Först, fördelarna med granitbas
Hög styvhet och låg termisk deformation
Granitens densitet är hög (cirka 2,6-2,8 g/cm³), och Youngs modul kan nå 50-100 GPa, vilket vida överstiger den för vanliga metallmaterial. Denna höga styvhet kan effektivt hämma extern vibration och belastningsdeformation, och säkerställa att luftflottörens planhet är jämn. Samtidigt är granitens linjära expansionskoefficient mycket låg (cirka 5 × 10⁻⁶/℃), endast 1/3 av aluminiumlegeringen, nästan ingen termisk deformation i temperaturfluktuationer, särskilt lämplig för laboratorier med konstant temperatur eller industriella miljöer med stor temperaturskillnad mellan dag och natt.
Utmärkt dämpningsprestanda
Granitens polykristallina struktur gör att den har naturliga dämpningsegenskaper, och vibrationsdämpningstiden är 3-5 gånger snabbare än för stål. Vid precisionsbearbetning kan den effektivt absorbera högfrekventa vibrationer som motorstart och -stopp, verktygsskärning och undvika resonanspåverkan på den rörliga plattformens positioneringsnoggrannhet (typiskt värde upp till ±0,1 μm).
Långsiktig dimensionsstabilitet
Efter hundratals miljoner år av geologiska processer som format granit har dess inre spänningar helt släppts, till skillnad från metallmaterial på grund av kvarvarande spänningar orsakade av långsam deformation. Experimentella data visar att storleksförändringen hos granitbasen är mindre än 1 μm/m under 10-årsperioden, vilket är betydligt bättre än för gjutjärns- eller svetsade stålkonstruktioner.
Korrosionsbeständig och underhållsfri
Granit har en stark tolerans mot syra och alkali, olja, fukt och andra miljöfaktorer, det finns inget behov av att belägga rostskyddsskiktet lika regelbundet som metallbasen. Efter slipning och polering kan ytjämnheten nå Ra 0,2 μm eller mindre, vilket kan användas direkt som lageryta för luftflottörens styrskena för att minska monteringsfel.
För det andra, begränsningarna av granitbasen
Bearbetningssvårigheter och kostnadsproblem
Granit har en Mohs-hårdhet på 6-7, vilket kräver användning av diamantverktyg för precisionsslipning, och bearbetningseffektiviteten är endast 1/5 av metallmaterialens. Den komplexa strukturen i form av svansstjärtsspår, gängade hål och andra egenskaper gör bearbetningskostnaden hög, och bearbetningscykeln är lång (till exempel tar bearbetning av en 2m × 1m-plattform mer än 200 timmar), vilket resulterar i att den totala kostnaden är 30% -50% högre än för en aluminiumlegeringsplattform.
Risk för spröda frakturer
Även om tryckhållfastheten kan nå 200-300 MPa, är granitens draghållfasthet bara 1/10 av den. Sprödbrott uppstår lätt under extrem stötbelastning, och skadorna är svåra att reparera. Det är nödvändigt att undvika spänningskoncentration genom strukturell design, såsom att använda rundade hörnövergångar, öka antalet stödpunkter etc.
Vikt medför systembegränsningar
Granitens densitet är 2,5 gånger högre än aluminiumlegeringens, vilket resulterar i en betydande ökning av plattformens totalvikt. Detta ställer högre krav på stödstrukturens bärförmåga, och den dynamiska prestandan kan påverkas av tröghetsproblem i scenarier som kräver höghastighetsrörelser (som litografiwaferbordet).
Materialanisotropi
Mineralpartikelfördelningen i naturlig granit är riktad, och hårdheten och värmeutvidgningskoefficienten för olika positioner skiljer sig något (cirka ±5 %). Detta kan medföra icke försumbara fel för ultraprecisionsplattformar (såsom nanoskalig positionering), vilka behöver förbättras genom strikt materialval och homogeniseringsbehandling (såsom högtemperaturkalcinering).
Som kärnkomponent i högprecisions industriell utrustning används precisionsflytande statiska tryckluftsplattformar i stor utsträckning inom halvledartillverkning, optisk bearbetning, precisionsmätning och andra områden. Valet av basmaterial påverkar direkt plattformens stabilitet, noggrannhet och livslängd. Granit (naturlig granit), med sina unika fysikaliska egenskaper, har blivit ett populärt material för sådana plattformsbaser de senaste åren.
Publiceringstid: 9 april 2025