В высокоточной промышленности, научных исследованиях и испытаниях, а также в других областях, требующих высокой точности, ключевую роль играют прецизионные пневматические платформы статического давления. Выбор основания платформы, подобно закладке краеугольного камня здания, напрямую влияет на ее характеристики. Гранитные прецизионные основания и основания из минерального литья являются двумя популярными вариантами, каждый из которых имеет свои преимущества. Ниже приведено подробное сравнение.
Стабильность: разница между естественной кристаллизацией и искусственным композитом.
Гранитное прецизионное основание, сформировавшееся за миллионы лет геологических изменений, благодаря плотной кристаллической структуре кварца, полевого шпата и других минералов, обладает исключительно высокой плотностью и однородностью. В условиях внешних воздействий, таких как вибрация, создаваемая работой окружающего крупного оборудования, гранитное основание действует как прочный щит, эффективно блокируя и гася вибрации, снижая амплитуду колебаний прецизионной платформы с постоянным давлением более чем на 80%, обеспечивая надежную и стабильную основу для высокоточного перемещения платформы. В цехе производства полупроводниковых микросхем процесс литографии предъявляет высокие требования к стабильности платформы, а гранитное основание обеспечивает точную работу литографического оборудования, способствует точной гравировке рисунка микросхемы и значительно повышает выход годной продукции.
Минеральное литейное основание изготовлено из минеральных частиц, смешанных со специальным связующим веществом. Его внутренняя структура однородна, и оно обладает определенными виброгасящими свойствами. При обычных вибрациях оно обеспечивает относительно стабильную рабочую среду для платформы. Однако при высокоинтенсивных и непрерывных вибрациях виброгасящая способность минерального литейного основания несколько недостаточна по сравнению с гранитным основанием, что может привести к небольшим отклонениям в движении платформы и повлиять на точность сверхточных операций.
Сохранение точности: баланс естественных преимуществ и искусственного контроля низкого расширения.
Гранит известен своим очень низким коэффициентом теплового расширения, обычно 5-7 × 10⁻⁶/℃. В условиях колебаний температуры размеры гранитной прецизионной подставки изменяются очень незначительно. В астрономии прецизионная платформа с пневматическим поплавком для точной настройки линз телескопа используется в паре с гранитной подставкой, что позволяет даже при значительной разнице температур между днем и ночью обеспечивать точность позиционирования линзы на субмикронном уровне, помогая астрономам улавливать тонкие изменения далеких небесных тел.
При разработке рецептур минеральных литейных материалов можно оптимизировать и контролировать характеристики теплового расширения, а коэффициент теплового расширения может быть близок к граниту или даже лучше, если регулировать пропорции минералов и связующих веществ. В некоторых высокоточных измерительных приборах, чувствительных к температуре, минеральное литейное основание может сохранять стабильные размеры при изменении температуры, обеспечивая точность перемещения платформы. Однако на минеральное литейное основание влияют такие факторы, как старение связующего вещества, и необходимо дополнительно изучить долговременную стабильность точности.
Долговечность: Характеристики высокотвердого натурального камня и износостойких композитных материалов.
Гранит обладает высокой твердостью, по шкале Мооса он может достигать 6-7, и хорошей износостойкостью. В лабораториях материаловедения часто используется высокоточная пневматическая платформа статического давления, гранитное основание которой эффективно противостоит долговременным потерям на трение. По сравнению с обычным основанием, оно позволяет увеличить срок службы платформы более чем на 50%, снизить затраты на техническое обслуживание оборудования и обеспечить непрерывность научных исследований. Однако гранитный материал относительно хрупкий и легко ломается при случайном ударе.
Минеральное литейное основание обладает превосходными антиусталостными характеристиками, эффективно противодействуя усталостному повреждению и сохраняя структурную целостность в течение длительного времени при высокочастотном возвратно-поступательном движении прецизионной статической пневматической плавающей платформы. Одновременно оно обладает определенной устойчивостью к обычным химическим веществам и в среде с небольшим риском химической коррозии является более долговечным, чем гранитное основание. Однако в экстремальных условиях, таких как высокая влажность, связующее вещество в минеральном литейном основании может подвергаться воздействию, что снижает его долговечность.
Производственная стоимость и сложность обработки: проблемы, связанные с природным камнем, и пороговые значения для искусственного литья.
Добыча и транспортировка гранитного сырья — сложный процесс, требующий высококлассного оборудования и технологий. Из-за высокой твердости и хрупкости гранита легко возникают проблемы, такие как обрушение кромок и трещины при резке, шлифовании, полировке и других процессах, а процент брака относительно высок, что приводит к высоким производственным издержкам.
Для изготовления минерального литейного основания требуется специфическая форма и технологический процесс, а первоначальные затраты на разработку формы высоки, но после ее изготовления можно наладить массовое производство и снизить себестоимость единицы продукции. Процесс обработки относительно прост по сравнению с гранитом, позволяет достичь более высоких требований к точности за счет механической обработки и обладает экономически эффективным потенциалом в крупномасштабных проектах.
Дата публикации: 10 апреля 2025 г.