В области метрологии высокого класса точность является основным критерием измерения стоимости оборудования. В последние годы 95% высококачественного измерительного оборудования отказались от традиционных чугунных оснований и вместо них перешли на гранитные основания. За этой трансформацией отрасли стоит технологический прорыв, вызванный наноуровнями демпфирующих характеристик гранитных оснований. В этой статье будут глубоко проанализированы уникальные преимущества гранитных оснований и раскрыта тайна, стоящая за тем, чтобы они стали «новым фаворитом» высококачественного измерительного оборудования.
Ограничения чугунных оснований: сложно удовлетворить высокие требования к измерениям.
Чугун когда-то был основным материалом для основания измерительного оборудования и широко использовался из-за своей низкой стоимости и простоты обработки. Однако в сценариях высококлассных измерений ограничения чугуна становятся все более заметными. С одной стороны, чугун имеет плохую термическую стабильность с коэффициентом теплового расширения до 11-12 × 10⁻⁶/℃. Когда оборудование генерирует тепло во время работы или изменяется температура окружающей среды, оно склонно к термической деформации, что приводит к отклонению эталона измерения. С другой стороны, внутренняя структура чугуна имеет микроскопические поры, а его характеристики гашения вибрации недостаточны, что делает его неспособным эффективно поглощать внешние вибрационные помехи. Когда работа станков и движение транспортных средств в цехе генерируют вибрации, основание из чугуна будет передавать вибрации измерительному оборудованию, вызывая колебания в данных измерений и затрудняя выполнение требований высокоточных измерений на нанометровом и микрометровом уровнях.
Характеристики демпфирования наномасштаба гранитных оснований: основная гарантия точности измерений
Гранит — это натуральный камень, образовавшийся в ходе геологических процессов на протяжении сотен миллионов лет. Его внутренние минеральные кристаллы компактны, а структура плотная и однородная, что наделяет его выдающимися наномасштабными демпфирующими свойствами. Когда внешние вибрации передаются на гранитное основание, его внутренняя микроструктура может быстро преобразовывать энергию вибрации в тепловую энергию, достигая эффективного затухания. По сравнению с чугуном время отклика на вибрацию гранитных оснований сокращается более чем на 80%, и они могут вернуться в стабильное состояние за чрезвычайно короткое время, эффективно избегая влияния вибрации на точность измерений измерительного оборудования.
С микроскопической точки зрения кристаллическая структура гранита содержит большое количество мельчайших границ зерен и минеральных частиц, и эти структурные особенности образуют естественную «сеть поглощения вибрации». Когда волны вибрации распространяются внутри гранита, они сталкиваются, отражаются и рассеиваются этими границами зерен и частицами многократно. Энергия вибрации постоянно потребляется в этом процессе, тем самым достигая эффекта гашения вибрации. Исследования показывают, что гранитное основание может уменьшить амплитуду вибрации до менее одной десятой от исходной, обеспечивая стабильную среду измерения для измерительного оборудования.
Другие преимущества гранитных оснований: полное соответствие высоким требованиям
Помимо выдающихся наномасштабных демпфирующих свойств, гранитное основание также имеет множество преимуществ, что делает его идеальным выбором для высококачественного измерительного оборудования. Его коэффициент теплового расширения чрезвычайно низок, всего 5-7 ×10⁻⁶/℃, и он практически не подвержен изменениям температуры. Он может сохранять стабильный размер и форму в различных условиях окружающей среды, обеспечивая точность эталонного измерения. Между тем, гранит обладает высокой твердостью (твердостью по Моосу 6-7) и высокой износостойкостью. Даже после длительного использования его поверхность может по-прежнему сохранять высокоточное плоское состояние, что снижает частоту технического обслуживания и калибровки оборудования. Кроме того, гранит обладает стабильными химическими свойствами и не подвержен коррозии под воздействием кислотных или щелочных веществ, что делает его пригодным для различных сложных промышленных сред.
Отраслевая практика подтвердила исключительную ценность гранитных оснований.
В области производства полупроводников размер чипов вошел в наномасштабную эру, и требования к точности метрологического оборудования чрезвычайно высоки. После того, как известное международное предприятие по производству полупроводников заменило измерительное оборудование с чугунного основания на гранитное основание, погрешность измерения снизилась с ±5 мкм до ±0,5 мкм, а выход годной продукции увеличился на 12%. В аэрокосмической области высококачественное метрологическое оборудование, используемое для определения допусков формы и положения компонентов, после принятия гранитных оснований эффективно избегает помех от вибрации, обеспечивая точность обработки ключевых компонентов, таких как лопатки авиационных двигателей и каркасы фюзеляжа, и предоставляя надежную гарантию безопасности и надежности аэрокосмической продукции.
С постоянным повышением требований к точности измерений в высокотехнологичной обрабатывающей промышленности гранитные основания с их наномасштабными характеристиками демпфирования и комплексными преимуществами производительности меняют технические стандарты измерительного оборудования. Переход от чугуна к граниту — это не просто обновление материалов; это также революция в отрасли, которая выводит технологию точных измерений на новые высоты.
Время публикации: 13 мая 2025 г.