Эпоксидный гранит, также известный как синтетический гранит, представляет собой смесь эпоксидной смолы и гранита, обычно используемую в качестве альтернативного материала для оснований станков. Эпоксидный гранит используется вместо чугуна и стали для лучшего гашения вибрации, более длительного срока службы инструмента и более низкой стоимости сборки.
Станочная база
Станки и другие высокоточные машины полагаются на высокую жесткость, долговременную стабильность и отличные демпфирующие характеристики базового материала для их статических и динамических характеристик. Наиболее широко используемыми материалами для этих конструкций являются чугун, сварные стальные конструкции и натуральный гранит. Из-за отсутствия долговременной стабильности и очень плохих демпфирующих свойств стальные конструкции редко используются там, где требуется высокая точность. Высококачественный чугун, который снят с напряжений и отожжен, придаст конструкции размерную стабильность и может быть отлит в сложные формы, но требует дорогостоящего процесса обработки для формирования точных поверхностей после литья.
Качественный натуральный гранит становится все труднее найти, но он обладает более высокой демпфирующей способностью, чем чугун. Опять же, как и в случае с чугуном, обработка натурального гранита является трудоемкой и дорогой.
Прецизионные отливки из гранита производятся путем смешивания гранитных заполнителей (которые дробятся, промываются и высушиваются) с системой эпоксидной смолы при температуре окружающей среды (т.е. процесс холодного отверждения). В составе также может использоваться кварцевый заполнитель. Виброуплотнение в процессе формования плотно упаковывает заполнитель.
Резьбовые вставки, стальные пластины и трубы для охлаждающей жидкости могут быть отлиты в процессе литья. Для достижения еще большей степени универсальности линейные рельсы, шлифованные направляющие и крепления двигателя могут быть скопированы или залиты, что исключает необходимость в какой-либо пост-литьевой обработке. Поверхностная обработка отливки такая же качественная, как и поверхность формы.
Преимущества и недостатки
Преимущества включают в себя:
■ Гашение вибраций.
■ Гибкость: в полимерную основу можно интегрировать индивидуальные линейные направляющие, баки для гидравлической жидкости, резьбовые вставки, смазочно-охлаждающую жидкость и трубопроводы.
■ Включение вставок и т.п. позволяет значительно сократить объем механической обработки готовой отливки.
■ Время сборки сокращается за счет объединения нескольких компонентов в одну отливку.
■ Не требует одинаковой толщины стенок, что обеспечивает большую гибкость дизайна вашего основания.
■ Химическая стойкость к большинству распространенных растворителей, кислот, щелочей и смазочно-охлаждающих жидкостей.
■ Не требует покраски.
■Композит имеет плотность, примерно такую же, как у алюминия (но детали толще для достижения эквивалентной прочности).
■ Процесс литья композитного полимербетона использует гораздо меньше энергии, чем металлическое литье. Полимерные литые смолы используют очень мало энергии для производства, а процесс литья происходит при комнатной температуре.
Эпоксидный гранитный материал имеет внутренний коэффициент затухания до десяти раз лучше, чем у чугуна, до трех раз лучше, чем у натурального гранита, и до тридцати раз лучше, чем у стальной конструкции. Он не подвержен влиянию охлаждающих жидкостей, имеет отличную долговременную стабильность, улучшенную термическую стабильность, высокую крутильную и динамическую жесткость, отличное шумопоглощение и незначительные внутренние напряжения.
К недостаткам можно отнести низкую прочность тонких сечений (менее 1 дюйма (25 мм)), низкую прочность на разрыв и низкую ударопрочность.
Введение в рамы из минерального литья
Минеральное литье является одним из самых эффективных современных строительных материалов. Производители прецизионных станков были среди пионеров использования минерального литья. Сегодня его использование в отношении фрезерных станков с ЧПУ, сверлильных станков, шлифовальных станков и электроэрозионных станков растет, и преимущества не ограничиваются высокоскоростными станками.
Минеральное литье, также называемое эпоксидным гранитным материалом, состоит из минеральных наполнителей, таких как гравий, кварцевый песок, ледниковая мука и связующие вещества. Материал смешивается в соответствии с точными спецификациями и заливается в формы в холодном виде. Надежная основа — основа успеха!
Современные станки должны работать все быстрее и быстрее и обеспечивать большую точность, чем когда-либо. Однако высокие скорости перемещения и тяжелая обработка вызывают нежелательные вибрации рамы станка. Эти вибрации будут иметь негативное воздействие на поверхность детали и сокращают срок службы инструмента. Рамы из минерального литья быстро снижают вибрации — примерно в 6 раз быстрее, чем чугунные рамы, и в 10 раз быстрее, чем стальные рамы.
Станки с минерально-литыми станинами, такие как фрезерные и шлифовальные станки, значительно точнее и достигают лучшего качества поверхности. Кроме того, износ инструмента значительно снижается, а срок службы увеличивается.
Литая рама из композитного минерального (эпоксидно-гранитного) материала имеет ряд преимуществ:
- Формование и прочность: Процесс литья из минералов обеспечивает исключительную степень свободы в отношении формы компонентов. Специфические характеристики материала и процесса приводят к сравнительно высокой прочности и значительно меньшему весу.
- Интеграция инфраструктуры: процесс литья из минералов обеспечивает простую интеграцию конструкции и дополнительных компонентов, таких как направляющие, резьбовые вставки и соединения для коммуникаций, в ходе самого процесса литья.
- Изготовление сложных машинных конструкций: то, что было бы немыслимо при использовании традиционных процессов, становится возможным при использовании литья из минералов: несколько составных частей могут быть собраны в сложные конструкции с помощью клеевых соединений.
- Экономичная размерная точность: Во многих случаях компоненты из минерального литья отливаются до окончательных размеров, поскольку при затвердевании практически не происходит усадки. Благодаря этому можно исключить дальнейшие дорогостоящие процессы отделки.
- Точность: Высокоточные опорные или опорные поверхности достигаются путем дополнительных операций шлифования, формования или фрезерования. В результате этого многие концепции машин могут быть реализованы элегантно и эффективно.
- Хорошая термостойкость: Минеральное литье очень медленно реагирует на изменения температуры, поскольку теплопроводность значительно ниже, чем у металлических материалов. По этой причине кратковременные изменения температуры оказывают значительно меньшее влияние на размерную точность станка. Лучшая термостойкость станины означает, что общая геометрия станка лучше сохраняется, и, как следствие, геометрические погрешности сводятся к минимуму.
- Отсутствие коррозии: детали из минерального литья устойчивы к воздействию масел, охлаждающих жидкостей и других агрессивных жидкостей.
- Более эффективное гашение вибраций для более длительного срока службы инструмента: наше минеральное литье достигает в 10 раз лучших значений гашения вибраций, чем сталь или чугун. Благодаря этим характеристикам достигается чрезвычайно высокая динамическая устойчивость конструкции станка. Преимущества, которые это дает для производителей и пользователей станков, очевидны: лучшее качество обработки поверхности обработанных или отшлифованных компонентов и более длительный срок службы инструмента, что приводит к снижению затрат на инструмент.
- Окружающая среда: Снижается воздействие на окружающую среду в процессе производства.
Рама из минерального литья против чугунной рамы
Ниже приведены преимущества нашей новой рамы из минерального литья по сравнению с ранее использовавшейся чугунной рамой:
| Минеральное литье (эпоксидный гранит) | Чугун | |
| Демпфирование | Высокий | Низкий |
| Теплопроизводительность | Низкая теплопроводность и высокая удельная теплоемкость емкость | Высокая теплопроводность и низкая удельная теплоемкость |
| Встроенные детали | Неограниченный дизайн и Цельная форма и бесшовное соединение | Необходима механическая обработка |
| Коррозионная стойкость | Очень высокий | Низкий |
| Относящийся к окружающей среде Дружелюбие | Низкое потребление энергии | Высокое потребление энергии |
Заключение
Минеральное литье идеально подходит для наших конструкций станков с ЧПУ. Оно обеспечивает явные технологические, экономические и экологические преимущества. Технология минерального литья обеспечивает превосходное гашение вибрации, высокую химическую стойкость и значительные термические преимущества (тепловое расширение, аналогичное расширению стали). Соединительные элементы, кабели, датчики и измерительные системы могут быть залиты в сборку.
Каковы преимущества обрабатывающего центра со станиной из гранита и минерального литья?
Минеральное литье (искусственный гранит, также известный как смолобетон) уже более 30 лет широко применяется в станкостроении в качестве конструкционного материала.
По статистике, в Европе каждый 10-й станок использует в качестве станины минеральное литье. Однако использование несоответствующего опыта, неполной или неверной информации может привести к подозрениям и предубеждениям в отношении минерального литья. Поэтому при изготовлении нового оборудования необходимо проанализировать преимущества и недостатки минерального литья и сравнить его с другими материалами.
База строительной техники обычно делится на чугун, минеральное литье (полимерный и/или реактивный бетон), стальную/сварную конструкцию (заливку/без заливки) и натуральный камень (например, гранит). Каждый материал имеет свои собственные характеристики, и не существует идеального конструкционного материала. Только путем изучения преимуществ и недостатков материала в соответствии с конкретными конструкционными требованиями можно выбрать идеальный конструкционный материал.
Две важные функции конструкционных материалов — гарантировать геометрию, положение и поглощение энергии компонентами — соответственно выдвигают требования к эксплуатационным характеристикам (статические, динамические и тепловые характеристики), функциональные/структурные требования (точность, вес, толщина стенки, удобство направляющих) для монтажа материалов, система циркуляции среды, логистика) и требования к стоимости (цена, количество, доступность, характеристики системы).
I. Требования к эксплуатационным характеристикам конструкционных материалов
1. Статические характеристики
Критерием измерения статических свойств основания обычно является жесткость материала — минимальная деформация под нагрузкой, а не высокая прочность. Для статической упругой деформации минеральные отливки можно рассматривать как изотропные однородные материалы, подчиняющиеся закону Гука.
Плотность и модуль упругости минерального литья составляют соответственно 1/3 от плотности чугуна. Поскольку минеральное литье и чугун имеют одинаковую удельную жесткость, при одинаковом весе жесткость чугунного литья и минерального литья одинакова без учета влияния формы. Во многих случаях расчетная толщина стенки минерального литья обычно в 3 раза больше, чем у чугунного литья, и такая конструкция не вызовет никаких проблем с точки зрения механических свойств изделия или литья. Минеральное литье подходит для работы в статических средах, которые несут давление (например, станины, опоры, колонны) и не подходит в качестве тонкостенных и/или небольших рам (например, столы, поддоны, сменщики инструмента, каретки, опоры шпинделя). Вес конструктивных деталей обычно ограничивается оборудованием производителей минерального литья, и изделия из минерального литья весом более 15 тонн, как правило, встречаются редко.
2. Динамические характеристики
Чем больше скорость вращения и/или ускорение вала, тем важнее динамические характеристики машины. Быстрое позиционирование, быстрая замена инструмента и высокоскоростная подача постоянно усиливают механический резонанс и динамическое возбуждение структурных частей машины. Помимо размерной конструкции компонента, на прогиб, распределение массы и динамическую жесткость компонента в значительной степени влияют демпфирующие свойства материала.
Использование минерального литья предлагает хорошее решение этих проблем. Поскольку оно поглощает вибрации в 10 раз лучше, чем традиционный чугун, оно может значительно снизить амплитуду и собственную частоту.
В операциях по обработке, таких как механическая обработка, это может обеспечить более высокую точность, лучшее качество поверхности и более длительный срок службы инструмента. В то же время, с точки зрения воздействия шума, минеральное литье также хорошо себя проявило посредством сравнения и проверки оснований, трансмиссионного литья и принадлежностей из различных материалов для больших двигателей и центрифуг. Согласно анализу ударного звука, минеральное литье может достичь локального снижения уровня звукового давления на 20%.
3. Тепловые свойства
Эксперты подсчитали, что около 80% отклонений станков вызваны тепловыми эффектами. Перерывы в процессе, такие как внутренние или внешние источники тепла, предварительный нагрев, смена заготовок и т. д., являются причинами тепловой деформации. Чтобы иметь возможность выбрать лучший материал, необходимо уточнить требования к материалу. Высокая удельная теплоемкость и низкая теплопроводность позволяют минеральному литью иметь хорошую тепловую инерцию к переходным температурным воздействиям (таким как смена заготовок) и колебаниям температуры окружающей среды. Если требуется быстрый предварительный нагрев, например, металлическая кровать или температура кровати запрещена, нагревательные или охлаждающие устройства могут быть непосредственно залиты в минеральное литье для контроля температуры. Использование такого рода устройства температурной компенсации может уменьшить деформацию, вызванную влиянием температуры, что помогает повысить точность при разумной стоимости.
II. Функциональные и структурные требования
Целостность — отличительная черта, которая отличает минеральное литье от других материалов. Максимальная температура литья для минерального литья составляет 45°C, и вместе с высокоточными формами и инструментами детали и минеральное литье могут быть отлиты вместе.
Передовые методы повторного литья также могут использоваться на заготовках из минерального литья, что приводит к точным монтажным и рельсовым поверхностям, не требующим механической обработки. Как и другие базовые материалы, минеральное литье подчиняется определенным правилам проектирования конструкций. Толщина стенки, несущие принадлежности, вставки ребер, методы загрузки и разгрузки в определенной степени отличаются от других материалов и должны быть учтены заранее при проектировании.
III.Требования к расходам
Хотя это важно учитывать с технической точки зрения, экономическая эффективность все больше демонстрирует свою важность. Использование минерального литья позволяет инженерам значительно экономить производственные и эксплуатационные расходы. Помимо экономии на затратах на обработку, литье, окончательная сборка и увеличение логистических расходов (складирование и транспортировка) соответственно сокращаются. Учитывая высокоуровневую функцию минерального литья, его следует рассматривать как целый проект. На самом деле, более разумно проводить сравнение цен, когда основание установлено или предварительно установлено. Относительно высокая первоначальная стоимость — это стоимость форм для минерального литья и оснастки, но эта стоимость может быть разбавлена при долгосрочном использовании (500-1000 шт./стальная форма), а годовое потребление составляет около 10-15 шт.
IV. Область применения
Как конструкционный материал, минеральное литье постоянно заменяет традиционные конструкционные материалы, и ключ к его быстрому развитию лежит в минеральном литье, формах и стабильных связующих структурах. В настоящее время минеральное литье широко используется во многих областях станкостроения, таких как шлифовальные станки и высокоскоростная обработка. Производители шлифовальных станков были пионерами в секторе станкостроения, используя минеральное литье для станин станков. Например, всемирно известные компании, такие как ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude и т. д., всегда извлекали выгоду из демпфирования, тепловой инерции и целостности минерального литья для получения высокой точности и превосходного качества поверхности в процессе шлифования.
С постоянно растущими динамическими нагрузками, минеральные отливки также все больше отдают предпочтение ведущим мировым компаниям в области заточных станков. Станина из минерального литья обладает превосходной жесткостью и может хорошо устранить силу, вызванную ускорением линейного двигателя. В то же время органическое сочетание хороших характеристик поглощения вибрации и линейного двигателя может значительно улучшить качество поверхности заготовки и срок службы шлифовального круга.
Что касается отдельной детали, то для нас длина в пределах 10000 мм не составит труда.
Какова минимальная толщина стенки?
В общем, минимальная толщина секции основания машины должна быть не менее 60 мм. Более тонкие секции (например, толщиной 10 мм) могут быть отлиты с мелкими размерами заполнителя и формулами.
Скорость усадки после заливки составляет около 0,1-0,3 мм на 1000 мм. Когда требуются более точные механические детали из минерального литья, допуски могут быть достигнуты с помощью вторичной шлифовки с ЧПУ, ручной притирки или других процессов обработки.
Наш минеральный литейный материал выбирает натуральный черный гранит Jinan. Большинство компаний просто выбирают обычный натуральный гранит или обычный камень в строительстве зданий.
· Сырье: в качестве заполнителя используются частицы уникального черного гранита Цзинань (также называемого гранитом «Цзинаньцин»), который известен во всем мире своей высокой прочностью, жесткостью и износостойкостью;
· Формула: с уникальными армированными эпоксидными смолами и добавками, различными компонентами, использующими различные рецептуры, для обеспечения оптимальной комплексной производительности;
· Механические свойства: поглощение вибрации примерно в 10 раз выше, чем у чугуна, хорошие статические и динамические свойства;
· Физические свойства: плотность составляет около 1/3 от плотности чугуна, более высокие теплоизоляционные свойства, чем у металлов, не гигроскопичен, хорошая термостойкость;
· Химические свойства: более высокая коррозионная стойкость, чем у металлов, экологичность;
· Точность размеров: линейное сужение после литья составляет около 0,1-0,3мм2/м, чрезвычайно высокая точность формы и контрформы во всех плоскостях;
· Структурная целостность: можно отлить очень сложную конструкцию, в то время как при использовании натурального гранита обычно требуется сборка, соединение и склеивание;
· Медленная термическая реакция: реагирует на кратковременные изменения температуры гораздо медленнее и меньше;
· Встраиваемые вставки: крепежные элементы, трубы, кабели и камеры могут быть встроены в конструкцию, в качестве вставок могут использоваться такие материалы, как металл, камень, керамика, пластик и т. д.