月: 2023年7月

Was sind Fluorbeschichtungsmittel?

Fluorbeschichtungsmittel werden auf die Oberfläche des zu schützenden Objekts aufgetragen, um einen Film zu bilden, der dem zu schützenden Objekt verschiedene Effekte wie Gleitfähigkeit und Fleckenbeständigkeit durch Fluor verleiht.

Die meisten Produkte liegen in Form einer Lösung von gelöstem Fluorpolymer vor und lassen sich leicht durch Streichen oder Tauchen auftragen und können bei Raumtemperatur trocknen.

Anwendungen von Fluorbeschichtungsmitteln

Fluorbeschichtungsmittel werden in zahlreichen Produkten und Anwendungsbereichen eingesetzt, da sie eine Vielzahl von durch Fluor hervorgerufenen Effekten aufweisen. Beispiele sind Touchscreen-Display-Oberflächen, die eine wasser- und ölabweisende Wirkung erfordern, und Rohstoffe für Imprägniersprays. Typische Anwendungen sind die Beschichtung von Substraten, die wasserabweisend sein müssen, sowie die Verwendung auf Autokarosserien und Glas, die Antifouling-Funktionen erfordern.

Funktionsweise der Fluorbeschichtungsmittel

Fluor, der Hauptbestandteil von Fluorbeschichtungsmitteln, verfügt über stabile C-F-Bindungen und eine geringe intermolekulare Kohäsionsenergie. Dies führt zu einer niedrigen Oberflächenspannung des Fluorbeschichtungsmittels. Im Gegensatz dazu ziehen Wasser und Öl, die daran gehindert werden sollen, am geschützten Objekt zu haften, gegenseitig ihre Moleküle an, und ihre Oberflächenspannung ist höher als die Oberflächenspannung des Fluorbeschichtungsmittels.

Das bedeutet, dass Wasser und Öl mit hoher Oberflächenspannung auf dem Film von Fluorbeschichtungsmitteln mit niedriger Oberflächenspannung zu Tröpfchen werden und Wasser und Öl abgestoßen werden. Auch Organismen wie Mikroorganismen und andere Anhaftungen haben eine höhere Oberflächenspannung als die des Fluorbeschichtungsmittels, was es ihnen erschwert, an dem Fluorbeschichtungsmittel zu haften, sodass eine Verschmutzung durch diese Organismen verhindert werden kann.

Diese abweisende Eigenschaft wird durch den Kontaktwinkel ausgedrückt, der die Benetzbarkeit anzeigt und ein numerischer Wert ist, der den Grad der Schwellung (Flüssigkeitshöhe) von Tropfen ausdrückt, die sich bilden, wenn eine Flüssigkeit auf eine feste Oberfläche getropft wird. Konkret wird die an einer festen Oberfläche haftende Flüssigkeit von der Seite beobachtet und gemessen, und der Winkel der Flüssigkeit am Endpunkt des Tropfens wird in Bezug auf die feste Oberfläche gemessen. Ein Kontaktwinkel von mehr als 90 Grad gilt als wasserabweisend, und der Kontaktwinkel von Fluorbeschichtungsmitteln ist ebenfalls größer als 90 Grad.

Arten von Fluorbeschichtungsmitteln

Es gibt verschiedene Arten von Fluorbeschichtungsmitteln. Typische Fluorbeschichtungsmittel sind:

• Nicht entflammbare Lösungsmittel
  Nicht entflammbar und sicher in der Anwendung
• Typ auf Wasserbasis
  Keine Aushärtung erforderlich und kann mit Wasser oder Alkohol verdünnt werden
• Lösungsmittel auf Petroleumbasis
  Kostengünstiger Typ

Einige Fluorbeschichtungsmittel haben auch sehr gute wasserabweisende Eigenschaften und werden als „superwasserabweisende Fluorbeschichtungsmittel“ bezeichnet. Der Unterschied zwischen allgemeiner Wasserabweisung und Superwasserabweisung wird durch den Unterschied im Kontaktwinkel ausgedrückt, wenn eine Flüssigkeit eine feste Oberfläche berührt, wobei ein Kontaktwinkel von 140 Grad oder mehr als superwasserabweisend und 90 Grad oder mehr als wasserabweisend bezeichnet wird.

Weitere Informationen zu Fluorbeschichtungsmitteln

Anwendungen von Fluorbeschichtungen

Wie bereits erwähnt, werden Fluorbeschichtungen in einer Vielzahl von Produkten und Bereichen eingesetzt. Wie bereits erwähnt, werden Fluorbeschichtungen in einer Vielzahl von Produkten und Bereichen eingesetzt. Im Folgenden werden spezifische Beispiele für die Anwendung der Eigenschaften von Fluorbeschichtungsmitteln beschrieben.

1. Wasser- und ölabweisende Eigenschaften
Fluorbeschichtungsmittel werden aufgrund ihrer hohen wasser- und ölabweisenden Eigenschaften häufig in Produkten und Bauteilen verwendet, die Tinte verwenden. Wenn sie z. B. auf die Innenseite des Tintenbehälters von Kugelschreibern usw. aufgetragen werden, ist es möglich, die verbleibende Tintenmenge sichtbar zu machen und Tinte ohne Verschwendung zu verwenden.

2. Feuchtigkeitsabweisende Eigenschaften
Fluorbeschichtungsmittel haben wasserabweisende Eigenschaften und erfüllen somit auch eine feuchtigkeitsabweisende Funktion. Deshalb werden sie z. B. als Schutzmittel für Bedruckstoffe eingesetzt, deren Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit verändern. Da Fluorbeschichtungsmittel aufgetragen werden können, kann ein dünner Film gebildet werden, ohne das Substrat zu beschädigen, was einen Feuchtigkeitsschutz in einer Form ermöglicht, die das Gewicht des Substrats reduziert.

3. Antifouling-Eigenschaften
Wie bereits erwähnt, haben Fluorbeschichtungsmittel eine niedrige Oberflächenspannung, die das Anhaften von Wasser und Öl sowie von Mikroorganismen verhindert. Aus diesem Grund eignen sie sich auch als Beschichtungen für Autokarosserien und Glas. Der Vorteil von Fluorbeschichtungsmitteln ist, dass sie von einem Auftragnehmer oder von Ihnen selbst im Spritzverfahren aufgetragen werden können.

Was ist eine Messpipette?

Eine Messpipette ist eine Art Volumenmessgerät aus Glas. Sie hat mehrere an den Seiten eingravierte Skalen und kann zum Auffangen und Abfüllen von Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Volumen verwendet werden. Die Norm definiert die Toleranz von Messpipetten in Abhängigkeit vom Gesamtvolumen, und sie werden je nach Größe der Toleranz in zwei Typen, Klasse A und Klasse B, unterteilt.

Da die Genauigkeit von Messpipetten geringer ist als die von Vollpipetten, werden Vollpipetten verwendet, wenn genaue Flüssigkeitsvolumina aufgefangen und abgetropft werden müssen. Messpipetten hingegen eignen sich für Experimente, bei denen keine strenge Genauigkeit erforderlich ist und bei denen das aufzunehmende oder abzutropfende Flüssigkeitsvolumen nach Belieben variiert werden kann.

Arten und Anwendungen von Messpipetten

Eine Messpipette ist ein Instrument, das bei physikalischen und chemischen Experimenten verwendet wird und das Volumen einer Flüssigkeit misst. Obwohl sie weniger genau ist als eine Vollpipette, ist eine Messpipette ein nützliches Instrument zum Auffangen und Eintropfen von Flüssigkeiten verschiedener Volumina, da die Skala, die das Volumen anzeigt, fein an der Seite eingraviert ist.

Aufgrund der oben genannten Eigenschaften werden Messpipetten verwendet, wenn bei der Herstellung und Entnahme von Lösungen ein gewisser Fehler zulässig ist und wenn die Menge der Lösung, die der Probe zugesetzt werden soll, beliebig variiert werden kann. Andererseits wird eine Vollpipette anstelle einer Messpipette verwendet, wenn ein genaues Abwiegen von Lösungen erforderlich ist, wie z. B. bei der Herstellung von Standardlösungen für Konzentrationsmessungen.

Genauigkeit von Messpipetten

Die Toleranz von Glasvolumetern wie Messpipetten ist in Normen festgelegt. Messpipetten werden in zwei Klassen eingeteilt, „Klasse A“ und „Klasse B“, wobei Klasse A einen geringeren zulässigen Volumenfehler aufweist, d. h. eine höhere Genauigkeit erfordert.

Sowohl für die Klasse A als auch für die Klasse B gilt eine Toleranz in Abhängigkeit vom Gesamtvolumen, wobei der relative Wert des Fehlers umso geringer ist, je größer das Gesamtvolumen ist. Der maximal zulässige Fehler für Klasse A beträgt ±0,5 % des Gesamtvolumens und für Klasse B ±1,0 %. Diese Toleranzen beziehen sich jedoch auf das bei 20 °C gemessene Wasservolumen, sodass der tatsächliche Fehler je nach Temperatur des Labors und des entnommenen Lösungsmittels noch größer sein kann.

Unterschiede zwischen Messpipetten, Vollpipetten und Stückpipetten

Neben Messpipetten können auch Vollpipetten und Stückpipetten zur Entnahme von Flüssigkeiten in Experimenten verwendet werden. Der Hauptunterschied zwischen diesen Pipetten ist die Genauigkeit.

Stückpipetten sind von den drei oben genannten Typen am ungenauesten, aber sie können eine bestimmte Flüssigkeitsmenge leicht und schnell auffangen. Die Messpipette ist weniger genau als die Vollpipette, aber hinreichend genauer als die Stückpipetten und hat eine feine Skala an der Seite, die nützlich ist, wenn man mit beliebig variierenden Auffangvolumina mit einer gewissen Genauigkeit experimentieren möchte. Lochpipetten sind am genauesten und werden verwendet, wenn genaue Flüssigkeitsvolumina gemessen werden müssen.

Was ist eine Sprühnebelanlage?

Eine Sprühnebelanlage ist ein Gerät, das Wasser in einem nebelartigen Sprühnebel über einen weiten Bereich versprüht und für Kühl- und Feuerlöschanlagen verwendet wird, um einen Anstieg der Außentemperatur zu verhindern.

Sprühnebelanlagen können die Außentemperaturen um 2° C bis 3° C senken. Da die Sprühnebelanlagen das Wasser unter Druck setzen und in die Atmosphäre sprühen, wird es zu einem trockenen Nebel, der die Haut nicht benetzt und bei Kontakt mit der Haut keine Beschwerden verursacht.

Wie beim Sprühnebeleffekt wird die Außentemperatur durch das Phänomen der Verdunstungswärme gesenkt, die bei der Verdunstung des Wassers abgeführt wird. Wenn das Gerät zur Kühlung eingesetzt wird, ist es gut für die Umwelt, da es keine Außengeräte wie Klimaanlagen benötigt und keine Wärme nach außen abgibt.

Die Form der Nebeldüse und -pumpe kann variieren, ebenso wie die Eigenschaften der Sprühnebelanlagen. Die Auswahl einer geeigneten Sprühnebelanlage für den vorgesehenen Verwendungszweck kann die Wirksamkeit erhöhen.

Anwendungen von Sprühnebelanlagen

Sprühnebelanlagen reduzieren wirksam den Temperaturanstieg und können teilweise kühlere Bereiche im Freien schaffen. Aus diesem Grund werden sie im Freien und an Orten eingesetzt, an denen eine große Anzahl von Menschen erwartet wird, wie z. B. in großen Einrichtungen, um einen Hitzschlag zu verhindern.

Weitere Anwendungen sind die Desinfektion und Reinigung von Viehzuchtbetrieben und Abfallentsorgungsanlagen durch Versprühen von Desinfektionsmitteln und Chemikalien in Form von Nebel. Sie werden auch eingesetzt, um zu verhindern, dass Feinstaubpartikel in den Körper eingeatmet werden, indem sie in die Wassermoleküle eingebunden werden und um die Luftfeuchtigkeit durch den Befeuchtungseffekt konstant zu halten. In der Unterhaltungsindustrie wird die Vernebelung manchmal für dramatische Effekte eingesetzt.

Funktionsweise von Sprühnebelanlagen

Die kühlende Wirkung von Sprühnebelanlagen beruht auf dem Prinzip der Verdunstungswärme.

Unter Verdunstungswärme versteht man die Wärme, die das Wasser aus der Umgebung aufnimmt, um zu verdunsten und so der Umgebung Wärme zu entziehen und die Temperatur zu senken.

Das System besteht aus einer Pumpe, Düsen und Wasserleitungen. Die Pumpe übt einen hohen Druck auf das aus den Wasserleitungen angesaugte Wasser aus und drückt es durch die Düsen, die einen kleinen Durchmesser haben, um einen feinen Nebel zu erzeugen. Der feine Nebel ist leicht zu verdampfen und erzeugt einen trockenen Nebel, der sich nicht nass anfühlt.

Aufbau der Sprühnebelanlagen

Die Sprühnebelanlage besteht aus den folgenden sieben Teilen:

1. Nebelpumpe

Die Nebelpumpe ist das Herzstück der Sprühnebelanlage, in der das von der Pumpe unter Druck gesetzte Wasser durch die Nebeldüsen mit sehr kleinem Strahldurchmesser gepresst wird, um einen feinen Nebel zu erzeugen. Je höher der Druck, desto feiner die Wasserpartikel und desto größer die Anzahl der Partikel.

Bei der Verwendung von Hochdruckpumpen, die einen Druck von fast 7 MPa erzeugen, sind die Nebelteilchen meist kleiner als 5 μm, was zu einem trockenen Nebel führt. Wenn der Nebel auf den Boden fällt, verdunstet er in der Atmosphäre und die dabei entstehende Verdunstungswärme senkt die Umgebungstemperatur.

2. Nebeldüsen

Nebeldüsen werden verwendet, um Wasser, das von einer Nebelpumpe unter Druck gesetzt wird, mit atmosphärischer Luft zu mischen, um es zu zerstäuben und zu versprühen. Nebeldüsen unterscheiden sich durch den Durchmesser des Zerstäubers; je kleiner der Zerstäuber, desto feiner sind die Nebelpartikel, desto leichter verdampfen sie und desto weniger Wasser wird zum Sprühen benötigt.

3. Wasserzufuhrleitung

Das Wasserzufuhrrohr dient als Durchgang für das Wasser, das von der Wasserquelle zur Nebelpumpe geleitet wird.

4. Filter

An der Wasserzufuhrleitung sind Filter angebracht, um zu verhindern, dass Fremdkörper und Kalk die Nebelpumpe verstopfen.

5. Abfluss

Dieser dient zum Ablassen von Wasser, das nach dem Abschalten der Sprühnebelanlage in der Wasserzuleitung zurückbleibt. Er wird in die Wasserleitung vor der Nebelpumpe eingebaut, um zu verhindern, dass Wassertropfen herabfallen und die Nebeldüse durch Kalk im Wasser verstopft, wenn die Pumpe nicht mehr in Betrieb ist. Es gibt mechanische und elektrische Abflüsse, wobei die elektrischen Abflüsse die Rohrleitungen schneller entleeren, um den Druck abzubauen und zu verhindern, dass Wassertropfen aus den Nebeldüsen fallen.

6. Nebelgebläse

Nebelgebläse verlängern die Verweildauer des Nebels in der Atmosphäre und beschleunigen die Verdunstung. Die Wirkung des Nebels kann über einen größeren Bereich wahrgenommen werden.

7. Wasserquelle

Für die Versorgung der Pumpe ist eine Wasserquelle erforderlich. Wenn ein Wassertank verwendet wird, muss eine Pumpe installiert werden, die die erforderliche Durchflussmenge liefern kann.

8. Stromversorgung

Für den Betrieb der Nebelpumpe muss eine Stromversorgung vorhanden sein. Es muss eine Stromversorgung mit ausreichender elektrischer Leistung für die verwendete Pumpe gewählt werden.

Was ist ein Pirani-Vakuummeter?

Ein Pirani-Vakuummeter ist ein Sensor, der mit Hilfe eines elektrischen Widerstands den Grad des Vakuums misst.

Sie werden in vielen Situationen zur Messung des Vakuums eingesetzt, da das Gerät aufgrund seiner geringen Größe leicht zu transportieren und einfach zu bedienen ist. Sie werden auch als Pirani-Unterdruckmessgeräte oder Pirani-Messgeräte bezeichnet.

Sie zeichnen sich durch ihren einfachen Aufbau und ihre geringen Kosten aus. Wird das Messelement in die Messumgebung eingebracht, ändert sich der Strom zum Messelement in Abhängigkeit vom Vakuumgrad, wodurch der Vakuumgrad gemessen werden kann. Pirani-Vakuummeter bestehen im Allgemeinen aus einem Steuergerät und einem Messelement und haben einen Messbereich von etwa 0,5 Pa bis 2 KPa.

Für Messungen, bei denen Druckwerte wichtig sind, sind grundsätzlich andere Vakuummessgeräte erforderlich, da die Genauigkeit am unteren Ende des Messbereiches schlecht wird. Einige Pirani-Vakuummeter haben ein separates Messelement und einen Controller. Einige Vakuummeter können nur innerhalb des Messbereichs eingesetzt werden und brechen ab, wenn sie außerhalb dieses Bereichs eingesetzt werden. Das Pirani-Vakuummeter ist jedoch frei von solchen Einschränkungen und kann ab Atmosphärendruck betrieben werden.

Anwendungen von Pirani-Vakuummetern

Pirani-Vakuummeter werden in Flüssigkeitskreisläufen eingesetzt, die mit Kammern und Quarzrohren verbunden sind, wenn die Reichweite des Vakuums kontrolliert werden muss und eine saubere Oberfläche erforderlich ist. Insbesondere werden sie häufig zur Messung im mittleren Vakuumbereich eingesetzt.

Der mittlere Vakuumbereich ist das Vakuum, das mit einer ölumlaufenden Vakuumpumpe erreicht werden kann, z. B. bei der Messung der Absaugung von FCKW-Gas. Pirani-Vakuummeter werden häufig in den Vorlaufleitungen von Hochvakuum- bis Ultrahochvakuum-Pumpsystemen und in den Rücklaufleitungen von Hochvakuumpumpen eingesetzt.

Da der angezeigte Wert jedoch je nach Art und Zusammensetzung des Gases schwankt, ist eine ausreichende Kalibrierung im Vorfeld erforderlich, um den Absolutdruck zu messen. Pirani-Vakuummeter werden auch zur Messung der Vakuumbedingungen bei physikalischen und chemischen Experimenten, Vakuumverdampfung, Gefriertrocknung, medizinischen Instrumenten, Analysegeräten, Laseranwendungsgeräten, Vakuumpumpen, Plasmaätzplätzen in Halbleiterfertigungsanlagen, Vakuumpackungen in Elektronenmikroskopen usw. verwendet.

Funktionsweise des Pirani-Vakuummeters

Pirani-Vakuummeter sind elektrische Widerstandsmessgeräte, die den Strom aus der Wärmeenergie berechnen, die beim Auftreffen von Gas auf einen stromdurchflossenen Platindraht (Pt) verloren geht. Der Druck wird aus dem Stromwert rückwärts berechnet. Dieser infinitesimale Druck entspricht direkt dem Grad des Vakuums.

Beim Pirani-Vakuummeter befindet sich im Inneren des Messelements ein sehr dünner Platindraht, der durch Anlegen einer elektrischen Spannung auf eine Temperatur von etwa 200 °C erhitzt wird. Wenn Luft auf den Platindraht trifft, entzieht sie dem Platindraht Wärme, was den Regler veranlasst, dem Platindraht mehr Strom zuzuführen, um den Platindraht auf 200 °C zu halten.

Wenn umgekehrt keine Gasmoleküle auf den Platindraht treffen, kann die Temperatur des Platindrahtes mit weniger Energie auf 200 °C gehalten werden. Durch die Messung von Änderungen in der dem Platindraht zugeführten Energiemenge kann das Vakuum in der Messumgebung gemessen werden.

Der Umgang mit dem Platindraht ist auch wichtig für die Genauigkeit der Pirani-Vakuumröhre. Der Platindraht nutzt sich durch die wiederholte Stromzufuhr ab und benötigt mehr Strom als im Neuzustand, um eine Temperatur von 200 °C zu erreichen, so dass er regelmäßig ausgetauscht werden muss. Eine regelmäßige Reinigung ist ebenfalls unerlässlich, da am Platindraht haftender Staub die Messgenauigkeit beeinträchtigen kann.

Weitere Informationen zum Pirani-Vakuummeter

Definition von Vakuum

Der Druck wird in verschiedene Vakuumbereiche eingeteilt, z. B. Niedrigvakuum, mittleres Vakuum, Hochvakuum und Ultrahochvakuum und Pirani-Vakuummeter können vom niedrigen bis zum mittleren Vakuum messen.

Was ist eine Glühwendel?

Eine Glühwendel ist der lichtemittierende Teil einer Beleuchtungseinrichtung wie z. B. einer weißen Glühbirne.

Sie ist ein Widerstandselement, das sich im Inneren des Glaskolbens befindet und die Form eines langen, dünnen Drahtes hat. Deine Glühwendel gibt Licht ab, wenn er durch elektrischen Strom erhitzt wird.

In den Anfängen ihrer Erfindung wurde die Glühwendel als Kohlebirne bezeichnet, weil das verwendete Material verkohltes Papier war. Die Glühwendel brannte jedoch bereits nach etwa einer Minute Leuchtdauer durch und war nicht alltagstauglich.

Deshalb wird heute fast ausschließlich das Metall Wolfram verwendet.

Anwendungen von Glühwendeln

Glühwendeln werden als Lichtquellen in Glühbirnen verwendet.

1. Glühbirnen

Glühlampen sind als Hauptverwendung von Glühbirnen bekannt. Die Glühwendel besteht aus einem gewickelten dünnen Wolframdraht. Viele moderne Glühlampen für die Allgemeinbeleuchtung verwenden jedoch einen doppelt gewickelten Glühwendeln, um den Wärmeverlust zu verringern.

Es gibt verschiedene Arten von Glühlampen, darunter Halogenglühlampen, Mini-Krypton-Glühlampen und Leuchtstofflampen. Das Innere des Glaskolbens ist mit einem Inertgas gefüllt, um zu verhindern, dass die Glühwendeln verdampft (z. B. Argon, Stickstoff, Krypton, Xenon).

Es gibt auch Glühbirnen mit einem Vakuum im Inneren. Je nach Gasart erzeugen Glühbirnen unterschiedliche Farben und Lichtstärken. In den letzten Jahren wurden einige Glühbirnen außer Halogen- und Mini-Krypton-Glühbirnen aus dem Verkehr gezogen, weil sie nicht energieeffizient sind.

Auch wegen dieser Energieeffizienz werden heutzutage zunehmend lichtemittierende Dioden, so genannte LEDs (Light Emission Diodes), eingesetzt.

2. Glühwendel-LED-Glühbirnen

Glühwendel-LED-Glühbirnen sind Glühbirnen, bei denen die Glühwendel durch eine LED nachgebildet wird. Glühwendel-LED-Glühbirnen zeichnen sich durch ihre geringe Helligkeit aus.

Der Grund dafür ist, dass sie lange, dünne, fadenförmige LEDs verwenden. Außerdem verfügen viele Modelle nicht über ein wärmeableitendes Teil, einen so genannten Kühlkörper. Dies ist eine konstruktive Einschränkung, die den Einsatz von LEDs mit sehr hoher Leistung verhindert. Ihr Haupteinsatzgebiet ist die ergänzende oder gemeinsame Beleuchtung.

Andererseits können allgemeine LED-Glühbirnen größere LED-Chips verwenden und sind daher oft heller als Glühwendel-LED-Glühbirnen.

Glühwendel-LED-Glühbirnen haben eine längere Lebensdauer als Glühbirnen oder Leuchtstoffröhren, aber eine kürzere als allgemeine LED-Glühbirnen. Sie beträgt etwa 15 000 Stunden. Da eine typische LED-Glühbirne 30 000-40 000 Stunden hält, ist dies etwa die Hälfte der Lebensdauer einer typischen LED-Glühbirne.

Funktionsweise der Glühwendel

Glühbirnen nutzen das Prinzip der Joule-Wärme, die entsteht, wenn elektrischer Strom durch einen Glühwendel fließt, der Wärme abstrahlt und Licht aussendet. Joule-Wärme ist die Wärmeenergie, die erzeugt wird, wenn ein elektrischer Strom durch einen Leiter fließt.

Damit die Glühbirne lange genutzt werden kann, muss die Glühwendel daher aus einem Material mit hohem Widerstand und hoher Wärmebeständigkeit bestehen. Andernfalls kann die Glühwendel selbst der Hitze nicht standhalten und verbrennt, wodurch er als Lichtquelle unbrauchbar wird.

Wolfram hat einen extrem hohen Schmelzpunkt von 3 653 K (3 379 °C), den höchsten aller metallischen Elemente. Daher schmilzt es auch bei hohen Temperaturen aufgrund der Jouleschen Wärme nicht. Aus diesem Grund wird Wolfram häufig in Glühwendeln verwendet.

Das Innere der Glühbirne ist mit einem Edelgas gefüllt, das eine lange Lebensdauer der Birne gewährleistet. Allerdings entzieht das Edelgas der Glühwendel auch Wärme (Wärmeverlust), und zwar durch Wärmeleitung und Konvektion im Gas selbst.

Weitere Informationen zu Glühfäden

1. Bambusglühfaden

1879 erfand Edison die praktische Glühbirne. Das damals verwendete Glühfadenmaterial war japanischer Bambus. Bambus eignete sich aufgrund seiner dicken Fasern, seiner Festigkeit und seiner Langlebigkeit als Glühfadenmaterial.

Bei der Entwicklung der Glühbirne verwendete Edison einen Glühwendel aus Baumwollfäden, die mit Ruß und Teer bestrichen und verkohlt waren, und es gelang ihm, die Glühbirne 40 Stunden lang kontinuierlich leuchten zu lassen. Für praktische Zwecke war es jedoch unerlässlich, eine Glühbirne zu entwickeln, die viel länger leuchtet.

Deshalb wiederholten wir die Experimente, um die Leuchtdauer zu untersuchen, indem wir verschiedene bekannte Materialien wie Papier und Faden als Glühwendel verwendeten. Dabei fanden sie einen Souvenirfächer aus Japan und bauten eine Glühbirne aus dem als Glühfaden verwendeten Bambus.

Als er mit dieser Glühbirne Beleuchtungsexperimente durchführte, stellte er fest, dass die Glühbirne ein praktisches Niveau erreichte und eine längere Leuchtdauer als die vorherigen Materialien aufwies. Edison führte daraufhin Beleuchtungsversuche mit verschiedenen Bambusarten aus der ganzen Welt durch, um den besten Bambus für die Glühwendel zu finden.

Er fand heraus, dass die Lampe bei Verwendung von Hachiman-Bambus aus Kyoto, Japan, im Durchschnitt mehr als 1 000 Stunden lang leuchtete, was zu ihrer praktischen Anwendung führte.

2. Filament und gesponnenes Garn

Das Wort Filament bezeichnet den Teil einer Glühbirne, der als Lichtquelle dient, und lange, ununterbrochene Fasern, wie Seide, werden als Filamentgarn bezeichnet.

Filament ist ein englisches Wort, das ursprünglich faserig bedeutet. Gesponnenes Garn hingegen wird hergestellt, indem man kurze Fasern parallel zueinander ausrichtet, wie z. B. Baumwollgarn, und sie zu einem einzigen Strang verdreht.

Es gibt zwei Arten von Filamentgarn: Monofilament und Multifilament. Ersteres bezieht sich auf einen einzelnen langen Garnstrang, wie z. B. Angelschnur. Bei Multifilamenten handelt es sich um einen einzelnen Faden, der aus Dutzenden von Fäden zusammengedreht wird. Bei den Naturfasern fällt der Seidenfaden in diese Kategorie. Rohseide wird durch Aufspinnen der von den Seidenraupen ausgeatmeten Kokons gewonnen, während Seidengarn durch Reinigung der Kokons hergestellt wird.

Es gibt keine speziellen Arten von gesponnenem Garn. Die meisten Naturfasern wie Baumwolle und Hanf fallen unter diese Kategorie.

Was ist ein Piezoaktor?

Ein Piezoaktor ist ein Antrieb, der auf einem Phänomen beruht, das als piezoelektrischer (piezoelektrischer) Effekt bekannt ist.

Der piezoelektrische Effekt ist ein physikalisches Phänomen, bei dem mechanische Energie, die auf einen Festkörper aus piezoelektrischem Material (z. B. Kristall oder Keramik) wirkt, elektrische Energie erzeugt. Da dieses Phänomen umkehrbar ist, wird eine lineare Auslenkung im piezoelektrischen Material erzielt, wenn ein entgegengesetztes elektrisches Signal eingespeist wird, und dieser umgekehrte piezoelektrische Effekt wird in vielen Fällen in Piezoaktoren genutzt.

Piezoaktoren zeichnen sich durch einen geringen Stromverbrauch, geringe Größe, hohe Geschwindigkeit und kein Magnetfeld aus.

Anwendungen von Piezoaktoren

Piezoaktoren werden für interne Positionierungsmechanismen in Festplattenlaufwerken und Halbleiterlithografieanlagen, Tintenpumpen in Tintenstrahldruckern, Schalter für Smartphones und Energy Harvesting (umweltfreundliche Stromerzeugung) verwendet. In den letzten Jahren wurde insbesondere die für Piezoaktoren einzigartige Technologie der taktilen Rückmeldung in vielen Fällen als Schalter für Smartphones und Kfz-Navigationssysteme eingesetzt.

Einer der Vorteile des Einsatzes von Piezoaktoren ist, dass sie nahtlos gestaltet werden können. Piezoaktoren werden zunehmend auch für das Energy Harvesting (Energiegewinnung aus der Umwelt) eingesetzt, bei dem mechanische Energie, z. B. Vibrationen aus der Umwelt, zur Stromerzeugung genutzt wird. Unter Energy Harvesting versteht man die Umwandlung von Umweltenergie in Elektrizität.

Funktionsweise von Piezoaktoren

Die Funktionsweise eines Piezoaktors macht sich das physikalische Phänomen der mechanischen Mikroverformung (Vibration) zunutze, die im kristallinen Festkörper eines Piezoelements auftritt, wenn ein elektrisches Feld an ein Piezoelement, z. B. aus Keramik, angelegt wird.

Dieses physikalische Phänomen ist das Gegenteil des piezoelektrischen (Piezo-)Effekts und wird als inverser piezoelektrischer Effekt bezeichnet, da er elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Die Struktur eines Piezoaktors besteht im einfachsten Fall aus piezoelektrischem Material, das zwischen Elektroden mit herausgezogenen Drähten eingebettet ist, und zeichnet sich aufgrund seiner Einfachheit durch hervorragende Haltbarkeit und hohe Zuverlässigkeit aus.

Ferroelektrische Keramikkristalle wie Bariumtitanat sind derzeit die am häufigsten verwendeten piezoelektrischen Materialien.

Arten von Piezoaktoren

Die gebräuchlichsten Arten von Piezoaktoren sind Mehrschicht-, bimorphe und Röhrenaktoren.

1. Multilayer-Piezoaktoren

Dieser Aktortyp besteht aus abwechselnden Schichten von Piezosensoren und -elektroden, mit denen sich leicht präzise Mikroverschiebungen erzielen lassen. Sie werden aufgrund der hohen erzeugten Spannung und des guten Ansprechverhaltens auch zur Präzisionspositionierung eingesetzt.

2. Bimorphe Piezoaktoren

Zwei in Längsrichtung ausfahrbare piezoelektrische Elemente sind so miteinander verbunden, dass beim Ausfahren des einen das andere eingezogen wird. Wenn eine Auslenkungskraft aufgebracht wird, wird elektrische Energie erzeugt. Infolgedessen gibt es viele Beispiele für die Verwendung als Schall- und Biegesensoren.

3. Röhrenförmige Piezoaktoren

Diese Aktoren dehnen sich radial und axial aus und ziehen sich zusammen, wenn eine Spannung an die inneren und äußeren Elektroden angelegt wird.

Weitere Informationen über Piezoaktoren

1. Hysteresekompensation

Obwohl Piezoaktoren eine einfache Struktur, hohe Zuverlässigkeit und einen ausgezeichneten mikrokompakten Hochgeschwindigkeitsbetrieb aufweisen, besteht ihr größter Nachteil darin, dass sie Hysteresefehler haben. Im Idealfall sollte eine perfekt proportionale Beziehung zwischen der angelegten Spannung und dem Hub des Aktors bestehen, aber in der Realität gibt es eine Hystereseschwankung von bis zu 15 % beim Hubwert, wenn die Spannung steigt oder sinkt. Um dies zu kompensieren, werden auch Produkte mit Positionserfassungsmechanismen und ASIC-Rückkopplungskompensationsfunktionen verwendet.　

2. Überlegungen zur Belastung

Ferroelektrische Keramiken sind extrem widerstandsfähig gegenüber Belastungen in der erwarteten Betriebsrichtung, aber unerwartete Belastungen wie Scherspannungen, unausgewogene Lasten und Drehmomente können aufgrund der Beschaffenheit der Keramikkristalle zum Bruch der Laminatkristalle führen. Es ist wichtig, dass Sie die Gebrauchshinweise des Herstellers genau beachten und darauf achten, dass das Produkt nicht falsch verwendet wird.

Was ist ein Vickers- Härteprüfgerät?

Das Vickers-Härteprüfgerät ist ein Härteprüfgerät, bei dem ein Diamanteindringkörper mit einer bestimmten Kraft in die Oberfläche eines Prüfteils gedrückt wird und die Härte durch die Länge der Diagonale des Eindrucks nach dem Entfernen der Kraft bestimmt wird.

Ähnlich wie das Vickers-Härteprüfgerät bestimmt das Brinell-Härteprüfgerät die Härte anhand der Größe des Eindrucks auf der Oberfläche.

Beim Brinell-Härteprüfgerät wird eine 10 mm große Eisenkugel als Eindringkörper verwendet, während beim Vickers-Härteprüfgerät ein Diamantquadrat mit einem Anstellwinkel von 136° als Eindringkörper verwendet wird.

Bei der Härteprüfung nach Vickers werden die Längen der beiden Diagonalen der quadratischen Eindrücke gemessen, um die Größe des Eindrucks auf der Prüffläche zu ermitteln.

Der Eindringkörper des Brinell-Härteprüfers ist eine harte Kugel. Der Durchmesser wird gemessen, da der Eindruck eine kreisförmige Form hat.

Anwendungen von Vickers-Härteprüfgeräten

Vickers-Härteprüfungen werden hauptsächlich zur Beurteilung der Härte von metallischen Werkstoffen eingesetzt. Es gibt mehrere Prüfverfahren zur Bewertung der Härte von Metallen, aber die Vickers-Härteprüfung ist ein Prüfverfahren, das die Härte in einem sehr kleinen Bereich bewerten kann. Sie eignet sich insbesondere für die Bewertung der Härte von wärmebehandelten, gehärteten Schichten, der Tiefe von gehärteten Schichten und relativ dünnen Materialien.

Bei Härteprüfungen wird die Härte im Allgemeinen anhand der Größe und Tiefe des Eindrucks bewertet, der entsteht, wenn ein harter Eindringkörper in eine Probe gedrückt wird. Bei der Vickers-Härteprüfung kann die Härte aufgrund der geringen Prüfkraft nur im flachen Bereich von der Oberfläche aus beurteilt werden. Die Tiefe der gehärteten Schicht in aufgekohlten und gehärteten Stahlwerkstoffen beträgt zum Beispiel etwa 0,4-1,0 mm. Wird ein Eindringkörper mit einer großen Kraft in die Oberfläche eines solchen Werkstoffs gedrückt, wird ersterer tiefer als die gehärtete Schicht gedrückt und die Härte der gehärteten Schicht kann nicht korrekt bewertet werden. Das gleiche Prinzip gilt für die Härte von dünnen Teilen, die mit Prüfverfahren mit hohen Prüfkräften nicht richtig bewertet werden können. Die erforderliche Probendicke wird durch die Härte des Probekörpers und die Prüfkraft bestimmt.

Bei der Härteprüfung nach Vickers wird die Prüfung manchmal auch als Mikro-Vickers-Härteprüfung bezeichnet, je nachdem, wie groß die Kraft ist, mit der der Eindringkörper gedrückt wird.

Funktionsweise des Vickers-Härteprüfgeräts

Das Vickers-Härteprüfgerät ist das vielseitigste unter den Härteprüfgeräten. Die Prüfkraft kann beliebig gewählt werden, was eine korrekte Auswertung unabhängig von der Dicke des Prüfobjekts ermöglicht.

Das Brinell-Härteprüfgerät verwendet einen 10 mm großen kugelförmigen Eindringkörper, der einen größeren Eindruck hinterlässt, während das Vickers-Härteprüfgerät mit seinem Diamantquadrat einen sehr kleinen Eindruck hinterlässt. Bei der Prüfung der Härte einer 450-HV-Probe mit einer Prüfkraft von 1000 gf beträgt die Länge der Diagonale bei einer flachen Probe etwa 0,064 mm. Diese Länge der Diagonale wird mit einem Metallmikroskop gemessen.

Mit einem Mikro-Vickers-Härteprüfer kann die Härte von noch dünneren Proben durch Verringerung der Prüfkraft geprüft werden und durch geeignete Wahl der Prüfkraft kann die Oberflächenhärte von Oberflächenbehandlungen mit dünnen gehärteten Schichten beurteilt werden, ohne dass der Eindruck in die gehärtete Schicht eindringt. Die für die Vickers-Härteprüfung verwendete Probe wird in Bezug auf die Ebenheit der Oberfläche, die Parallelität zur Rückseite und die Oberflächenrauheit spezifiziert. Es ist üblich, die Probe zu messen, nachdem sie durch einen Poliervorgang auf Hochglanz gebracht wurde.

Zusätzliche Informationen zu Vickers-Härteprüfgeräten

1. Unterschied zwischen Vickers und Rockwell

Wie bei den Vickers-Härteprüfgeräten wird auch bei den Rockwell-Härteprüfgeräten der Eindringkörper mit einer konstanten Kraft gegen den zu messenden Gegenstand gepresst, doch gibt es zwei wesentliche Unterschiede: die Form des Eindringkörpers und das Messvolumen. Beim Vickers-Härteprüfgerät hat der Eindringkörper die Form einer quadratischen Diamantpyramide, während das Rockwell-Härteprüfgerät eine kugelförmige Form hat. Daher ist auch die Form des Eindrucks nach der Prüfung unterschiedlich. Das Vickers-Härteprüfgerät hinterlässt einen quadratischen Eindruck, während das Rockwell-Härteprüfgerät einen runden Eindruck hinterlässt.

Während das Vickers-Härteprüfgerät die diagonale Breite des Eindrucks misst, misst das Rockwell-Härteprüfgerät die Tiefe des Eindrucks und errechnet daraus die Härte. Dies ist ideal für Produktionsstätten, in denen hauptsächlich metallische Werkstoffe verwendet werden, da die Ergebnisse durch einfaches Ablesen der Tiefe schnell und einfach ermittelt werden können.

Der Nachteil des Rockwell-Härteprüfers besteht darin, dass der Typ des Eindringkörpers und die Prüfbedingungen je nach Härte des zu prüfenden Objekts geändert werden müssen. Bei den Vickers-Härteprüfgeräten ist der Eindringkörper unabhängig vom Prüfsaft derselbe, obwohl die Vorbereitung und Messung des Prüfkörpers mehr Zeit in Anspruch nimmt. Bei einer Änderung der Belastung können nahezu identische Prüfergebnisse erzielt werden, vorausgesetzt, die Härte des Materials ist gleichmäßig. Eine genaue Auswertung ist auch nicht möglich, wenn die Prüflast hoch ist und die Probe eine unebene Sitzfläche oder eine hohle Struktur aufweist, die eine Durchbiegung verursacht.

Die Vickers- und die Rockwellhärte können anhand der Härteumrechnungstabelle ineinander umgerechnet werden, die auch dann als grobe Schätzung verwendet werden kann, wenn nur eine der Härteangaben verfügbar ist.

2. Automatischer Mechanismus von Vickers-Härteprüfgeräten

Vickers-Härteprüfgeräte werden zur Messung von aufgekohlten oder geschweißten Teilen verwendet, deren Härte von Stelle zu Stelle variiert, aber es ist sehr zeitaufwendig für den Bediener, jeden Punkt zu lokalisieren und die Härte durch Einschlagen eines Eindringkörpers zu messen.

In jüngster Zeit sind Vickers-Härteprüfgeräte mit automatischen Mechanismen, die all diese Arbeiten vollautomatisch durchführen, weit verbreitet. Damit lässt sich eine eindimensionale Linie mit einem Messbereich von mehreren Millimetern und Dutzenden von Punkten von den härtesten Oberflächen bis zu den härtesten Grundmetallteilen in aufgekohlten Teilen einrichten.

Zweidimensionale Bereiche von mehreren hundert Millimetern und mehreren hundert Punkten können auch automatisch für große Objekte gemessen werden, wie z. B. die Schmelze und die Wärmeeinflusszone von geschweißten Teilen. Die Härtewerte können auch als Gradientenkarte dargestellt werden, was das visuelle Verständnis von Härteveränderungen erleichtert und eine Fülle von Informationen für die Entwicklung und Unfallverhütung liefert.

Was ist Phenolharz?

Phenolharze haben eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit und Isoliereigenschaften und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Automobilen, elektronischen Bauteilen und Isoliermaterialien. Phenolharze sind Harze, die durch Polymerisationsreaktionen unter Verwendung von Phenolen und Aldehyden als Rohstoffen gewonnen werden. Ihre physikalischen Eigenschaften ändern sich durch die Veränderung der chemischen Struktur der als Rohstoffe verwendeten Phenole und Aldehyde und der dem Harz zugesetzten Additive.

Phenolharze werden in zwei Typen mit unterschiedlichen chemischen Strukturen eingeteilt: den Novolak-Typ, der durch säurekatalysierte Reaktionen gewonnen wird, und den Resol-Typ, der durch basenkatalysierte Reaktionen gewonnen wird. Bei ersteren kommt es zu einer Aushärtungsreaktion, wenn sie mit einem Härter wie Epoxidharz gemischt und erhitzt werden, während bei letzteren eine Aushärtungsreaktion nur durch Erhitzen ohne Härter erfolgt. Weitere Unterschiede sind die Thermoplastizität beim Novolak-Typ und die Duroplastizität beim Resol-Typ.

Anwendungen von Phenolharzen

Phenolharze waren der erste von Menschen hergestellte Kunststoff der Welt, der 1907 von Bakelite erfunden wurde. Es handelt sich um ein Harz mit hervorragender Wärmebeständigkeit, chemischer Beständigkeit, Isolierung und mechanischer Festigkeit, das noch immer in zahlreichen Industriezweigen verwendet wird. Phenolharze werden zum Beispiel in Hochtemperatur-Prozesskomponenten wie Harzen für Autobremsen und in der Stahl- und Glasindustrie verwendet. Weitere Anwendungen sind die Isolierung von Gehäusen und Harze für Photoresists.

Phenolharze können ihre physikalischen Eigenschaften ändern, indem sie die chemische Struktur des Harzes durch Veränderung der Struktur der als Rohstoffe verwendeten Phenole und Aldehyde und durch Veränderung der Zusatzstoffe wie Füllstoffe verändern. Es ist daher notwendig, das am besten geeignete Phenolharz entsprechend den gewünschten Eigenschaften auszuwählen.

Arten von Phenolharzen

Zu den Phenolharzen, die durch Reaktion von Phenolen mit Aldehyden gewonnen werden, gehören die „Novolac-Typ“- und die „Resol-Typ“-Harze. Novolac-Harze werden durch Reaktion mit einem sauren Katalysator hergestellt und sind wiederverwendbare thermoplastische Harze. Resol-Harze hingegen sind nicht wiederverwendbare wärmehärtende Harze, die durch Basenkatalyse gewonnen werden.

Novolac-Harze härten aus, wenn sie zusammen mit einem Härter, z. B. einem Epoxidharz, erwärmt werden, wodurch ein Harz mit hohem Molekulargewicht entsteht. Resol-Typen hingegen härten durch Erhitzen oder Säure auch ohne einen Härter aus. Infolgedessen können sich Resolharze auch während der Lagerung mit der Zeit verändern, was zu einem hohen Molekulargewicht führt.

Synthese von Phenolharzen

Phenolharze werden durch Additionskondensation von Phenolen und Aldehyden gewonnen. Die Reaktion von Phenol und Formaldehyd wird hier als typisches Beispiel dargestellt.

Wie bereits erwähnt, unterscheiden sich die erhaltenen Verbindungen zwischen säure- und basenkatalysierten Reaktionen. Bei der Säurekatalyse kommt es zu einer elektrophilen Substitutionsreaktion an der ortho- oder para-Position der OH-Gruppe des Phenols, das mit Formaldehyd reagiert. Nach der Reaktion kommt es zu einer Kondensationsreaktion mit einem anderen Phenol, wobei ein Novolharz entsteht.

Wird hingegen ein basischer Katalysator verwendet, reagieren mehrere Formaldehyde mit dem Benzolring des Phenols zu einem öligen Gemisch, das als Resol bezeichnet wird. Durch Erhitzen entsteht ein duroplastisches Harz, in dem die Resole miteinander reagieren und sich verbinden.

Die Struktur und die physikalischen Eigenschaften des auf diese Weise erhaltenen Phenolharzes sind unterschiedlich, da die Bindungsstellen und die Menge der reagierenden Phenole und Aldehyde bei Verwendung von sauren und basischen Katalysatoren unterschiedlich sind.

Nachteile von Phenolharzen und zu beachtende Punkte

Phenolharze haben zwar verschiedene Vorteile, aber auch einige Nachteile. So werden Phenolharze beispielsweise bei Kontakt mit einer starken Base wie Natriumhydroxid in Gegenwart von Wasser hydrolysiert, was zu einem Abbau des Harzes führt.

Außerdem können Phenolharze nur begrenzt eingefärbt werden, da das Harz selbst gelb oder rotbraun gefärbt ist und bei Oxidation schwarz wird. Phenolharze haben auch den Nachteil, dass sie zwar hart, aber spröde sind.

Was ist perforiertes Metall?

Perforierte Metalle sind Bleche, in die mit Hilfe eines Stanzwerkzeugs Löcher in Stahlblech (Edelstahlblech, aluminiumbeschichtetes Stahlblech usw.), Aluminiumblech, Kupferblech usw. gestanzt werden.

Perforieren ist ein Verfahren zum Bohren von Löchern in Blechmaterialien. Da die Löcher in den perforierten Metallen regelmäßig angeordnet sind, kann die Bearbeitungszeit durch die Verwendung spezieller Werkzeuge verkürzt werden.

Perforierte Metalle werden für Schutzschilde verwendet, um zu verhindern, dass Menschen sie berühren, sowie für Gegenstände und Beleuchtungen zu Designzwecken.

Anwendungen von perforiertem Metall

Perforierte Metalle können nicht nur in Form von Blechen verwendet werden, sondern lassen sich auch auf verschiedene Weise bearbeiten, sodass sie für ein breiteres Spektrum von Anwendungen geeignet sind. Beispiele für die Verwendung sind folgende:

1. Kfz-Teile

Auspufftöpfe, Luftfilter, Ölfilter, Kühlerabdeckungen, Frontgitter (gitterartige Teile an der Vorderseite von Autos), usw.

2. Baumaterialien

Gebäudeaußenseiten, Gebäudeinnenseiten (z. B. Aufzüge, Treppengeländer, Dächer von Wintergärten), Deckenmaterialien, Auspuffaufsätze

3. Anlagenbezogen

Siebe, Entlüftungsöffnungen, Treppen und Zäune, die in Kraftwerken, Öl-, Gas- und chemischen Raffinerien verwendet werden.

4. Zentrifugen

Zentrifugen, die in der Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaentwicklung eingesetzt werden.

5. Elektronische Geräte

Lautsprecher, elektronische Aufbewahrungsboxen, Filter für Klimaanlagen, Abdeckungen von Beleuchtungskörpern

6. Möbel

Stühle, Tischbeine, Stuhllehnen, Bettgestelle
Häuser und Geräte, Abflüsse in Küche und Bad, Türen von Mikrowellenherden (zur Vermeidung von Funklöchern), Abflüsse von Geschirrspülern

7. Sonstiges

Filter in Wasserversorgungs- und Abflussrohren, Metallablagen in Verkaufsautomaten, Abdeckungen von Flugzeugtriebwerken, schalldämpfende Materialien, Luft- und Wasserfiltrationsmaterialien, etc.

Funktionsweise von perforiertem Metall

Perforierte Metalle werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, hauptsächlich für Produkte, die Metallbleche mit zahlreichen regelmäßigen Löchern erfordern.

Obwohl runde Löcher die häufigste Art von Löchern sind, die in Bleche gestanzt werden, ist es auch möglich, quadratische Löcher und lange runde Löcher zu verarbeiten. Aus diesem Grund wird perforiertes Metall nicht nur für Gebrauchszwecke, sondern auch für dekorative Zwecke verwendet. Perforierte Metalle können zum Beispiel in zylindrische Formen gebracht werden oder perforierte Metalle können gebogen und zu Schachteln zusammengesetzt werden.

Perforierte Metalle werden mit Hilfe von Stanzwerkzeugen (konvex) und Matrizen (konkav) verarbeitet, mit denen eine Reihe von Löchern in ein Blech gestanzt wird. Im Vergleich zu anderen Bearbeitungsmethoden kann man mit perforierten Metallen in kürzerer Zeit eine große Anzahl von Löchern in einem Blech mit einer gleichmäßigeren Verteilung erzeugen.

Zur Herstellung von perforierten Metallen werden in der Regel Revolverstanzmaschinen verwendet. Heutzutage ist es möglich, den Verarbeitungsprozess von Blechen zu programmieren und automatisch zu steuern.

Eigenschaften von perforiertem Metall

Die Eigenschaften von perforiertem Metall sind folgende:

1. Festigkeit

Durch die perforierte Struktur des Blechs kann das Gewicht reduziert werden, während die erforderliche Festigkeit des Blechs gewährleistet ist. Darüber hinaus sind die Löcher gleichmäßig angeordnet, was eine gleichmäßige Spannungsverteilung gewährleistet und Spannungskonzentrationen verhindert. Perforierte Metalle, die im Baugewerbe und in der Automobilindustrie verwendet werden, sind stark und steif.

2. Belüftungseigenschaften

Perforiertes Metall wird im Bauwesen, in Abgassystemen, bei der Schalldämmung usw. verwendet, da es aufgrund der großen Anzahl perforierter Löcher hochgradig atmungsaktiv ist, sodass Wind und Luft ungehindert durch die Löcher im perforierten Metall strömen können. Die hohe Luftdurchlässigkeit verringert die Zunahme von Feuchtigkeit und Schimmelbildung.

3. Leichtgewicht

Perforierte Metalle haben eine perforierte Blechstruktur und sind daher leichter als Bleche mit denselben Außenmaßen und aus demselben Material. In der Bau- und Automobilindustrie kann perforiertes Metall zur Gewichtsreduzierung von Strukturen und Fahrzeugen eingesetzt werden. Da es leicht und einfach zu handhaben ist, können die Baukosten gesenkt werden.

4. Langlebigkeit

Da perforierte Metalle aus Metall bestehen, sind sie sehr widerstandsfähig und können der Außenumgebung standhalten. Luft, Wasser und Schnee können durch die Löcher in perforierten Metallen hindurchdringen, sodass das Metallblech nicht durch angesammelten Schnee und Wasser beschädigt wird. Es ist daher für die Verwendung in Gebäuden und Außenanlagen geeignet.

5. Sichtbarkeit

Verschiedene Lochmuster und -formen ermöglichen eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten an Gebäuden und Möbeln. Durch die Wahl der Lochgröße, der Lochanordnung und der Lochform kann eine große Vielfalt an Mustern geschaffen werden.

6. Wärmeleitfähigkeit

Perforiertes Metall hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit, da es aus Metall besteht und in Wärmetauschern und Heizungsanlagen verwendet wird. Aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit kann es auch als Wärmesenke verwendet werden.

Weitere Informationen zu perforiertem Metall

1. Lochform

Die gebräuchlichste Lochform für perforiertes Metall ist ein Rundloch, es kann aber auch zu Vierkant- oder Langlöchern verarbeitet werden. Es wird daher nicht nur für Gebrauchsgegenstände, sondern auch für Dekorationsartikel verwendet.

2. Herstellungsmethoden

Perforiertes Metall wird mit Hilfe eines Stempels (konvex) und einer Matrize (konkav) hergestellt, mit denen eine Reihe von Löchern in ein Blech gestanzt wird. Die gebräuchlichste Art von Pressen zur Herstellung perforierter Metalle ist die Revolverpresse, die heute in der Lage ist, die Verarbeitung von Blechen durch Programmierung der Verfahren automatisch zu steuern.

3. Revolverstanzpressen

Revolverstanzpressen sind Pressen, die Löcher in Bleche bohren, indem sie unterschiedlich geformte Matrizen auf einem kreisförmigen Matrizenhalter, Revolver genannt, befestigen und eine NC-Steuerung verwenden. Die NC-Steuerung ist eine Art numerische Steuerung, eine Technologie, die Computer zur Steuerung der Bewegungen von Maschinen und Robotern verwendet. Die Abkürzung steht für „Numerical Control“ (numerische Steuerung) und bezeichnet eine Methode zur Steuerung einer Maschine auf der Grundlage numerischer Anweisungen.

Was ist eine Hochleistungs-LED?

Hochleistungs-LEDs sind LEDs mit hoher Ausgangsleistung. LED steht für „Light-Emitting Diode“ und bezieht sich auf Dioden, die Licht aussenden, wenn sie mit Strom versorgt werden. Aufgrund ihrer hohen Lichtausbeute sind sie derzeit die Hauptkomponente in Beleuchtungskörpern.

Hochleistungs-LEDs haben eine Struktur aus mehreren parallel geschalteten LED-Elementen. Sie benötigen zwar einen hohen Betriebsstrom, haben aber eine hohe Leuchtdichte. Im Vergleich zu allgemeinen LEDs sind die eingebauten Komponenten die gleichen, aber das Hauptmerkmal ist, dass sie eine Wärmeableitungsstruktur haben.

Anwendungen von Hochleistungs-LEDs

Hochleistungs-LEDs werden hauptsächlich für Beleuchtungs- und Anzeigelampen verwendet. Typische Anwendungen sind:

• Autoscheinwerfer
• Riesige Flutlichter in Stadien im Freien
• Deckenleuchten in Fabriken und Wohnräumen
• Fischsammelleuchten auf Fischerbooten

Wie oben gezeigt, werden sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Industrie- bis hin zu Verbraucherprodukten. Hochleistungs-LEDs sind ein fester Bestandteil unseres täglichen Lebens.

Funktionsweise von Hochleistungs-LEDs

LEDs sind Dioden mit einer Struktur, die aus miteinander verbundenen P- und N-Halbleitern besteht. Wenn Strom an diese Dioden angelegt wird, emittieren die Verbindungsflächen Licht, daher der Name Leuchtdiode. Hochleistungs-LEDs haben eine hohe Ausgangsleistung, indem mehrere LEDs parallel geschaltet werden.

Hochleistungs-LEDs benötigen einen hohen Strom, um eine hohe Leuchtkraft zu erhalten, und erzeugen eine große Menge an Wärme. Im Allgemeinen wird der Wirkungsgrad von LEDs mit etwa 30 % angegeben, wobei die restlichen 70 % als Wärme freigesetzt werden. Sie sind daher so konzipiert, dass die Kühlung sie unter ihrer hitzebeständigen Temperatur hält.

Die Kühlung erfolgt durch die Montage auf wärmeableitenden Platten oder durch die Verwendung von Kühlkörpern. Die Kühlkörper sind ebenfalls so ausgelegt, dass sie die Wärme ableiten, indem sie sternförmig angeordnet sind.

Weitere Informationen zu Hochleistungs-LEDs

1. Unterschiede zwischen Hochleistungs-LEDs und normalen LEDs

Der Unterschied zwischen Hochleistungs-LEDs und normalen LEDs liegt in der Ausgangsleistung. Obwohl es keine strenge Regel gibt, werden LEDs mit einer Ausgangsleistung von 1 W oder mehr allgemein als Power-LEDs bezeichnet. Die integrierten LED-Chips sind die gleichen. Hochleistungs-LEDs müssen jedoch über eine Wärmeableitungsstruktur verfügen, um die Wärmeentwicklung zu verhindern.

2. Hochleistungs-LEDs Ansteuerungssystem

Die Verwendung eines einfachen Strombegrenzungswiderstandes zur Ansteuerung der Hochleistungs-LEDs erhöht den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung. Da die Wärmeentwicklung die Lichtausbeute der LEDs verringert und sie je nach Beleuchtungsdauer dunkler werden lässt, empfiehlt es sich, eine Konstantstromschaltung zur Ansteuerung von Hochleistungs-LED’s zu verwenden.

Es können zum Beispiel FETs und Operationsverstärker verwendet werden. Durch den Aufbau einer Schaltung mit diesen beiden ist eine Konstantstromemission möglich. Die Gestaltung der Wärmeableitung ist ebenfalls wichtig. Die Wärme wird leicht auf die Platine übertragen, sodass die Wärmeableitung der Platine für eine stabile Ansteuerung von Hochleistungs-LEDs entscheidend ist.

3. Hochleistungs-LEDs im Gehäuse

LEDs gibt es in einer Vielzahl von Formen. Die drei gängigsten Formen sind:

• Oberflächenmontierter Typ
  Der oberflächenmontierte Typ bietet mehr Flexibilität als andere Gehäuse und wird verwendet, wenn die Möglichkeit besteht, optische Linsen usw. für spätere Phasen zu entwerfen.
• COB (Chip On Board)
  COB ist eine häufig für Hochleistungs-LED’s verwendete Form und besteht aus einem Substrat und LED-Chips als Set. Die Platine wird einfach platziert und verdrahtet und kann verwendet werden, ohne dass man sich Gedanken über die Wärmeableitung machen muss.
• Bullet-Typ
  Der Bullet-Typ wurde entwickelt, um die Richtwirkung der LEDs mit Hilfe einer Linse zu verbessern. Während die beiden oben genannten LED-Typen in alle Richtungen leuchten, leuchtet der Bullet-Typ nur in eine Richtung. Verwenden Sie kugelförmige LEDs, wenn Sie sich auf einen bestimmten Bereich der Lichtemission konzentrieren möchten.