В области высокоточной метрологии точность является ключевым критерием оценки стоимости оборудования. В последние годы 95% высокоточного измерительного оборудования отказались от традиционных чугунных оснований и вместо них стали использовать гранитные. За этой трансформацией отрасли стоит технологический прорыв, обусловленный наноразмерными демпфирующими свойствами гранитных оснований. В этой статье будет подробно проанализировано уникальное преимущество гранитных оснований и раскрыта тайна их превращения в «новый фаворит» высокоточного измерительного оборудования.
Ограничения чугунных оснований: сложно обеспечить соответствие самым высоким требованиям к точности измерений.
Чугун когда-то был основным материалом для основания измерительного оборудования и широко использовался благодаря своей низкой стоимости и простоте обработки. Однако в условиях высокоточных измерений ограничения чугуна становятся все более очевидными. С одной стороны, чугун обладает низкой термической стабильностью, с коэффициентом теплового расширения до 11-12 × 10⁻⁶/℃. При нагревании оборудования во время работы или изменении температуры окружающей среды он подвержен термической деформации, что приводит к отклонению эталонных значений измерений. С другой стороны, внутренняя структура чугуна имеет микроскопические поры, и его виброгасящие свойства недостаточны, что делает его неспособным эффективно поглощать внешние вибрационные помехи. Когда работа станков и движение транспортных средств в цехе создают вибрации, чугунное основание передает эти вибрации на измерительное оборудование, вызывая колебания в данных измерений и затрудняя выполнение требований высокоточных измерений на нанометровом и микрометровом уровнях.
Наноразмерные характеристики демпфирования гранитных оснований: основная гарантия точных измерений.
Гранит — это природный камень, образовавшийся в результате геологических процессов, длившихся сотни миллионов лет. Его внутренние минеральные кристаллы компактны, а структура плотная и однородная, что наделяет его выдающимися демпфирующими свойствами на наноразмерном уровне. При передаче внешних вибраций на гранитное основание его внутренняя микроструктура быстро преобразует энергию вибрации в тепловую энергию, обеспечивая эффективное затухание. 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 вибраций». Когда вибрационные волны распространяются внутри гранита, они многократно сталкиваются, отражаются и рассеиваются на этих границах зерен и частицах. В этом процессе постоянно расходуется энергия вибрации, что обеспечивает эффект гашения вибраций. Исследования показывают, что гранитное основание может снизить амплитуду вибрации до менее чем одной десятой от исходной, обеспечивая стабильную среду для измерения с помощью измерительного оборудования.
Другие преимущества гранитных оснований: Полное соответствие самым высоким требованиям.
Помимо выдающихся демпфирующих свойств на наноразмерном уровне, гранитное основание обладает множеством преимуществ, что делает его идеальным выбором для высокотехнологичного измерительного оборудования. Его коэффициент теплового расширения чрезвычайно низок, всего 5-7 × 10⁻⁶/℃, и он практически не подвержен влиянию изменений температуры. Он может сохранять стабильные размеры и форму в различных условиях окружающей среды, обеспечивая точность измерений. В то же время гранит обладает высокой твердостью (твердость по шкале Мооса 6-7) и высокой износостойкостью. Даже после длительного использования его поверхность сохраняет высокоточное плоскостное 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 условий.
Практика в отрасли подтвердила исключительную ценность гранитных оснований.
В области производства полупроводников размеры микросхем вступили в наномасштабную эру, и требования к точности метрологического оборудования стали чрезвычайно высокими. После того, как известное международное предприятие по производству полупроводников заменило чугунное основание измерительного оборудования на гранитное, погрешность измерения уменьшилась с ±5 мкм до ±0,5 мкм, а процент выхода годной продукции увеличился на 12%. В аэрокосмической отрасли высококачественное метрологическое оборудование, используемое для контроля допусков формы и положения компонентов, после замены основания на гранитное эффективно исключает вибрационные помехи, обеспечивая точность обработки ключевых компонентов, таких как лопатки авиационных двигателей и каркасы фюзеляжа, и предоставляя надежную гарантию безопасности и надежности аэрокосмической продукции.
В условиях постоянного повышения требований к точности измерений в высокотехнологичной обрабатывающей промышленности гранитные основания, обладающие наноразмерными демпфирующими свойствами и комплексными эксплуатационными преимуществами, меняют технические стандарты измерительного оборудования. Переход от чугуна к граниту — это не просто модернизация материалов; это также отраслевая революция, которая выводит технологии точных измерений на новый уровень.
Дата публикации: 13 мая 2025 г.