Legierung aus Wolfram und Kohlenstoff, und Wolfram als Legierung mit Kohlenstoff, d. h. eine Legierung aus Wolfram und Kohlenstoff.

Wolframkarbid, eine Legierung mit Kohlenstoff, ist ein typisches Beispiel. Es ist eine Hartmetalllegierung und wird als Zusatzstoff für Schneidwerkzeuge und Stahl verwendet. Wolframcarbid wird nicht nur für Schneidwerkzeuge, sondern auch als Schleifmittel verwendet, da es bei hohen Temperaturen nicht erweicht, eine hohe Härte beibehält und eine hohe Festigkeit aufweist.

Eigenschaften von Wolfram

Wolfram hat eine silbrig-weiß polierte Masseoberfläche, ein graues Pulver und ein spezifisches Gewicht von 19,3. Es hat den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle (3.380°C) und einen Siedepunkt von 5.800°C. Es zeichnet sich außerdem durch einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aus und wird als Rohstoff für Behälter und Bauteile verwendet, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, wie Tiegel und Öfen.

Obwohl Wolfram nicht der Hauptbestandteil ist, wurde eine Eisenlegierung, die Kobalt, Wolfram, Chrom und Kohlenstoff enthält und als KS-Stahl bekannt ist, als der stärkste Dauermagnet bezeichnet, als sie 1917 in Japan entwickelt wurde.

Wolfram-Erz wird mit anderen Metallen wie Wolframit, Ferranit, Mangan-Hubnerit, Scheelit und CaWO4 vermischt. Ferromangan-Schwarzerz und Asche-Schwarzerz sind die wichtigsten Erze.

Mehr als 80 % der Erze werden in China gefördert, die übrigen in Russland, Australien und Kanada. Trotz der ungleichmäßigen Produktion ist Wolfram ein sehr wichtiges Element, und die Sicherheitsmaßnahmen sehen vor, dass für den Inlandsverbrauch Vorräte für mindestens 60 Tage angelegt werden müssen.

Weitere Informationen über Wolfram

1. Arten von Wolframlegierungen

Es wurde eine Reihe von Wolfram-Legierungen entwickelt, und Sinterlegierungen auf Wolfram-Basis mit einer Bindephase aus Nickel, Kupfer oder Eisen werden als Schwerlegierungen bezeichnet. Zu den Schwermetalllegierungen gehören die Systeme Wolfram-Nickel-Kupfer (W-Cu-Ni) und Wolfram-Nickel-Eisen (W-Fe-Ni).

Das Wolfram-Nickel-Kupfer-System ist nicht magnetisch, aber ein guter Wärmeleiter. Das Wolfram-Nickel-Eisen-System hingegen ist schwach magnetisch und hat hervorragende mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Dehnung. Schwere Legierungen werden durch Pulvermetallurgie hergestellt, da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat.

Bei der Herstellung wird das Metallpulver gleichmäßig gemischt, unter hohem Druck gepresst und anschließend bei hohen Temperaturen gesintert. Die physikalischen Eigenschaften der Legierung lassen sich durch die Einstellung der Partikelgröße des bei der Herstellung verwendeten Wolframs, der Art des als Bindemittel verwendeten Metalls und des Mengenverhältnisses differenzieren.

2. Toxizität von Wolfram

Da Wolfram-Barren selbst ungiftig sind, können sie in Anwendungen mit direktem Kontakt wie Werkzeugen und Zubehör verwendet werden. Andererseits wird der bei der Wolframverarbeitung entstehende Wolframstaub in der Klassifizierung der Staubgefährdungsstufen der Japan Society for Occupational Health als Staub der Klasse III eingestuft, und die maximal zulässige Staubmenge in der Arbeitsumgebung ist festgelegt.

Was die Toxizität von Wolframverbindungen betrifft, so liegen die Werte für die halbtödliche Dosis LD50 (ein Indikator für akute Toxizität) bei oraler Aufnahme durch Ratten bei 3.300 mg/kg für Phosphowolframsäure, 1.190 mg/kg für Natriumwolframat und 840 mg/kg für Wolframoxid (VI). Die Toxizität dieser Verbindungen ist nicht bekannt.

Keine dieser Verbindungen fällt unter das Gesetz zur Kontrolle giftiger und schädlicher Stoffe, aber nach dem Gesetz über Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz werden sie als gefährliche und gefährliche Stoffe eingestuft, die namentlich gekennzeichnet und gemeldet werden müssen.

Was ist ein Messtaster?

Messtaster sind berührende Sensoren zur hochpräzisen Messung der Abmessungen von Werkzeugmaschinen und Werkstücken.

Sie werden an der Spindel oder am Revolver von NC-Werkzeugmaschinen montiert. Durch Berühren des Objekts mit dem Taststift werden die gemessenen Koordinatenwerte mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich an die NC zurückgemeldet. Bei der Einbindung in ein Bearbeitungsprogramm kann das System so eingestellt werden, dass es einen Fehler erzeugt, wenn die gemessenen Werte den zulässigen Bereich überschreiten. So lassen sich Bearbeitungsfehler sofort erkennen.

Darüber hinaus werden die Messwerte in der NC fortlaufend gespeichert. Werden diese Werte ausgewertet, können sie zur Verbesserung der Produktivität und der Bearbeitungsgenauigkeit eingesetzt werden.

Anwendungen von Messtastern

Messtaster wurden ursprünglich für 3D-Messgeräte entwickelt, sind aber mittlerweile auch auf CNC-Werkzeugmaschinen wie Bearbeitungszentren und Revolverdrehbänken weit verbreitet. Da sie in der Lage sind, das Werkstück aus mehreren Winkeln zu berühren, können sie für die Messung einer Vielzahl von Formen eingesetzt werden.

Indem beispielsweise beide Seiten eines Werkstücks gemessen werden, kann der Abstand zwischen den beiden Punkten bestimmt und gleichzeitig die Geometrie, wie die Ebenheit und Parallelität beider Seiten, gemessen werden. Weitere Anwendungen sind das Messen des Innendurchmessers und des Rundlaufs von Werkstückbohrungen, des Abstands zwischen den Mittelpunkten mehrerer Bohrungen und der Außenform von gedrehten Werkstücken.

Funktonsweise von Messtastern

Wenn der Taststift des Messtasters das Objekt berührt, wird ein Signal an den Empfänger übertragen, der den Maschinenursprung zu diesem Zeitpunkt an die NC zurückmeldet, um die Abmessungen zu messen. Es gibt verschiedene Methoden zur Signalübertragung vom Messtaster, darunter induktive, infrarote und drahtlose Methoden.

• Induktives Verfahren
  Bei dieser Methode wird ein Modul für die Signalübertragung in den Empfänger und den Messtaster in der Maschine eingebaut, und die Signale werden durch elektromagnetische Spulen übertragen. Da der Empfänger und die Sonde nahe beieinander liegen müssen, ist die Anordnung sehr eingeschränkt. Andererseits kann die Stromversorgung auf der Sondenseite über das Modul erfolgen, was den Vorteil hat, dass die Sonde selbst keine Stromversorgung benötigt.
• Infrarot-Verfahren
  Bei diesem Verfahren wird Infrarotlicht zur Signalübertragung verwendet. Im Vergleich zum induktiven Verfahren ist der Signalübertragungsbereich wesentlich größer, so dass das Problem der Platzbeschränkung entfällt. Diese Übertragungsmethode wird immer noch in vielen Situationen verwendet.
• Drahtloses Verfahren
  Eine weitere Verbesserung der Signalübertragungsreichweite des Infrarotverfahrens ist das Funkverfahren, das mit Radiowellen arbeitet. Diese Methode kann auch bei Modellen mit einem großen Werkzeugbereich eingesetzt werden, wie z.B. bei großen Bearbeitungszentren und 5-Achsen-Bearbeitungszentren.

Was ist ein Berührungsschalter?

Ein Berührungsschalter ist ein Schalter, der durch Berührung des Bildschirms mit dem Finger oder einem Stift des Benutzers ein- und ausgeschaltet wird.

Es gibt verschiedene Erkennungsmethoden, wie kapazitiv, resistiv und infrarot, die je nach Anwendung eingesetzt werden. Im Vergleich zu Knöpfen und Tasten können Schalter auf einer flachen Oberfläche platziert werden und haben ein besseres Design, so dass sie in den Bedienfeldern von audiovisuellen Geräten und Industrieanlagen sowie in den Bedieneinheiten von öffentlichen Einrichtungen weit verbreitet sind.

Sie waren auch ein Pionier in der Touch-Bedienung, noch vor der Einführung von berührungsgesteuerten Produkten wie Smartphones und Tablets. In jüngster Zeit werden kleinere und dünnere Touch-Schalter benötigt, um dem Trend zu kleineren mobilen Geräten und dem IoT gerecht zu werden.

Bei der Entwicklung von Touch-Schaltern sind auch Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz sowie eine verbesserte Bedienbarkeit wichtige Faktoren.

Anwendungen von Berührungsschaltern

Berührungsschalter, die wir in unserem täglichen Leben häufig sehen, sind hauptsächlich für die menschliche Bedienung vorgesehen. Beispiele hierfür sind elektrische Geräte im Haushalt und Drucktasten an Aufzügen und automatischen Türen in Einkaufszentren. In den letzten Jahren haben sich kapazitive Berührungsschalter, die durch einfaches Berühren des Bildschirms aktiviert werden, wie z. B. bei Smartphones und Touchpanels, durchgesetzt.

Auch in Industrierobotern und Werkzeugmaschinen werden Touch-Schalter häufig eingesetzt. An gefährlichen Arbeitsplätzen, wie z. B. in Fabriken, dienen sie auch als Sicherheitsvorrichtungen, um zu verhindern, dass Arbeiter eindringen oder eingeklemmt werden, und um Schäden an Werkzeugen zu erkennen.

Funktionsweise von Berührungsschaltern

Wie der Name schon sagt, werden Berührungsschalter durch Berührung betätigt. Je nach Betriebsumgebung und Zweck muss der am besten geeignete Typ von Berührungsschaltern ausgewählt werden.

• Kapazitive Berührungsschalter
  Kapazitive Berührungsschalter machen sich die Tatsache zunutze, dass der menschliche Körper ein elektrischer Leiter ist. Wenn sich ein Finger der Oberfläche des Schalters nähert, ändert sich die Kapazität, und diese Änderung wird erkannt und der Schalter wird ein- oder ausgeschaltet. Diese Technologie wird häufig in Touchscreens von Smartphones und Tablets verwendet.
• Resistive Touch-Schalter
  Widerstands-Touch-Schalter bestehen aus zwei leitenden Schichten mit einer dazwischen liegenden Isolierschicht. Wenn der Benutzer die Oberfläche berührt, kommen die beiden leitenden Schichten in Kontakt und es fließt ein elektrischer Strom. Die Änderung dieses Stroms wird erkannt und die Betätigung des Schalters wird gesteuert.
• Infrarot-Touch-Schalter
  Infrarot-Touch-Schalter verwenden einen Infrarotsensor, um die Nähe der Hand oder des Fingers des Benutzers zu erkennen. Der Sensor sendet Infrarotstrahlung aus und erkennt das reflektierte Licht. Wenn sich eine Hand oder ein Finger nähert, ändern sich die Menge und der Winkel des reflektierten Lichts, und der Schalter funktioniert auf dieser Grundlage.

Arten von Berührungsschaltern

Berührungsschalter werden in vielen Situationen eingesetzt, und ihr Anwendungsbereich erweitert sich von Tag zu Tag. Allerdings sind nicht alle Berührungsschalter gleich.

Es ist wichtig, je nach Anwendung und Umgebung den am besten geeigneten Typ auszuwählen:

• Stromsparender Typ
  Dies sind Touch-Schalter mit sehr geringem Stromverbrauch. Sie eignen sich für batteriebetriebene tragbare Geräte.
• Hochwertiger Typ
  Diese Typen behalten ihre hohe Leistung über einen langen Zeitraum hinweg bei. Sie werden häufig in industriellen Anwendungen und öffentlichen Einrichtungen eingesetzt.
• Mehrpunkt-Typ
  Berührungsschalter, die mehrere Berührungspunkte gleichzeitig erkennen können. Häufig in Smartphones und Spielgeräten zu finden.
• Andere
  Typen, die auch in Umgebungen mit hohem Feuchtigkeits- und Verschmutzungsgrad stabil funktionieren, werden in Küchengeräten und medizinischen Geräten verwendet. Einige Typen können auch für bestimmte Anwendungen oder spezielle Umgebungen angepasst werden. Sie werden in multifunktionalen Bedienfeldern und speziellen industriellen Anwendungen eingesetzt.

Was ist ein Solargenerator?

Ein Solargenerator (Englisch: Solar Generator) ist ein Gerät, das durch Solarpaneele erzeugten Strom liefert. Im Allgemeinen handelt es sich dabei um ein Produkt, das einen tragbaren Akkumulator, Sonnenkollektoren und einen Leistungswandler kombiniert. Als Notstromquelle ist die Nachfrage in den letzten Jahren gestiegen.

Anwendungen von Solargeneratoren

Solargeneratoren werden beim Camping und in Katastrophensituationen eingesetzt. Die Sonnenkollektoren erzeugen tagsüber Strom, während die gespeicherte Energie nachts genutzt wird. Sie sind besonders in Notfällen nützlich, da sie kein Stromnetz benötigen.

Solargeneratoren können grob in zwei Typen eingeteilt werden: fest installierte und tragbare. Beispiele für den Einsatz sind:

• Notstromquelle im Falle von Naturkatastrophen
• Unabhängige Stromquelle für netzunabhängige Stromerzeugung
• Stromversorgung für Übernachtungen in Fahrzeugen und beim Camping

Funktionsweise von Solargeneratoren

Ein Solargenerator besteht aus einem Solarmodul, einem Stromspeicher und einem Leistungsaufbereiter. Die Solarmodule wandeln das Sonnenlicht in Strom um, der umgewandelte Strom wird im Akkumulator gespeichert und in eine Spannung umgewandelt, die vom Stromaufbereiter problemlos genutzt werden kann.

Solarmodule werden in zwei Typen unterteilt, nämlich in die auf Siliziumbasis und auf Verbundbasis. Für Solargeneratoren werden Solarmodule aus amorphem und polykristallinem Silizium verwendet.

1. Amorphes Silizium

Hergestellt durch Aufbringen von dünnem amorphem Silizium auf ein Substrat wie z. B. Glas. Es hat zwar einen geringen Umwandlungswirkungsgrad, zeichnet sich aber durch sein geringes Gewicht, seine Produktivität und seine Vielseitigkeit aus. Im Vergleich zu monokristallinem und polykristallinem Silizium sinkt der Umwandlungswirkungsgrad bei der Stromerzeugung auch bei hohen Temperaturen nicht.

2. Polykristallines Silizium

Hierbei handelt es sich um eine kostengünstige Version von Solarmodulen, die aus den bei der Herstellung von monokristallinem Silizium anfallenden Siliziumabfällen hergestellt werden. Sie erzeugen zwar weniger Strom als monokristallines Silizium, können aber zu geringeren Kosten hergestellt werden.

Speicherbatterien für Solargeneratoren

Nicht nur Solarstrom, sondern auch elektrische Energie lässt sich nicht speichern. Es wird immer nur so viel Strom erzeugt, wie das Energieversorgungsunternehmen gerade braucht. Das Energieversorgungsunternehmen plant die Stromerzeugung anhand einer Prognose des Bedarfs.

Bei Solargeneratoren wird der Strom als chemische Energie in Akkumulatoren gespeichert. Das bedeutet, dass der Strom auch bei Stromausfällen aufgrund von Naturkatastrophen wie Erdbeben und Taifunen verfügbar ist.

Speicherbatterien sind jedoch teuer, so dass die Speicherbatterien in Solargeneratoren auch einen großen Teil ihres Preises ausmachen. Außerdem müssen sie temperaturkontrolliert sein, da ihre Lebensdauer von der Temperatur abhängt. In Solargeneratoren werden Blei-Säure-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien verwendet. Die Eigenschaften der beiden Batterien werden im Folgenden beschrieben:

1. Blei-Säure-Batterien

Elektrodenplatten aus Blei werden in verdünnte Schwefelsäure eingelegt, die den Elektrolyten darstellt. Als positive Elektrode (Anode) wird Bleidioxid und als negative Elektrode (Kathode) Blei verwendet, und durch eine chemische Reaktion zwischen der verdünnten Schwefelsäure und dem Blei wird Strom erzeugt. Neben Solargeneratoren werden sie auch in Autobatterien und unterbrechungsfreien Stromversorgungen eingesetzt.

Blei-Säure-Batterien sind kostengünstig in der Herstellung, haben aber den Nachteil, dass sie schwer sind. Sie können auch wiederholt aufgeladen und entladen werden, aber ihre Leistung nimmt ab, wenn sie zu stark entladen werden.

2. Lithium-Ionen-Batterien

Hierbei handelt es sich um Akkumulatoren, die Lithium-Übergangsmetalloxide wie Lithiumkobaltat für die positive Elektrode, Kohlenstoffmaterialien wie Graphit oder Graphit für die negative Elektrode und organische Lösungsmittel für den Elektrolyten verwenden. Er lädt und entlädt sich, wenn sich Lithium-Ionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode bewegen.

Neben Solargeneratoren werden sie auch in Smartphone-Batterien verwendet. Lithium-Ionen-Batterien sind klein, leicht und unempfindlich gegen Degradation, aber anfällig für Temperaturschwankungen und teuer. Weitere Arten sind Nickel-Metallhydrid-Batterien und NAS-Akkus.