При будівництві прецизійної пневматичної платформи зі статичним тиском вибір основи відіграє вирішальну роль у загальній продуктивності платформи. Гранітна прецизійна основа та чавунна основа мають свої особливості, і існують очевидні відмінності в ключових розмірах, таких як стійкість, точність обслуговування, довговічність та вартість.
По-перше, стабільність: природна щільна та металева структура
Після мільйонів років геологічних змін граніт тісно поєднується з кварцом, польовим шпатом та іншими мінералами, утворюючи дуже щільну та однорідну структуру. За зовнішніх перешкод, таких як сильна вібрація, що виникає під час роботи великого обладнання у заводському цеху, гранітна основа може ефективно блокувати та послаблювати її, спираючись на свою складну кристалічну структуру, що може зменшити амплітуду вібрацій прецизійної платформи статичного тиску повітря більш ніж на 80%, забезпечуючи стабільну роботу платформи та гарантуючи плавний рух під час високоточної обробки або детектування. Наприклад, у процесі фотолітографії виробництва електронних мікросхем гарантується точна характеристика структури мікросхем.
Чавунна основа відлита зі залізовуглецевого сплаву, а внутрішній графіт розподілений у вигляді листів або сфер. Хоча вона має певну здатність гасити вібрації, її структурна однорідність не така добра, як у гранітної. При роботі з високоінтенсивною та постійною вібрацією чавунній основі важко зменшити вібраційні перешкоди до такого ж низького рівня, як і гранітній основі, що може призвести до невеликих відхилень у русі прецизійної платформи з статичним тиском повітря, що впливає на точність роботи платформи під час надточних операцій.
По-друге, збереження точності: природні переваги низького коефіцієнта розширення та проблема теплових змін металу
Граніт відомий своїм дуже низьким коефіцієнтом теплового розширення, зазвичай 5-7 ×10⁻⁶/℃. У середовищі коливань температури розмір прецизійної гранітної основи змінюється дуже мало. В галузі астрономії прецизійна гідростатична платформа з повітряним поплавком для точного налаштування об'єктива телескопа поєднується з гранітною основою, і навіть за значної різниці температур між днем і ніччю це може забезпечити точність позиціонування об'єктива на субмікронному рівні, допомагаючи астрономам фіксувати тонку динаміку віддалених небесних тіл.
Коефіцієнт теплового розширення чавуну є відносно високим, зазвичай 10-20 × 10⁻⁶/℃. При зміні температури розмір чавунної основи помітно змінюється, що легко спричиняє теплову деформацію прецизійної платформи з статичним тиском повітря, що призводить до зниження точності руху платформи. У процесі шліфування термочутливих оптичних лінз деформація чавунної основи під впливом температури може призвести до відхилення точності шліфування лінзи за межі допустимого діапазону та вплинути на якість лінзи.
По-третє, довговічність: висока твердість природного каменю та втома металу
Твердість граніту висока, твердість за шкалою Мооса може досягати 6-7 балів, що забезпечує хорошу зносостійкість. У лабораторіях матеріалознавства часто використовується прецизійна пневматична платформа статичного тиску, її гранітна основа може ефективно протистояти тривалим втратам на тертя, порівняно зі звичайною основою, що може продовжити цикл обслуговування платформи більш ніж на 50%, зменшити витрати на обслуговування обладнання та забезпечити безперервність науково-дослідної роботи. Однак гранітний матеріал є відносно крихким, і існує ризик розриву при випадковому ударі.
Чавунна основа має певну міцність і нелегко ламається під дією певної ударної сили. Однак, під час високочастотного зворотно-поступального руху прецизійної статичної повітряної платформи, що перебуває під тиском, протягом тривалого часу, чавун схильний до пошкодження від втоми, що призводить до змін у внутрішній структурі та впливає на точність руху та стійкість платформи. Водночас, чавун схильний до іржі та корозії у вологому середовищі, що знижує його довговічність, тоді як гранітна основа має кращу стійкість до корозії.
По-четверте, вартість виробництва та складність обробки: проблеми з видобутком та обробкою природного каменю та поріг процесу лиття металу
Видобуток та транспортування гранітної сировини є складними процесами, а обробка вимагає дуже високоякісного обладнання та технологій. Через високу твердість та крихкість граніту, його різання, шліфування, полірування та інші процеси схильні до руйнування, тріщин, високого рівня браку, що призводить до високих виробничих витрат.
Чавунна основа виготовляється за допомогою зрілого процесу лиття, має широке джерело сировини та відносно низьку вартість. Завдяки формі можна досягти масового виробництва та високої ефективності виробництва. Однак, щоб досягти такої ж високої точності та стабільності, як і гранітна основа, вимоги до процесу лиття та подальшої обробки є надзвичайно суворими, що вимагає прецизійної обробки та обробки старінням тощо, а вартість також значно зростає.
Підсумовуючи, гранітна прецизійна основа має значні переваги у сценаріях застосування прецизійної статичної пневматичної платформи, яка вимагає високої точності, стабільності та зносостійкості; чавунна основа має певні переваги у вартості та міцності, і підходить для випадків, коли вимоги до точності відносно низькі, прагнення до економічної ефективності, а вібраційне та температурне середовище відносно стабільні.
Час публікації: 09 квітня 2025 р.