Epoxigranit, även känd som syntetisk granit, är en blandning av epoxi och granit som vanligtvis används som ett alternativt material för maskinverktygsbaser. Epoxigranit används istället för gjutjärn och stål för bättre vibrationsdämpning, längre verktygslivslängd och lägre monteringskostnad.
Maskinverktygsbas
Verktygsmaskiner och andra högprecisionsmaskiner är beroende av hög styvhet, långsiktig stabilitet och utmärkta dämpningsegenskaper hos basmaterialet för sina statiska och dynamiska prestanda. De mest använda materialen för dessa konstruktioner är gjutjärn, svetsade stålkonstruktioner och naturlig granit. På grund av bristande långsiktig stabilitet och mycket dåliga dämpningsegenskaper används stålkonstruktioner sällan där hög precision krävs. Gjutjärn av god kvalitet som är spänningsavlastat och glödgat ger konstruktionen dimensionsstabilitet och kan gjutas i komplexa former, men kräver en dyr bearbetningsprocess för att forma precisionsytor efter gjutning.
Naturgranit av god kvalitet blir allt svårare att hitta, men har en högre dämpningsförmåga än gjutjärn. Återigen, precis som med gjutjärn, är bearbetning av naturgranit arbetsintensiv och dyr.
Precisionsgranisgjutgods tillverkas genom att blanda granitaggregat (som krossas, tvättas och torkas) med ett epoxihartssystem vid rumstemperatur (dvs. kallhärdningsprocess). Fyllmedel av kvartsaggregat kan också användas i kompositionen. Vibrationskomprimering under gjutningsprocessen packar aggregatet tätt ihop.
Gängade insatser, stålplattor och kylvätskerör kan gjutas in under gjutningsprocessen. För att uppnå en ännu högre grad av mångsidighet kan linjära skenor, slipade glidbanor och motorfästen replikeras eller ingjutas, vilket eliminerar behovet av eftergjutningsbearbetning. Gjutgodsets ytfinish är lika bra som formytan.
Fördelar och nackdelar
Fördelar inkluderar:
■ Vibrationsdämpning.
■ Flexibilitet: anpassade linjära vägar, hydraulvätsketankar, gängade insatser, skärvätska och rörledningar kan alla integreras i polymerbasen.
■ Inkludering av insatser etc. möjliggör kraftigt minskad bearbetning av det färdiga gjutgodset.
■ Monteringstiden minskas genom att flera komponenter integreras i ett gjutgods.
■ Kräver inte en jämn väggtjocklek, vilket möjliggör större designflexibilitet för din bas.
■ Kemisk resistens mot de flesta vanliga lösningsmedel, syror, alkalier och skärvätskor.
■ Kräver inte målning.
■Komposit har en densitet som är ungefär densamma som aluminium (men bitarna är tjockare för att uppnå motsvarande styrka).
■ Gjutningsprocessen för kompositpolymerbetong använder mycket mindre energi än metallgjutgods. Polymerklädda hartser använder mycket lite energi att tillverka och gjutningsprocessen utförs vid rumstemperatur.
Epoxigranitmaterial har en intern dämpningsfaktor som är upp till tio gånger bättre än gjutjärn, upp till tre gånger bättre än naturlig granit och upp till trettio gånger bättre än stålkonstruktioner. Det påverkas inte av kylvätskor, har utmärkt långtidsstabilitet, förbättrad termisk stabilitet, hög vridstyvhet och dynamisk styvhet, utmärkt ljudabsorption och försumbara interna spänningar.
Nackdelar inkluderar låg hållfasthet i tunna sektioner (mindre än 25 mm), låg draghållfasthet och låg stöttålighet.
En introduktion till mineralgjutningsramar
Mineralgjutning är ett av de mest effektiva och moderna konstruktionsmaterialen. Tillverkare av precisionsmaskiner var bland pionjärerna inom användningen av mineralgjutning. Idag ökar dess användning i CNC-fräsmaskiner, borrpressar, slipmaskiner och elektriska urladdningsmaskiner, och fördelarna är inte begränsade till höghastighetsmaskiner.
Mineralgjutning, även kallat epoxigranitmaterial, består av mineralfyllmedel som grus, kvartsand, glacialmjöl och bindemedel. Materialet blandas enligt exakta specifikationer och hälls kallt i formarna. En solid grund är grunden för framgång!
Toppmoderna verktygsmaskiner måste arbeta snabbare och snabbare och ge högre precision än någonsin. Höga förflyttningshastigheter och krävande bearbetning producerar dock oönskade vibrationer i maskinramen. Dessa vibrationer kommer att ha negativa effekter på detaljens yta och förkorta verktygets livslängd. Mineralgjutningsramar minskar vibrationer snabbt – cirka 6 gånger snabbare än gjutjärnsramar och 10 gånger snabbare än stålramar.
Verktygsmaskiner med mineralgjutbäddar, såsom fräsmaskiner och slipmaskiner, är betydligt mer exakta och uppnår en bättre ytkvalitet. Dessutom minskar verktygsslitaget avsevärt och livslängden förlängs.
Gjutram för kompositmineral (epoxigranit) medför flera fördelar:
- Formning och hållfasthet: Mineralgjutningsprocessen ger en exceptionell grad av frihet vad gäller komponenternas form. Materialets och processens specifika egenskaper resulterar i en jämförelsevis hög hållfasthet och en betydligt lägre vikt.
- Integrering av infrastruktur: Mineralgjutningsprocessen möjliggör enkel integration av strukturen och ytterligare komponenter såsom styrningar, gängade insatser och anslutningar för tjänster, under själva gjutningsprocessen.
- Tillverkning av komplexa maskinstrukturer: Det som skulle vara otänkbart med konventionella processer blir möjligt med mineralgjutning: Flera komponenter kan monteras för att bilda komplexa strukturer med hjälp av limfogar.
- Ekonomisk måttnoggrannhet: I många fall gjuts mineralgjutna komponenter till slutliga dimensioner eftersom praktiskt taget ingen krympning sker under härdning. På så sätt kan ytterligare dyra efterbehandlingsprocesser elimineras.
- Precision: Mycket precisa referens- eller stödytor uppnås genom ytterligare slipning, formning eller fräsning. Tack vare detta kan många maskinkoncept implementeras elegant och effektivt.
- God termisk stabilitet: Mineralgjutning reagerar mycket långsamt på temperaturförändringar eftersom värmeledningsförmågan är betydligt lägre än metalliska material. Av denna anledning har kortvariga temperaturförändringar betydligt mindre inverkan på maskinverktygets dimensionsnoggrannhet. En bättre termisk stabilitet hos en maskinbädd innebär att maskinens övergripande geometri bibehålls bättre och som ett resultat minimeras geometriska fel.
- Ingen korrosion: Mineralgjutna komponenter är resistenta mot oljor, kylvätskor och andra aggressiva vätskor.
- Bättre vibrationsdämpning för längre verktygslivslängd: Vårt mineralgjutgods uppnår upp till 10 gånger bättre vibrationsdämpningsvärden än stål eller gjutjärn. Tack vare dessa egenskaper uppnås en extremt hög dynamisk stabilitet i maskinstrukturen. Fördelarna för maskinbyggare och användare är tydliga: bättre ytfinish på de bearbetade eller slipade komponenterna och längre verktygslivslängd vilket leder till lägre verktygskostnader.
- Miljö: Miljöpåverkan under tillverkningen minskas.
Mineralgjutningsram kontra gjutjärnsram
Se nedan fördelarna med vår nya mineralgjutna ram jämfört med tidigare använt gjutjärnsram:
| Mineralgjutning (epoxigranit) | Gjutjärn | |
| Dämpning | Hög | Låg |
| Värmeprestanda | Låg värmeledningsförmåga och hög specifikation värme kapacitet | Hög värmeledningsförmåga och låg spec. värmekapacitet |
| Inbyggda delar | Obegränsad design och Form i ett stycke och sömlös anslutning | Maskinbearbetning nödvändig |
| Korrosionsbeständighet | Extra hög | Låg |
| Miljö Vänlighet | Låg energiförbrukning | Hög energiförbrukning |
Slutsats
Mineralgjutning är idealisk för våra CNC-maskinramkonstruktioner. Det erbjuder tydliga tekniska, ekonomiska och miljömässiga fördelar. Mineralgjutningstekniken ger utmärkt vibrationsdämpning, hög kemisk resistens och betydande termiska fördelar (termisk expansion liknande stål). Anslutningselement, kablar, sensorer och mätsystem kan alla gjutas i konstruktionen.
Vilka är fördelarna med bearbetningscentret för mineralgjutning av granitbädd?
Mineralgjutgods (konstgjord granit även känd som hartsbetong) har varit allmänt accepterat inom maskinverktygsindustrin i över 30 år som ett strukturmaterial.
Enligt statistik använder var tionde maskin i Europa mineralgjutgods som underlag. Olämplig erfarenhet, ofullständig eller felaktig information kan dock leda till misstankar och fördomar mot mineralgjutgods. Därför är det nödvändigt att analysera fördelarna och nackdelarna med mineralgjutgods och jämföra dem med andra material när man tillverkar ny utrustning.
Basen för byggmaskiner är generellt uppdelad i gjutjärn, mineralgjutning (polymer- och/eller reaktiv hartsbetong), stål/svetsad konstruktion (fogmassa/icke-fogmassa) och natursten (såsom granit). Varje material har sina egna egenskaper, och det finns inget perfekt konstruktionsmaterial. Endast genom att undersöka materialets fördelar och nackdelar i enlighet med de specifika konstruktionskraven kan det ideala konstruktionsmaterialet väljas.
De två viktiga funktionerna hos strukturella material – att garantera komponenternas geometri, position och energiabsorption – ställer krav på prestanda (statisk, dynamisk och termisk prestanda), funktionella/strukturella krav (noggrannhet, vikt, väggtjocklek, hur lätt det är att använda styrskenor) för materialinstallation, mediecirkulationssystem, logistik) och kostnadskrav (pris, kvantitet, tillgänglighet, systemegenskaper).
I. Prestandakrav för konstruktionsmaterial
1. Statiska egenskaper
Kriteriet för att mäta en bas statiska egenskaper är vanligtvis materialets styvhet – minimal deformation under belastning, snarare än hög hållfasthet. För statisk elastisk deformation kan mineralgjutgods betraktas som isotropa homogena material som följer Hookes lag.
Densiteten och elasticitetsmodulen för mineralgjutgods är respektive 1/3 av gjutjärns. Eftersom mineralgjutgods och gjutjärn har samma specifika styvhet, under samma vikt, är styvheten hos järngjutgods och mineralgjutgods densamma utan hänsyn till formens inverkan. I många fall är den dimensionerande väggtjockleken för mineralgjutgods vanligtvis 3 gånger så stor som för järngjutgods, och denna konstruktion kommer inte att orsaka några problem när det gäller produktens eller gjutgodsets mekaniska egenskaper. Mineralgjutgods är lämpliga för arbete i statiska miljöer som bär tryck (t.ex. bäddar, stöd, pelare) och är inte lämpliga som tunnväggiga och/eller små ramar (t.ex. bord, pallar, verktygsväxlare, vagnar, spindelstöd). Vikten av konstruktionsdelar begränsas vanligtvis av utrustningen hos mineralgjutgodstillverkare, och mineralgjutgodsprodukter över 15 ton är i allmänhet sällsynta.
2. Dynamiska egenskaper
Ju högre rotationshastighet och/eller acceleration axeln har, desto viktigare är maskinens dynamiska prestanda. Snabb positionering, snabbt verktygsbyte och höghastighetsmatning förstärker kontinuerligt den mekaniska resonansen och dynamiska excitationen hos maskinens strukturella delar. Förutom komponentens dimensionsutformning påverkas komponentens nedböjning, massfördelning och dynamiska styvhet i hög grad av materialets dämpningsegenskaper.
Användningen av mineralgjutgods erbjuder en bra lösning på dessa problem. Eftersom det absorberar vibrationer 10 gånger bättre än traditionellt gjutjärn, kan det kraftigt minska amplituden och egenfrekvensen.
Vid bearbetningsoperationer som maskinbearbetning kan det ge högre precision, bättre ytkvalitet och längre verktygslivslängd. Samtidigt, när det gäller bullerpåverkan, presterade mineralgjutgodset också bra genom jämförelse och verifiering av baser, transmissionsgjutgods och tillbehör av olika material för stora motorer och centrifuger. Enligt stegljudsanalysen kan mineralgjutgodset uppnå en lokal minskning av ljudtrycksnivån på 20 %.
3. Termiska egenskaper
Experter uppskattar att cirka 80 % av avvikelserna hos verktygsmaskiner orsakas av termiska effekter. Processavbrott, såsom interna eller externa värmekällor, förvärmning, byte av arbetsstycken etc., är alla orsaker till termisk deformation. För att kunna välja det bästa materialet är det nödvändigt att klargöra materialkraven. Den höga specifika värmen och den låga värmeledningsförmågan gör att mineralgjutgods har god termisk tröghet mot övergående temperaturpåverkan (såsom byte av arbetsstycken) och omgivningstemperaturfluktuationer. Om snabb förvärmning krävs, som i en metallbädd, eller om bäddtemperaturen är förbjuden, kan värme- eller kylanordningar gjutas direkt i mineralgjutgodset för att kontrollera temperaturen. Användning av denna typ av temperaturkompensationsanordning kan minska deformationen som orsakas av temperaturpåverkan, vilket bidrar till att förbättra noggrannheten till en rimlig kostnad.
II. Funktionella och strukturella krav
Integritet är ett utmärkande drag som skiljer mineralgjutgods från andra material. Den maximala gjuttemperaturen för mineralgjutgods är 45 °C, och tillsammans med högprecisionsformar och verktyg kan delar och mineralgjutgods gjutas tillsammans.
Avancerade omgjutningstekniker kan också användas på mineralgjutämnen, vilket resulterar i exakta monterings- och rälsytor som inte kräver bearbetning. Liksom andra basmaterial är mineralgjutgods föremål för specifika strukturella konstruktionsregler. Väggtjocklek, lastbärande tillbehör, ribbinsatser, lastnings- och lossningsmetoder skiljer sig alla i viss mån från andra material och måste beaktas i förväg under konstruktionen.
III. Kostnadskrav
Även om det är viktigt att beakta det ur ett tekniskt perspektiv, visar kostnadseffektiviteten sig alltmer betydelsefull. Genom att använda mineralgjutgods kan ingenjörer spara betydande produktions- och driftskostnader. Förutom att spara på bearbetningskostnader minskar även gjutning, slutmontering och ökande logistikkostnader (lagerhållning och transport). Med tanke på mineralgjutgodsets höga funktionalitet bör det ses som ett helhetsprojekt. Det är faktiskt rimligare att göra en prisjämförelse när basen är installerad eller förinstallerad. Den relativt höga initialkostnaden är kostnaden för mineralgjutformar och verktyg, men denna kostnad kan minska vid långvarig användning (500-1000 stycken/stålgjutgods), och den årliga förbrukningen är cirka 10-15 stycken.
IV. Användningsområde
Som strukturmaterial ersätter mineralgjutgods ständigt traditionella strukturmaterial, och nyckeln till dess snabba utveckling ligger i mineralgjutning, formar och stabila bindningsstrukturer. För närvarande har mineralgjutgods använts i stor utsträckning inom många verktygsmaskinsområden, såsom slipmaskiner och höghastighetsbearbetning. Tillverkare av slipmaskiner har varit pionjärer inom verktygsmaskinsektorn och använt mineralgjutgods för maskinbäddar. Till exempel har världskända företag som ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude etc. alltid dragit nytta av dämpningen, termiska trögheten och integriteten hos mineralgjutgods för att uppnå hög precision och utmärkt ytkvalitet i slipningsprocessen.
Med ständigt ökande dynamiska belastningar föredras mineralgjutgods också alltmer av världsledande företag inom verktygsslipmaskiner. Mineralgjutgodsbädden har utmärkt styvhet och kan väl eliminera kraften som orsakas av linjärmotorns acceleration. Samtidigt kan den organiska kombinationen av god vibrationsabsorptionsprestanda och linjärmotor avsevärt förbättra arbetsstyckets ytkvalitet och slipskivans livslängd.
När det gäller enskilda delar är det enkelt för oss att hålla en längd på 10 000 mm.
Vad är den minsta väggtjockleken?
Generellt sett bör maskinbasens minsta sektionstjocklek vara minst 60 mm. Tunnare sektioner (t.ex. 10 mm tjocka) kan gjutas med fina ballaststorlekar och formuleringar.
Krympningshastigheten efter gjutning är cirka 0,1–0,3 mm per 1000 mm. När mer exakta mekaniska delar för mineralgjutning krävs kan toleranser uppnås genom sekundär CNC-slipning, handläppning eller andra bearbetningsprocesser.
Vårt mineralgjutningsmaterial är naturgranit från Jinan Black. De flesta företag väljer vanlig naturgranit eller vanlig sten i sina byggnadskonstruktioner.
· Råmaterial: med de unika Jinan Black Granite (även kallad 'JinanQing'-granit)-partiklarna som aggregat, som är världsberömda för hög hållfasthet, hög styvhet och hög slitstyrka;
· Formel: med unika förstärkta epoxihartser och tillsatser, olika komponenter med olika formuleringar för att säkerställa optimal heltäckande prestanda;
· Mekaniska egenskaper: vibrationsabsorptionen är cirka 10 gånger högre än för gjutjärn, goda statiska och dynamiska egenskaper;
· Fysikaliska egenskaper: densiteten är cirka 1/3 av gjutjärnets, högre termiska barriäregenskaper än metaller, inte hygroskopisk, god termisk stabilitet;
· Kemiska egenskaper: högre korrosionsbeständighet än metaller, miljövänlig;
· Dimensionsnoggrannhet: linjär kontraktion efter gjutning är cirka 0,1–0,3㎜/m, extremt hög form- och motnoggrannhet i alla plan;
· Strukturell integritet: mycket komplex struktur kan gjutas, medan användning av naturlig granit vanligtvis kräver montering, skarvning och limning;
· Långsam termisk reaktion: reagerar mycket långsammare och mycket kortare på kortsiktiga temperaturförändringar;
· Inbäddade inlägg: fästelement, rör, kablar och kammare kan bäddas in i strukturen, inläggningar av material som metall, sten, keramik och plast etc.