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Industrial Lens

What Is an Industrial Lens?

Industrial Lenses are lenses used in cameras for business applications, such as monitoring and inspection of production lines in factories and security cameras.

The structure of industrial lenses is the same as that of lenses used in consumer products such as single-lens reflex cameras. However, they are designed to meet specific performance requirements, such as higher resolution and lower distortion, depending on the intended use. Industrial lenses, like consumer camera lenses, have a structure called a lens mount that connects the lens and the camera with the imaging element.

There are various types of lens mounts, and they can be interchangeable through adapters. However, it is important to note that some lens mounts are not compatible with each other.

Uses of Industrial Lenses

Industrial lenses are used in combination with industrial cameras. Industrial cameras are widely used in the production lines of various industrial products. Specifically, they are used in the fields of semiconductors and ICs, medical and pharmaceuticals, agriculture and food, automobiles, metal processing, and production plants for resins, ceramics, and film products.

Around us, the lenses used in surveillance and security cameras are also industrial. Automobiles are also equipped with cameras to assist driving and automatic driving, and the lenses used in these cameras can also be called industrial lenses.

Principle of Industrial Lenses

Industrial lenses are the same as the lenses used in consumer cameras, which are composed of several convex and concave lenses. Industrial lenses are often required to have particularly low distortion and are designed to prevent image distortion even at the periphery of the image. Some lenses use a design called telecentric optics.

Telecentric optics refers to a lens configuration in which the size of the object does not change even if the focus is changed. For example, if the front surface is a convex lens, the optical path changes so that light irradiated on the lens converges toward the rear surface of the lens. A lens that corrects the optical path by placing multiple lenses on the optical path to make the light parallel from the rear surface of the lens toward other components is called a telecentric lens.

In lenses for consumer-use single-lens cameras, a mechanism called an aperture and focusing ring is generally installed. However, some industrial lenses have a fixed aperture and focus. This is because the operating environment is fixed and the lens is optimally designed for the conditions in which it will be used. The mechanism of the aperture is based on the same principle as that of the human pupil, adjusting the amount of light coming through the lens by changing the size of the optical path diameter.

These functions also allow the photographer to adjust the range of focus, called depth of field. The focusing ring is a function that allows the lens group to move so that the subject is formed on the imaging element through the lens.

Types of Industrial Lenses

Industrial lenses, like consumer lenses, include wide-angle, standard, and telephoto lenses, single-focal length lenses, and zoom lenses. Other industrial lenses include line sensor lenses, which are specialized for very long and narrow areas, and telecentric lenses.

There is also a category of lenses for micro-photography, diagonal, and circumferential fisheye lenses. Micro-photography lenses are used for inspections to check minute damage on small objects, as they can reflect objects at extremely close distances.

Diagonal and circumferential fisheye lenses can show an even wider area than wide-angle lenses. Despite the disadvantage of significant distortion in the acquired image, they are used when it is necessary to capture an extremely large area, such as with an in-vehicle camera.

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Lagerstahl

Was ist Lagerstahl?

Lagernder Stahl

Lagerstähle werden für Lager verwendet.

Je nach den Umgebungsbedingungen, unter denen der Lagerstahl eingesetzt wird, werden Kohlenstoff, Chrom und andere Elemente zugesetzt und durch Wärmebehandlung und Walzen wird eine hohe Reinheit erreicht, der Sauerstoffgehalt im Stahl reduziert und nichtmetallische Einschlüsse veredelt, um die Lebensdauer des Lagers zu erhöhen.

Anwendungen von Lagerstahl

Lager dienen der Lagerung rotierender Teile und werden hauptsächlich in Rollenlager und Kugellager unterteilt. Rollen sind zylindrisch und Kugeln sind kugelförmig und rollen in einer zylindrischen Form, um den rotierenden Körper zu stützen. Die Rollen und Kugeln stellen einen linearen oder punktuellen Kontakt mit dem Gewicht des rotierenden Körpers her, wobei die Kontaktfläche jedoch hohen Belastungen ausgesetzt ist. Lagerstahl wurde entwickelt, um hohen Belastungen standzuhalten. Die wichtigsten Verarbeitungsmethoden sind:

Schmieden oder Walzen, um das grobe Zementitgeflecht aufzubrechen, gefolgt von Erhitzen, um die Kristallkörner durch Rekristallisation zu verfeinern.
Einem weiteren Glühen zur Sphäroisierung folgt das Abschrecken oder Anlassen bei niedrigen Temperaturen.

Arten der in Lagern verwendeten Werkstoffe

Die in Lagern verwendeten Werkstoffe werden wie folgt unterschieden: 

1. Lagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt
Dieser als SUJ bezeichnete Werkstoff ist nicht nur an der Oberfläche, sondern auch im Inneren gehärtet. Er lässt sich leicht anlassen und zeichnet sich durch eine verbesserte Bearbeitbarkeit durch Sphäroisieren und Glühen aus.

SUJ2 wird für mehr als 90 % der kohlenstoffreichen Chromstähle verwendet, SUJ3 ist ein Typ mit verbesserter Härtbarkeit durch Erhöhung des Anteils von Si und Mn und Reduzierung von Cr im Vergleich zu SUJ2, SUJ5 ist ein Typ mit weiter verbesserter Härtbarkeit durch Hinzufügen von Mo zu SUJ3 und eignet sich für große Kugeln, Rollen, Laufringe und andere hochfeste Anwendungen. Geeignet für große Kugeln, Rollen, Laufringe, etc.

2. Lagerstähle mit gehärteter Haut
Diese Art von Lagerstahl wird aufgekohlt, um die gleiche Härte und Verschleißfestigkeit wie bei Lagern aus kohlenstoffreichem Chrom beizubehalten, hat aber eine innere Zähigkeit. 

3. Korrosionsbeständiger Lagerstahl
Diese Stähle weisen eine ausgezeichnete Korrosions- und Verschleißbeständigkeit auf und werden in chemischen Anlagen verwendet, in denen die Werkstoffe korrosionsanfällig sind.

4. Hitzebeständige Lagerstähle auf Stahlbasis
Sie werden in Hochtemperaturumgebungen mit guter Dimensionsstabilität verwendet.

5. Lagerstähle aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt
Bereiche, die eine hohe Härte erfordern, werden induktiv gehärtet und häufig für Radnabenlager in Kraftfahrzeugen und Linearführungen verwendet.

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Supraflüssiges Helium

Was ist supraflüssiges Helium?

Wenn Helium unter kryogene Temperaturen (2,17 K) gebracht wird, wird es viskositätsfrei und zu flüssigem Helium.
Helium in diesem Zustand wird als supraflüssiges Helium bezeichnet.

Wenn die Temperatur gesenkt wird, geht Helium in einen gasförmigen Zustand über und wird flüssig. Wird die Temperatur weiter gesenkt, kommt es zu einem zweiten Phasenübergang und es bildet sich supraflüssiges Helium. Die Übergangstemperatur an diesem Punkt wird als λ-Punkt bezeichnet.

Supraflüssiges Helium hat sehr spezifische Eigenschaften.
Im supraflüssigen Zustand werden die Kräfte zwischen den Atomen sehr klein. Aus diesem Grund kann ein einzelnes Heliumatom in einen Raum eindringen, den es durchqueren kann. Der Verlust der Viskosität führt auch zu Phänomenen, die normalerweise nicht auftreten würden.

Bislang wurde bestätigt, dass Helium 3 und Helium 4 zu supraflüssigem Helium werden, obwohl der Lambda-Punkt unterschiedlich ist.

Anwendungen von supraflüssigem Helium

Supraflüssiges Helium wird zur Kühlung verwendet. Es ist ein sehr guter Wärmeleiter. Theoretisch ist die Wärmeleitfähigkeit unendlich, was es zu einem idealen Medium für die Kühlung von Heizelementen macht.

In der Praxis sind die Kosten für die Aufrechterhaltung des supraflüssigen Heliums jedoch beträchtlich, so dass es derzeit manchmal in flüssigem Helium verwendet wird.

Zu den vielversprechenden Anwendungen für supraflüssiges Helium gehört der Einsatz zur Kühlung supraleitender Spiralspulen, wie z. B. in MRT-Geräten.
Solche Geräte erzeugen ein starkes Magnetfeld, so dass die Magnete und andere Teile heiß werden. Eine effiziente Kühlung mit supraflüssigem Helium erzeugt ein starkes Magnetfeld, das mit flüssigem Helium nicht erreicht werden kann und verbessert so die Messgenauigkeit.

Darüber hinaus kann die kleinste Menge an Wärme, die in den Geräten zur Messung von Mikrosignalen erzeugt wird, die Messgenauigkeit beeinträchtigen, so dass supraflüssiges Helium zur effizienten Kühlung der Geräte verwendet werden muss.

Eigenschaften von supraflüssigem Helium

Supraflüssiges Helium liegt in flüssiger Form vor, aber im supraflüssigem Zustand gibt es keine Reibung zwischen den Atomen. Aus diesem Grund hat flüssiges Helium keine Viskosität.

Der Grund dafür ist, dass die Wechselwirkung zwischen den Atomen aufgehoben ist, so dass sich die Atome unabhängig voneinander bewegen können. Infolgedessen kann jeder Raum von der Größe eines Atoms durchdrungen werden. Da sich die Atome frei bewegen können, können sie auch an den Wänden des supraflüssigen Helium-Behälters hochklettern und aus ihm herausfließen (Superfluiditätsphänomen).

Supraflüssiges Helium zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die Flüssigkeit keine Viskosität hat, d. h. wenn sie einmal zu fließen beginnt, kann sie ewig weiterfließen. Dies ist ein Merkmal von supraflüssigem Helium, das wie die Supraleitung die Eigenschaft des ewigen Flusses hat, d. h., wenn ein elektrischer Strom für einen Moment an einen Supraleiter angelegt wird, fließt er für immer weiter.
Genauso wie ein elektrischer Strom durch einen Supraleiter fließt, hat supraflüssiges Helium die Eigenschaft der ewigen Rotation, wenn es mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird.
Darüber hinaus ist es nicht viskos, d. h. es hat die Eigenschaft, unabhängig vom Druck mit einer konstanten Durchflussrate zu fließen, wenn es durch sehr dünne Röhren geleitet wird.

Supraflüssiges Helium stellt kein thermisches Gleichgewicht her, wodurch es möglich ist, hocheffiziente Kühlsysteme durch Wärmeaustausch zu konstruieren. 

Um die Eigenschaften von supraflüssigem Helium zu erhalten, müssen kryogene Temperaturen eingehalten werden. Seine Eigenschaften gehen verloren, sobald die Temperatur überschritten wird, bei der supraflüssiges Helium supraflüssig bleibt (der λ-Punkt). Dies ist eine Herausforderung beim Umgang mit supraflüssigem Helium.

Daher weist supraflüssiges Helium besondere Eigenschaften auf, die im normalen Raum nicht vorkommen.
Derzeit wird es hauptsächlich zur Kühlung verwendet, aber es werden auch andere Technologien entwickelt, um seine anderen Eigenschaften zu nutzen.

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Verformter Draht

Was ist Verformter Draht?

Verformter Draht ist ein massives Drahtmaterial mit verschiedenen Querschnittsformen, die nicht rund, sechseckig, quadratisch oder rechteckig sind.

Verformter Draht bietet erhebliche Kosteneinsparungen im Vergleich zum herkömmlichen Schneiden, Schleifen und zur Blechbearbeitung. Sie können durch Kaltziehen oder Kaltwalzen hergestellt werden, und zu ihren Vorteilen gehören Gewichtsreduzierung, Verbesserung der Ausbeute, Vereinfachung des Verfahrens, verbesserte Präzision und glatte Metalloberflächen.

Verformte Drahtfedern haben hohe Federeigenschaften, wenn der Querschnitt verformt wird. Abschrecken und Anlassen sorgen für hervorragende Geradheit, erhöhte Elastizitätsgrenze, hohe Streckgrenze und verbesserte Haltbarkeit. Als Werkstoffe für verformte Drähte können Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, Edelstahl, Kupfer und Kupferlegierungen, Titan und Titanlegierungen usw. verwendet werden.

Verwendung von Verformtem Draht

Verformter Draht hat ein breites Spektrum von Anwendungen. Er wird nicht nur für mechanische Teile wie Splinte und Federn verwendet, sondern auch für Skikanten, Halsketten, elektrische Heizdrähte in elektrischen Teppichen, Armbänder für Armbanduhren, Brillenrahmen, Gitarrenbunddraht und Modellschienen. Darüber hinaus kann er in Kolbenringen und Getriebeteilen für Kraftfahrzeuge, in verschiedenen Industriemaschinen, in der Öl- und Gasindustrie, im Bergbau und in der Wasserwirtschaft, in der Papier- und Zellstoffindustrie sowie in Drahtseilen für die Forstwirtschaft und für Kräne verwendet werden.

Verformte Drähte werden häufig als Federn verwendet. Sie werden in Federn für Haushaltsgeräte und Büroautomation, Federn für Autokupplungen, Bremsen, Wischerarme und Zigarettenanzünder, Federn für Fahrradbremsen usw. verwendet. Wenn die Querschnittsform der Feder verformt wird, lassen sich im Vergleich zu allgemeinen Rundfedern eine höhere Belastbarkeit und eine längere Lebensdauer erzielen. Der Außendurchmesser der Windung ist kleiner als der einer runden Feder mit demselben Drehmoment, wodurch die Feder kompakter und leichter werden kann.

Das Prinzip des Verformten Drahtes

Verformte Drähte mit verschiedenen Querschnitten können durch Kaltziehen oder Kaltwalzen von Spulen hergestellt werden, bei denen es sich um Materialien mit allgemeinem runden Querschnitt handelt. Das Material wird als Coil oberflächenbehandelt, dann unter Streckung des Coils mit einem Ziehstein gezogen oder gewalzt, erneut aufgewickelt und gegebenenfalls geglüht. Verformte Drähte, die für Federwerkstoffe verwendet werden, werden vergütet.

Bei Schenkelfedern beispielsweise ist die Haltbarkeit von rundem Draht etwa doppelt so hoch wie die von verformtem Draht mit demselben Außendurchmesser und derselben Anzahl von Windungen. Bei gleicher Anzahl von Windungen und gleicher freier Länge ist die Haltbarkeit etwa sechsmal so hoch.

Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit und zur Verbesserung des Aussehens können verschiedene Oberflächenbehandlungen eingesetzt werden. So bieten beispielsweise Oberflächenbeschichtungen mit Zink oder Zink-Aluminium-Legierungen eine bessere Korrosionsbeständigkeit. Beschichtungen wie Harz ermöglichen eine farbliche Kennzeichnung, die bei nichtrostendem Stahl auch farbig sein kann.

Arten von Verformtem Draht

Verformte Drähte sind in einer Vielzahl von Materialien erhältlich. Beispiele für Materialien sind Eisendraht, Stahldraht, Pianodraht, Edelstahldraht, Aluminiumdraht, Phosphorbronzedraht, Messingdraht, Kupferdraht, Spezialstahl und Neusilber. Zu Eisendraht gehören geglühter Eisendraht, Kohlenstoffstahldraht zum Kaltstauchen, verzinkter Eisendraht und mit Zink-Aluminium beschichteter Eisendraht.

Die Härte von verformtem Draht beträgt HRC 40-50 für Pianodraht, HRC 35-45 für harten Stahldraht, HRC 45-52 für ölgehärteten Draht, HRC 95-105 für stumpfen Draht und HRC 35-45 für Edelstahldraht.

Weitere Beispiele für Ladungen aus verformtem Draht sind Coils, spulenlose Coils, Träger und Spulen. Zu den Querschnittsformen von verformtem Draht gehören glatter Draht, glatter Vierkantdraht, halbrunder Draht, trapezförmiger Draht, dreieckiger Draht, fünfeckiger Draht, sechseckiger Draht, ovaler Draht, rautenförmiger Draht, konischer Draht, talkförmiger Draht, konvexer Draht, Brillendraht, halbrunder Brillendraht und runder Kobra-Trapezdraht.

Wie wählt man Verformten Draht aus?

Verformter Draht ist ein Drahtmaterial, das über eigene funktionelle Eigenschaften verfügt und leicht in die Nähe des Endprodukts gebracht werden kann, was Vorteile wie die Vereinfachung des Herstellungsprozesses durch den Wegfall der Oberflächenbearbeitung und die Senkung der Kosten mit sich bringt.

Durch die Modifizierung der Eigenschaften der einzelnen Grundwerkstoffe lassen sich geeignete Eigenschaften für unterschiedliche Anwendungen erzielen. Bei kohlenstoffarmen Stählen erleichtern das Hartwalzen und Anlassen die Umformung und Nachbearbeitung. Bei hochgekohlten und legierten Stählen wird durch Ölanlassen und Induktionshärten ein homogenisiertes und besser stabilisiertes Stahlgefüge geschaffen, das die Zugfestigkeit und die Ermüdungseigenschaften verbessern kann. Nichtrostende Stähle werden ebenfalls durch Walzen und Anlassen gehärtet.

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Piezo Driver

What Is a Piezo Driver?

Piezo Drivers

A piezo driver is a power supply and control device that stably operates and controls a piezo element.

A piezoelectric element is a device that converts mechanical displacement into a voltage value or an applied voltage into mechanical motion by utilizing the piezoelectric and inverse piezoelectric effects and is also called a piezoelectric element. Particularly in the case of conversion to mechanical operation, it is possible to control very small sub-micron levels at high speed.

Piezo drivers play the role of power source and control devices in controlling the precise motion of such piezoelectric devices.

Uses of Piezo Drivers

Piezo drivers are widely used in microscopes and machine tools for precision machining that require microscopic motion control. In optical microscope applications, piezo drivers can be used to drive X-Y stages and objective lenses to achieve accurate positioning at high speed.

For example, it is very suitable for high-speed three-dimensional imaging of dynamic phenomena in living cells. Piezo drivers are also often used in lathes and other machine tools for precision work that requires submicron-level accuracy.

To fully exploit the performance of actuator devices using piezo elements, the performance of the piezo drivers responsible for controlling their operation is critical.

Principle of Piezo Drivers

The principle of a piezo driver is that it has a power supply for driving the piezo element and a control circuit that accurately handles minute potentials (to take advantage of the piezoelectric and inverse piezoelectric effects). The piezo element itself has the characteristics of a capacitor, and the power supply side (piezo drivers side) that drives the capacitor as it charges and discharges must have the characteristics of an amplifier-type power supply that can draw in and discharge output current.

Piezo devices respond to minute voltage changes. If a voltage change in the circuit is detected in a steady state with no input, the piezo element will be driven even though no action is being taken, causing a malfunction.

The voltage supply for piezo drivers must be sufficiently stable. To ensure stability as a power supply, a shunt regulator or similar device is incorporated to monitor the voltage applied to the piezo element and constantly apply feedback.

By minimizing malfunctions and drift noise in this way, the driver can stably supply enough current to fill the capacitance of the piezo element and complete its drive in only a few microseconds in response to a sudden increase in the control voltage as input.

Other Information on Piezo Drivers

1. Piezo Drivers With PWM

Under the recent trend toward energy conservation as represented by the SDGs, audio amplifiers are utilizing PWM (Pulse Width Modulation) control to improve efficiency, and some manufacturers are also applying PWM control to piezo drivers.

Unlike dedicated audio amplifiers, the development of unique low-current, high-voltage PWM control-type amplifiers suitable for piezo elements has led to the commercialization of compact, high-efficiency piezo drivers.

2. Application to Earphones and Speakers

Piezoelectric elements themselves have been used in the acoustic field for some time, but their use has been limited to piezoelectric speakers and the like. In recent years, however, piezo drivers have been used in high-end earphones for high-resolution playback. When voltage is applied to piezo drivers, the piezo element generates pressure. Using this characteristic, when a music signal is applied to the piezo drivers as a voltage, the diaphragm vibrates accordingly. In other words, the voltage is converted into sound.

The advantage of using piezo drivers in earphones is that there is no signal conversion process, as is the case with dynamic-type earphones, in which a coil is used to convert the music signal into magnetic force to vibrate the diaphragm. In addition, since the piezo drivers vibrate the diaphragm directly, they operate at extremely high speeds, resulting in very high-frequency reproduction capability. This makes it ideal for reproducing the rich ultra-high frequency information of high-resolution sound sources.

However, to take advantage of the performance of piezo drivers, earphones with piezo drivers also use other high-end drivers for low and mid frequencies, and the products are expensive. The mechanism of piezo driver speakers is almost the same as that of piezo driver earphones. However, one manufacturer’s piezo speaker has a very thin and flexible structure that allows it to vibrate a variety of objects to produce sound.

They also have a wider sound range than previous piezoelectric speakers, especially enhanced output in the bass range, which has been a particular weakness of piezoelectric speakers. Recent LCD TVs have a very thin chassis, and existing speakers can no longer be installed. The above film-type thin piezo driver speaker is suitable for such thin TVs, and higher sound quality is expected in the future.

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Sinterhilfsmittel

Was ist Sinterhilfsmittel?

Sinterhilfsmittel sind Zusatzstoffe, die beim Sintern und Formen von Metall- und Keramikpulvern zur Förderung und Stabilisierung der Sinterung verwendet werden. In der Regel werden Zusatzstoffe verwendet, die einen niedrigeren Schmelzpunkt haben als das zu sinternde Material.

Sinterhilfsmittel werden Pulvern in dem Maße zugesetzt, dass sie die Werkstoffeigenschaften nicht negativ beeinflussen, z. B. wenn schwer zu sinternde Werkstoffe gesintert werden sollen oder wenn die Dichte und Festigkeit des gesinterten Materials erhöht werden soll. Als Sinterhilfsmittel werden Bor und Kohlenstoff verwendet. Erdalkalimetalle und Seltenerdoxide können der Sinterkeramik zugesetzt werden, was zu einer Verdichtung und hohen Wärmeleitfähigkeit führt.

Verwendungszwecke von Sinterhilfsmitteln

Sinterhilfsmittel sind bei der Herstellung von Keramiken weit verbreitet. Die Formgebung von Metallen mit hohem Schmelzpunkt und von Keramik ist durch Schneiden, Kleben oder Schmelzen nicht möglich, daher werden sie durch Sintern hergestellt. Werkstoffe auf Si-Basis wie Siliciumcarbid und Siliciumnitrid lassen sich nur schwer sintern; in diesen Fällen werden dem Pulvermaterial Sinterhilfsmittel zugesetzt. Sinterhilfsmittel werden beim Erhitzen bei niedrigeren Temperaturen als das Materialpulver flüssig und erleichtern so die Verdichtung.

Feinkeramik ist noch schwieriger zu sintern, daher werden Siliziumkarbid und andere Werkstoffe noch feiner zerkleinert und Bor und Kohlenstoff als Sinterhilfsmittel zugesetzt. Bei der Herstellung von Siliziumnitridkeramik wird manchmal Siliziumberylliumnitrid als Sinterhilfsmittel verwendet.

Keramische Sets für den Hausgebrauch sind ebenfalls auf dem Markt. Diese Produkte werden hergestellt, indem keramischer Ton mit einem Sinterhilfsmittel gemischt, in die gewünschte Form gebracht und in einem Mikrowellenofen gesintert wird.

Prinzip der Sinterhilfsmittel

Der Sinterprozess beginnt mit dem Zerkleinern der Rohstoffe und dem Mischen des Pulvers. Wenn das Material besonders schwer zu sintern ist, wird in diesem Stadium ein Sinterhilfsmittel beigemischt. Das Pulver wird dann in eine Form oder ähnliches gegeben und gepresst, um es in eine bestimmte Form zu bringen. Manchmal werden dem Pulver Wachs oder andere Stoffe zugesetzt, um die Formgebung zu erleichtern. Sind die Partikel des Pulvers klein, kann es in der Form zu einer ungleichmäßigen Dichte kommen, weshalb das Pulver manchmal mit einem Formhilfsmittel gemischt und gespritzt wird, um einen granulierten Rohstoff zu erhalten.

Wenn während des Formens organische Stoffe hinzugefügt werden, wird das Material anschließend langsam auf etwa 400 °C erhitzt, um die organischen Stoffe zu entfernen. Anschließend wird das Material zum Sintern auf eine hohe Temperatur erhitzt. Zu diesem Zeitpunkt werden Oxidkeramiken wie Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid häufig an der Luft erhitzt. Metalle wie Stahlwerkstoffe und nichtoxidische Keramiken wie Siliziumnitrid werden unter Schutzgas oder im Vakuum gesintert, um eine Oxidation zu verhindern.

Das Sintern ist ein Phänomen, bei dem das Erhitzen eines Pulverpresslings dazu führt, dass sich die Partikel des Rohmaterials miteinander verbinden, wodurch sich der Raum zwischen den Partikeln verkleinert und diese verfestigen. Bei festen Metallen und Keramiken erfolgt das Sintern durch die Bewegung von Stoffen durch ein Phänomen, das als Diffusion bezeichnet wird, während bei schwer zu sinternden Materialien wie SiC und Si3N4 die Verdichtung selbst bei hohen Temperaturen nicht sehr weit fortschreitet, wenn kein Sinterhilfsmittel hinzugefügt wird. Der Grund dafür lässt sich mit herkömmlichen Theorien nicht erklären, und neue Theorien der freien Energie haben gezeigt, dass hohe Korngrenzenenergien ein thermodynamisches Hindernis für die Sinterung darstellen können. Die Rolle der Sinterhilfsmittel soll darin bestehen, die intergranulare Energie zu verringern und die Sinterung zu verbessern. Das Sintern bei niedrigen Temperaturen ist auch für Hochtemperatur-Strukturkeramiken wichtig, da beim Sintern bei hohen Temperaturen das Problem des Partikelwachstums auftritt, was zu einem Festigkeitsverlust führt.

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Aluminium-Farbe

Was ist Aluminium-Farbe?

Aluminium-Farbe ist ein silberfarbener Lack aus Aluminiumpulver, das mit einem Kunstharz vermischt wird, oder ein Lackierverfahren, bei dem diese Farbe verwendet wird. Aluminium-Farben werden wegen des metallischen Glanzes der fertigen Oberfläche auch als Silberfarben bezeichnet.

Die silbrige Oberfläche von Aluminium-Farben reflektiert Wärme und Licht und verhindert, dass die Oberflächentemperatur von Behältern und anderen Geräten ansteigt. Das verzunderte Aluminium verhindert auch das Eindringen von Wasser und anderen Substanzen in den Lack und verbessert dessen Korrosionsschutzeigenschaften.

Herkömmliche Aluminiumfarben waren in der Regel separate Typen, die aus Aluminiumpulver oder Aluminiumpaste und Öllack bestanden, aber in den letzten Jahren haben sich fertig gemischte Typen durchgesetzt.

Anwendungen von Aluminium-Farben

Aluminium-Farben haben sehr gute Witterungs- und Korrosionsschutzeigenschaften und werden häufig für Anstriche verwendet, vor allem für Gebäude im Außenbereich. Aluminium-Farben haben auch einen metallischen Glanz und werden daher manchmal für das Design der zu streichenden Objekte verwendet.

Zu den spezifischen Anwendungen von Aluminium-Farben gehören Wasserspeicher, Dampfrohre, Stahltürme, Brücken, Schiffe, Fahrzeuge, Öltanks und Anlagen. Auch im Wohnbereich kann eine sehr breite Palette von Anwendungen genannt werden, unter anderem zur Anwendung an Toren, Zäunen, Fensterläden, Türen, Fensterrahmen und Schließfächern, aber auch Spielplatzgeräten, Holzarbeiten, Maschinen und Werkzeugen.

Eigenschaften von Aluminium-Farben

Beim Lackieren mit Aluminium-Farben schwimmt das Aluminiumpulver während des Trocknungsprozesses auf der Oberfläche des Lackfilms und bildet eine undurchlässige Schicht. Dieser Lackfilm zeichnet sich durch einen hohen Strahlungsschutz und eine hohe Wärmereflexion aus. Außerdem bildet sich ein glatter Lackfilm, der silbrig-weiß aussieht und einen schönen Metallglanz aufweist.

Beschichtungen mit Aluminium-Farben haben einen hohen Lichtreflexionsgrad und eine hervorragende Wärmeschutzwirkung. Dadurch wird die thermische Veränderung des beschichteten Objekts reduziert. Dies wiederum reduziert die Wärmeausdehnung und -kontraktion und verhindert so die Abnutzung. Außerdem ist die mit Aluminium-Farben gebildete Beschichtung wasser- und sauerstoffdicht, da sie aus einer Aluminiumpulverschicht besteht. Daraus ergibt sich auch ein ausgezeichneter Korrosionsschutz für den Lackfilm und das beschichtete Objekt.

Auf dem Markt ist eine breite Palette von Aluminium-Farben erhältlich. Jedes Produkt zeichnet sich durch die Optimierung einer Reihe von Faktoren aus, wie z. B. die Form und Oberflächenbeschaffenheit des verwendeten Aluminiumpulvers, die Harzrezeptur, die Viskosität des Lacks und der prozentuale Anteil der nichtflüchtigen Bestandteile. Zu den verwendeten Harzen gehören Urethan-, Alkyd-, Phenol- und Silikonharze.

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Kunstharz-Emulsionsfarbe

Was ist eine Kunstharz-Emulsionsfarbe?

Kunstharz-Emulsionsfarben werden mit EP abgekürzt. EP ist eine Farbe, bei der Kunstharze wie Styrolacrylharz in Wasser dispergiert und zu einer Emulsion vermischt werden, in die Pigmente eingeknetet werden. Im Allgemeinen sind diese Farben nicht glänzend, während die glänzenden und wetterbeständigen Farben als „glänzende Kunstharz-Emulsionsfarben“ bezeichnet werden.

Farben auf Wasserbasis haben minimale Auswirkungen auf die Gesundheit und die Umwelt und lassen sich leicht mit einer Rolle oder einem Pinsel streichen, was sie für Heimwerker geeignet macht.

Anwendungen von Kunstharz-Emulsionsfarben

Kunstharz-Emulsionsfarben eignen sich für Heimwerker, da sie auf Wasserbasis hergestellt werden, geruchsarm sind und sich leicht ausdehnen lassen, so dass sie auch von Anfängern leicht zu verarbeiten sind. Außerdem sind sie nicht brennbar und daher ideal für das Streichen von Zimmerwänden und Türen.

Kunstharz-Emulsionsfarben werden aufgrund ihrer geringen Wasser- und Witterungsbeständigkeit häufig in Innenräumen verwendet und sind besonders im Innenausbau weit verbreitet. Sie werden auf Mörtel, Beton, Gipskarton und Schiefer verwendet und sind nicht für Stahl geeignet.

Arten von Kunstharz-Emulsionsfarben

Kunstharz-Emulsionsfarben verwenden Kunstharze wie Acryl, Acrylstyrol, Urethan, Fluor, Vinylacetat und Ethylen-Vinylacetat-Copolymerharz (EVA) in Wasser, wobei das Acrylharz am häufigsten verwendet wird.

Kunstharz-Emulsionsfarben sind in der Regel glanzlos, es gibt aber auch glänzende Typen, und je nach Glanzgrad gibt es Produkte mit 7-Minuten-Glanz, 5-Minuten-Glanz und 3-Minuten-Glanz.

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Shunt Regulator

What Is a Shunt Regulator?

A shunt regulator is an integrated circuit (IC) that monitors the input voltage of a circuit and applies feedback to maintain the output voltage constant.

Generally, the voltage in an integrated circuit deviates or varies due to various factors such as temperature change and individual component differences. On the other hand, shunt regulators are also called reference voltage integrated circuits because they can control voltages with high accuracy and are often used as a reference voltage source.

Compared to voltage stabilizing circuits such as linear regulators and switching regulators, shunt regulators are characterized by their ability to control voltage with high precision.

Uses of Shunt Regulators

Shunt regulators are widely used in applications that require high-precision reference power supplies, such as reference voltage sources for AD/DA converters and DSP refs, along with high-precision control of electronic devices.

Although shunt regulators are capable of high-precision voltage control, their efficiency is very low, especially when operating under high currents, due to their function of constant voltage in parallel with the load. Therefore, they are used as a reference voltage source under low-current load conditions where their low efficiency is negligible. They are also used to drive another high-current regulator in series with them in the subsequent stage.

For example, in a logic circuit that compares two voltages, such as a comparator, the reference voltage is used as the comparison target. If the reference voltage drifts, the intended circuit operation itself may fail, so the reference voltage value must be as stable as possible.

Principle of Shunt Regulators

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Figure 1. Principle of a shunt regulator

The operating principle of a shunt regulator is that its components, an error amplifier and transistor connected in parallel with the load, compensate for input voltage fluctuations and maintain a constant load current, resulting in a highly accurate voltage value.

A general shunt regulator consists of an internal reference voltage pin, an error amplifier, and a transistor, which are connected in parallel to the load in the circuit. When the input voltage rises, the output voltage tries to rise along with it. However, the error amplifier senses this and increases the current flowing to the transistors, thereby decreasing the current flowing through the load and suppressing the rise in output voltage.

The simplest example of a shunt regulator is a Zener diode regulator. Unlike a normal diode, a Zener diode has the characteristic of applying a voltage in the reverse direction and when it exceeds a certain threshold, a large current begins to flow. The threshold voltage is called the Zener voltage. The Zener voltage can be accurately designed by adding impurities to the PN junction.

Shunt regulators that make good use of this diode characteristic can obtain a constant voltage with only a diode, which leads to the simplification of circuits and cost reduction. However, due to large temperature fluctuations, shunt regulators composed of error amplifiers and transistors should be used when temperature characteristics are important.

Other Information on Shunt Regulators

1. Difference Between a Series Regulator and a Shunt Regulator

Linear regulators are DCDC converters that produce an output voltage lower than the input voltage, and they can be classified into two types: series regulators and shunt regulators.

Shunt regulators are DCDC converters that use resistors for voltage drop generation and control elements that control the load in parallel and are also called parallel control types. On the other hand, a series regulator has control elements in series with the load and is also called a series control type.

Unlike series regulators, shunt regulators are characterized by the continuous flow of a set current. They tend to have high reactive power and are not suitable for high-current applications.

2. Three-Terminal Regulator and LDO

Unlike shunt regulators, series regulators, which are also used for high-current applications, can be classified into two categories: three-terminal regulators and LDOs (Low Dropout Regulators). Three-terminal regulators consist of a device with three terminals: input, output, and GND. Generally, switching regulators are used in DC power supply circuits because of their high efficiency, but three-terminal regulators are used in some applications because of their low noise, few external components, and low cost.

LDOs are series regulators that can operate with a small input-output potential difference and have the advantage of lower power loss than general-purpose series regulators. However, due to its operation, some precautions must be taken in its use, such as input voltage limits and load conditions, so it is important to check the specifications.

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Metallic-Farbe

Was ist Metallic-Farbe?

Metallic Farben

Metallic-Farben sind Farben mit einem polierten Metallglanz. Sie werden hergestellt, indem feine Metallpigmente, hauptsächlich Aluminiumpigmente (Aluminiumflocken), in die Farbe gemischt werden. Das Licht wird von diesen gemischten Pigmenten reflektiert, wodurch die Farbe einen metallisch schimmernden Glanz erhält. Die Art und Weise, wie die Pigmente angeordnet sind, lässt sie auch aus verschiedenen Blickwinkeln unterschiedlich erscheinen.

Metallic-Farben gibt es in einer breiten Palette von Farben und Typen. Die Unterschiede ergeben sich aus der Größe der Metallteilchen und der Pigmente.

Anwendungen von Metallic-Farben

Metallic-Farben zeichnen sich durch einen metallischen Glanz aus und werden verwendet, wenn ein metallisches Aussehen oder ein luxuriöser Look gewünscht ist. Ursprünglich für die Automobilindustrie entwickelt, werden sie heute auch für die Lackierung von Kunststoffmodellen und elektrischen Haushaltsgeräten verwendet.

In der Automobillackierung werden sie hauptsächlich für silberfarbene Fahrzeuge verwendet. In diesen Metallic-Farben werden feine Aluminiumplättchen als Metallic-Pigmente verwendet.
Sie werden auch für Fensterflügel und Paneele in Gebäuden verwendet.

Arten von Metallic-Farben

Metallic-Farben gibt es in einer Vielzahl von Farbtönen, die von der Grundfarbe, der Art des Metallpigments und der Größe der Flocken abhängen.
Die drei wichtigsten Arten von Farben sind Lacke, Farben auf Wasserbasis und Emaillierungen. Im Folgenden werden drei Merkmale der drei Arten verglichen:

  • Stärke des Farbfilms
    Lack > Wasserlack ≒ Emaille
  • Geruchsstärke
    Lack > Wasserlack ≒ Emaille
  • Trocknungsgeschwindigkeit
    Lack > wasserbasiert > Emaille

Lack hat den Nachteil eines starken Geruchs aufgrund seines starken Farbfilms und seiner schnellen Trocknungszeit. Lacke auf Wasserbasis und Emaille haben einen schwächeren Farbfilm und lösen sich leichter ab, haben aber den Vorteil, dass sie leicht zu handhaben sind, weil sie weniger riechen und wieder aufgetragen werden können.
Man sollte sich über die Eigenschaften der einzelnen Farben im Klaren sein und die richtige Farbe für die jeweilige Anwendung auswählen.

Ähnlich wie Metallic-Farben sind auch Perllacke. Beide zeichnen sich durch ihr glänzendes Aussehen aus, aber Metallic-Farben sind Farben, denen flockige Metallpulver zugesetzt werden, während Perlfarben Farben sind, denen Glimmerpulver (Mica) zugesetzt wird.