Епоксидний граніт, також відомий як синтетичний граніт, являє собою суміш епоксидної смоли та граніту, яка зазвичай використовується як альтернативний матеріал для основ верстатів. Епоксидний граніт використовується замість чавуну та сталі для кращого гасіння вібрацій, збільшення терміну служби інструменту та зниження вартості складання.
База верстатів
Верстати та інші високоточні машини залежать від високої жорсткості, довготривалої стабільності та чудових характеристик демпфування основного матеріалу для забезпечення своїх статичних та динамічних характеристик. Найпоширенішими матеріалами для цих конструкцій є чавун, зварні сталеві конструкції та натуральний граніт. Через відсутність довготривалої стабільності та дуже погані демпфуючих властивостей, сталеві конструкції рідко використовуються там, де потрібна висока точність. Якісний чавун, знятий з напружень та відпалений, надасть конструкції розмірну стабільність, і його можна відливати у складні форми, але для формування точних поверхонь після лиття потрібен дорогий процес обробки.
Якісний натуральний граніт стає дедалі важче знайти, але він має вищу демпфіруючу здатність, ніж чавун. Знову ж таки, як і у випадку з чавуном, обробка натурального граніту є трудомісткою та дорогою.
Прецизійне гранітне лиття виготовляється шляхом змішування гранітних заповнювачів (які подрібнюють, промивають та висушують) з епоксидною смолою за кімнатної температури (тобто процес холодного затвердіння). У складі також може використовуватися кварцовий наповнювач. Вібраційне ущільнення під час процесу формування щільно ущільнює заповнювач.
Різьбові вставки, сталеві пластини та труби для охолодження можна вливати під час процесу лиття. Для досягнення ще більшого ступеня універсальності лінійні рейки, шліфовані напрямні та кріплення двигуна можна відтворювати або заливати цементом, що усуває необхідність будь-якої механічної обробки після лиття. Оздоблення поверхні виливка таке ж якісне, як і поверхня форми.
Переваги та недоліки
Переваги включають:
■ Демпфування вібрацій.
■ Гнучкість: лінійні напрямні на замовлення, резервуари для гідравлічної рідини, різьбові вставки, рідина для різання та трубопроводи можуть бути інтегровані в полімерну основу.
■ Використання вставок тощо дозволяє значно зменшити обсяг механічної обробки готового виливка.
■ Час складання скорочується завдяки включенню кількох компонентів в одну виливку.
■ Не вимагає рівномірної товщини стінки, що забезпечує більшу гнучкість дизайну вашої основи.
■ Хімічна стійкість до більшості поширених розчинників, кислот, лугів та рідин для різання.
■ Не потребує фарбування.
■Композит має щільність приблизно таку ж, як алюміній (але деталі товстіші для досягнення еквівалентної міцності).
■ Процес лиття композитного полімербетону використовує набагато менше енергії, ніж металеві виливки. Полімерні ливарні смоли витрачають дуже мало енергії на виробництво, а процес лиття відбувається за кімнатної температури.
Епоксидний гранітний матеріал має внутрішній коефіцієнт демпфування до десяти разів кращий, ніж у чавуну, до трьох разів кращий, ніж у натурального граніту, і до тридцяти разів кращий, ніж у сталевих конструкцій. Він не піддається впливу охолоджувальних рідин, має чудову довготривалу стабільність, покращену термостійкість, високу жорсткість на кручення та динамічну жорсткість, чудове шумопоглинання та незначні внутрішні напруження.
До недоліків належать низька міцність тонких перерізів (менше 25 мм), низька міцність на розтяг та низька ударостійкість.
Вступ до каркасів для мінерального лиття
Мінеральне лиття є одним з найефективніших сучасних будівельних матеріалів. Виробники прецизійних верстатів були серед піонерів у використанні мінерального лиття. Сьогодні його використання у фрезерних верстатах з ЧПК, свердлильних верстатах, шліфувальних машинах та електроерозійних машинах зростає, і переваги не обмежуються лише високошвидкісними верстатами.
Мінеральне лиття, яке також називають епоксидним гранітним матеріалом, складається з мінеральних наповнювачів, таких як гравій, кварцовий пісок, льодовикове борошно та в'яжучі речовини. Матеріал змішується відповідно до точних специфікацій та заливається холодним у форми. Міцна основа – це основа успіху!
Сучасні верстати повинні працювати все швидше та швидше, а також забезпечувати більшу точність, ніж будь-коли. Однак високі швидкості переміщення та важка обробка призводять до небажаних вібрацій рами верстата. Ці вібрації негативно впливають на поверхню деталі та скорочують термін служби інструменту. Рами з мінерального лиття швидко зменшують вібрації – приблизно в 6 разів швидше, ніж чавунні рами, та в 10 разів швидше, ніж сталеві рами.
Верстати з мінеральними ливарними станинами, такі як фрезерні та шліфувальні верстати, значно точніші та досягають кращої якості поверхні. Крім того, знос інструменту значно зменшується, а термін служби подовжується.
Каркас з композитного мінерального (епоксидного граніту) ливарного матеріалу має кілька переваг:
- Формування та міцність: Процес мінерального лиття забезпечує виняткову свободу щодо форми компонентів. Специфічні характеристики матеріалу та процесу призводять до порівняно високої міцності та значно меншої ваги.
- Інтеграція інфраструктури: Процес мінерального лиття дозволяє легко інтегрувати конструкцію та додаткові компоненти, такі як напрямні, різьбові вставки та з'єднання для інженерних мереж, під час фактичного процесу лиття.
- Виготовлення складних машинних конструкцій: Те, що було б немислимим за допомогою традиційних процесів, стає можливим за допомогою мінерального лиття: кілька складових частин можна зібрати для утворення складних конструкцій за допомогою склеєних з'єднань.
- Економічна точність розмірів: У багатьох випадках мінеральні литкові компоненти відливаються до кінцевих розмірів, оскільки під час затвердіння практично не відбувається усадки. Завдяки цьому можна уникнути подальших дорогих процесів оздоблення.
- Точність: Високоточні опорні поверхні досягаються шляхом подальшого шліфування, формування або фрезерування. Завдяки цьому багато концепцій машин можна реалізувати елегантно та ефективно.
- Добра термостійкість: мінеральне лиття дуже повільно реагує на зміни температури, оскільки теплопровідність значно нижча, ніж у металевих матеріалів. З цієї причини короткочасні зміни температури значно менш впливають на точність розмірів верстата. Краща термостійкість станини верстата означає, що загальна геометрія верстата краще підтримується і, як наслідок, геометричні похибки мінімізуються.
- Відсутність корозії: компоненти з мінерального лиття стійкі до масел, охолоджувальних рідин та інших агресивних рідин.
- Покращене гасіння вібрацій для тривалішого терміну служби інструменту: наше мінеральне лиття досягає до 10 разів кращих значень гасіння вібрацій, ніж сталь або чавун. Завдяки цим характеристикам досягається надзвичайно висока динамічна стійкість конструкції машини. Переваги, які це має для виробників верстатів та користувачів, очевидні: краща якість обробки поверхні оброблених або шліфованих компонентів та довший термін служби інструменту, що призводить до зниження витрат на оснащення.
- Навколишнє середовище: Зменшується вплив на навколишнє середовище під час виробництва.
Рама з мінерального лиття проти рами з чавуну
Дивіться нижче переваги нашої нової мінеральної ливарної рами порівняно з чавунною, що використовувалася раніше:
| Мінеральне лиття (епоксидний граніт) | Чавун | |
| Демпфування | Високий | Низький |
| Теплова продуктивність | Низька теплопровідність та високі специфікації тепла місткість | Висока теплопровідність та низька специфікація теплоємності |
| Вбудовані деталі | Безмежний дизайн та Цілісна форма та безшовне з'єднання | Необхідна механічна обробка |
| Корозійна стійкість | Надзвичайно високий | Низький |
| Екологічний Дружелюбність | Низьке споживання енергії | Високе енергоспоживання |
Висновок
Мінеральне лиття ідеально підходить для рамних конструкцій наших верстатів з ЧПК. Воно пропонує явні технологічні, економічні та екологічні переваги. Технологія мінерального лиття забезпечує чудове гасіння вібрацій, високу хімічну стійкість та значні теплові переваги (теплове розширення, подібне до теплового розширення сталі). З'єднувальні елементи, кабелі, датчики та вимірювальні системи можна заливати в конструкцію.
Які переваги обробного центру з гранітним ліжком для лиття мінеральних матеріалів?
Мінеральні виливки (штучний граніт, також відомий як смоляний бетон) широко використовуються у верстатобудуванні як конструкційний матеріал вже понад 30 років.
Згідно зі статистикою, в Європі кожен десятий верстат використовує мінеральне лиття як основу. Однак використання неналежного досвіду, неповної або невірної інформації може призвести до підозр та упереджень щодо мінерального лиття. Тому під час виготовлення нового обладнання необхідно проаналізувати переваги та недоліки мінерального лиття та порівняти їх з іншими матеріалами.
Основу будівельної техніки зазвичай поділяють на чавун, мінеральне лиття (полімерний та/або реактивний бетон), сталь/зварні конструкції (з заливкою/без заливки) та природний камінь (наприклад, граніт). Кожен матеріал має свої характеристики, і не існує ідеального конструкційного матеріалу. Тільки шляхом вивчення переваг та недоліків матеріалу відповідно до конкретних конструкційних вимог можна вибрати ідеальний конструкційний матеріал.
Дві важливі функції конструкційних матеріалів — гарантувати геометрію, положення та поглинання енергії компонентами — висувають відповідно вимоги до експлуатаційних характеристик (статичні, динамічні та теплові характеристики), функціональні/структурні вимоги (точність, вага, товщина стінки, зручність напрямних рейок) до монтажу матеріалів, систему циркуляції матеріалів, логістику та вимоги до вартості (ціна, кількість, наявність, характеристики системи).
I. Вимоги до експлуатаційних характеристик конструкційних матеріалів
1. Статичні характеристики
Критерієм для вимірювання статичних властивостей основи зазвичай є жорсткість матеріалу — мінімальна деформація під навантаженням, а не висока міцність. Для статичної пружної деформації мінеральні виливки можна розглядати як ізотропні однорідні матеріали, що підпорядковуються закону Гука.
Густина та модуль пружності мінеральних виливків відповідно становлять 1/3 від таких у чавуну. Оскільки мінеральні виливки та чавуни мають однакову питому жорсткість, під однаковою вагою жорсткість чавунних виливків та мінеральних виливків однакова без урахування впливу форми. У багатьох випадках розрахункова товщина стінки мінеральних виливків зазвичай у 3 рази більша, ніж у чавунних виливків, і така конструкція не спричиняє жодних проблем з механічними властивостями виробу чи виливків. Мінеральні виливки підходять для роботи в статичних середовищах, що перебувають під тиском (наприклад, ліжка, опори, колони), і не підходять як тонкостінні та/або невеликі рами (наприклад, столи, піддони, пристрої зміни інструменту, каретки, опори шпинделів). Вага конструкційних деталей зазвичай обмежується обладнанням виробників мінеральних виливків, а вироби з мінеральних виливків вагою понад 15 тонн зазвичай трапляються рідко.
2. Динамічні характеристики
Чим більша швидкість обертання та/або прискорення вала, тим важливіші динамічні характеристики машини. Швидке позиціонування, швидка заміна інструменту та високошвидкісна подача постійно посилюють механічний резонанс та динамічне збудження конструктивних деталей машини. Окрім розмірної конструкції компонента, на прогин, розподіл маси та динамічну жорсткість компонента значно впливають демпфіруючі властивості матеріалу.
Використання мінерального литва пропонує гарне рішення цих проблем. Оскільки воно поглинає коливання в 10 разів краще, ніж традиційний чавун, воно може значно зменшити амплітуду та власну частоту.
У механічних операціях, таких як механічна обробка, це може забезпечити вищу точність, кращу якість поверхні та довший термін служби інструменту. Водночас, з точки зору шумового впливу, мінеральні виливки також добре показали себе завдяки порівнянні та перевірці основ, трансмісійних виливків та аксесуарів з різних матеріалів для великих двигунів та центрифуг. Згідно з аналізом ударного шуму, мінеральні виливки можуть досягти локального зниження рівня звукового тиску на 20%.
3. Теплові властивості
Експерти оцінюють, що близько 80% відхилень верстатів спричинені тепловими впливами. Переривання процесу, такі як внутрішні або зовнішні джерела тепла, попередній нагрів, зміна заготовок тощо, є причинами теплової деформації. Щоб мати змогу вибрати найкращий матеріал, необхідно уточнити вимоги до нього. Висока питома теплоємність і низька теплопровідність дозволяють мінеральним виливкам мати добру теплову інерцію до тимчасових температурних впливів (таких як зміна заготовок) та коливань температури навколишнього середовища. Якщо потрібен швидкий попередній нагрів, як-от металеве ліжко, або якщо температура ліжко заборонена, нагрівальні або охолоджувальні пристрої можна безпосередньо влити в мінеральне виливок для контролю температури. Використання такого пристрою температурної компенсації може зменшити деформацію, спричинену впливом температури, що допомагає підвищити точність за розумною ціною.
II. Функціональні та структурні вимоги
Цілісність – це відмінна риса, яка відрізняє мінеральні виливки від інших матеріалів. Максимальна температура лиття для мінеральних виливків становить 45°C, і разом із високоточними формами та оснащенням деталі та мінеральні виливки можна відливати разом.
Передові методи повторного лиття також можуть бути використані для заготовок з мінерального литва, що призводить до точного кріплення та поверхонь рейок, які не потребують механічної обробки. Як і інші базові матеріали, мінеральне лиття підлягає певним правилам конструктивного проектування. Товщина стінки, несучі аксесуари, реберні вставки, методи завантаження та розвантаження певною мірою відрізняються від інших матеріалів і повинні бути враховані заздалегідь під час проектування.
III. Вимоги до вартості
Хоча важливо враховувати це з технічної точки зору, економічна ефективність дедалі більше демонструє свою важливість. Використання мінерального литва дозволяє інженерам значно заощадити виробничі та експлуатаційні витрати. Окрім економії на механічній обробці, відповідно зменшуються витрати на лиття, остаточне складання та зростання логістичних витрат (складування та транспортування). Враховуючи високий рівень функціональності мінерального литва, його слід розглядати як цілісний проект. Фактично, більш розумно проводити порівняння цін, коли основа встановлена або попередньо встановлена. Відносно висока початкова вартість – це вартість форм для мінерального лиття та оснащення, але ця вартість може бути зменшена при тривалому використанні (500-1000 штук/сталева форма), а річне споживання становить близько 10-15 штук.
IV. Сфера використання
Як конструкційний матеріал, мінеральні виливки постійно замінюють традиційні конструкційні матеріали, і ключем до їх швидкого розвитку є мінеральні виливки, форми та стабільні сполучні структури. Наразі мінеральні виливки широко використовуються в багатьох галузях верстатного обладнання, таких як шліфувальні верстати та високошвидкісна обробка. Виробники шліфувальних верстатів були піонерами у верстатобудівному секторі, використовуючи мінеральні виливки для станин верстатів. Наприклад, всесвітньо відомі компанії, такі як ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude тощо, завжди вигравали від демпфування, теплової інерції та цілісності мінеральних виливків для отримання високої точності та відмінної якості поверхні в процесі шліфування.
Зі зростанням динамічних навантажень, мінеральне лиття також стає все більш популярним серед провідних світових компаній у галузі шліфувальних верстатів. Ліжко з мінерального лиття має чудову жорсткість і може добре усунути силу, спричинену прискоренням лінійного двигуна. Водночас, органічне поєднання хороших характеристик поглинання вібрації та лінійного двигуна може значно покращити якість поверхні заготовки та термін служби шліфувального круга.
Що стосується окремої деталі, то в межах 10000 мм довжини нам це легко зробити.
Яка мінімальна товщина стінки?
Загалом, мінімальна товщина профілю основи машини повинна бути щонайменше 60 мм. Тонші профілі (наприклад, товщиною 10 мм) можна відливати з дрібним заповнювачем та його рецептурою.
Коефіцієнт усадки після заливання становить приблизно 0,1-0,3 мм на 1000 мм. Коли потрібні точніші механічні деталі з мінерального лиття, допуски можна досягти за допомогою вторинного шліфування на верстаті з ЧПК, ручного притирання або інших процесів обробки.
Нашим мінеральним ливарним матеріалом є натуральний чорний граніт Цзінань. Більшість компаній вибирають звичайний натуральний граніт або звичайний камінь для будівництва.
· Сировина: з унікальними частинками чорного граніту Цзінань (також званого гранітом «Цзінаньцін») як заповнювачем, який всесвітньо відомий своєю високою міцністю, високою жорсткістю та високою зносостійкістю;
· Формула: з унікальними армованими епоксидними смолами та добавками, різними компонентами, що використовують різні рецептури, для забезпечення оптимальної комплексної продуктивності;
· Механічні властивості: поглинання вібрації приблизно в 10 разів перевищує показники чавуну, добрі статичні та динамічні властивості;
· Фізичні властивості: щільність приблизно 1/3 від щільності чавуну, вищі термобар'єрні властивості, ніж у металів, не гігроскопічний, добра термостабільність;
· Хімічні властивості: вища стійкість до корозії, ніж у металів, екологічність;
· Точність розмірів: лінійне стиснення після лиття становить близько 0,1-0,3㎜/м, надзвичайно висока точність форми та контрточки у всіх площинах;
· Структурна цілісність: можна відливати дуже складні конструкції, тоді як використання натурального граніту зазвичай вимагає складання, зрощування та склеювання;
· Повільна термічна реакція: реагує на короткочасні зміни температури набагато повільніше та значно менше;
· Вбудовані вставки: кріплення, труби, кабелі та камери можуть бути вбудовані в конструкцію, матеріали для вставок включають метал, камінь, кераміку, пластик тощо.