Vid konstruktionen av precisionsflytande statiska tryckluftplattformar spelar valet av bas en avgörande roll för plattformens övergripande prestanda. Precisionsbas av granit och gjutjärnsbas har sina egna egenskaper, och det finns uppenbara skillnader i viktiga dimensioner som stabilitet, noggrannhetsunderhåll, hållbarhet och kostnad.
Först, stabilitet: naturlig tät och metallisk struktur
Efter miljontals år av geologiska förändringar är granit nära förenad med kvarts, fältspat och andra mineraler för att bilda en mycket tät och enhetlig struktur. Vid extern störning, såsom starka vibrationer som genereras av driften av stor utrustning i fabriksverkstaden, kan granitbasen effektivt blockera och dämpa genom att förlita sig på sin komplexa kristallstruktur, vilket kan minska vibrationsamplituden hos den precisionsstatiska tryckluftsflytande plattformen med mer än 80 %, vilket ger en stabil driftshörnsten för plattformen för att säkerställa smidig rörelse under högprecisionsbearbetning eller detektering. Till exempel, i fotolitografiprocessen för tillverkning av elektroniska chip, garanteras den exakta karakteriseringen av chipmönster.
Gjutjärnsbasen är gjuten av en järn-kol-legering, och den inre grafiten är fördelad i ark eller sfärer. Även om den har en viss vibrationsdämpande förmåga är dess strukturella enhetlighet inte bra jämfört med granit. Vid hantering av hög intensitet och kontinuerlig vibration är det svårt för gjutjärnsbasen att reducera vibrationsstörningarna till samma låga nivå som granitbasen, vilket kan leda till små avvikelser i rörelsen hos den flytande precisionsplattformen med statiskt tryckluft, vilket påverkar plattformens precisionsprestanda vid ultraprecisionsoperationer.
För det andra, noggrannhetsbibehållande: de naturliga fördelarna med låg expansion och utmaningen med termisk förändring av metallen
Granit är känt för sin mycket låga värmeutvidgningskoefficient, vanligtvis på 5-7 × 10⁻⁶/℃. I temperaturfluktuationer förändras storleken på granitbasen väldigt lite. Inom astronomin paras den hydrostatiska luftplattformen för finjustering av teleskoplinsen ihop med granitbasen. Även om temperaturskillnaden mellan dag och natt är betydande, kan den säkerställa att linsens positioneringsnoggrannhet bibehålls på submikronnivå, vilket hjälper astronomer att fånga den subtila dynamiken hos avlägsna himlakroppar.
Värmeutvidgningskoefficienten för gjutjärn är relativt hög, vanligtvis 10-20 × 10⁻⁶/℃. När temperaturen ändras ändras storleken på gjutjärnsbasen tydligt, vilket lätt orsakar termisk deformation av den flytande precisionsplattformen med statiskt tryckluft, vilket resulterar i minskad rörelsenoggrannhet hos plattformen. Vid slipning av temperaturkänsliga optiska linser kan deformation av gjutjärnsbasen under påverkan av temperaturen orsaka en avvikelse i linsens slipnoggrannhet bortom det tillåtna intervallet och påverka linsens kvalitet.
För det tredje, hållbarhet: hög hårdhet hos natursten och metallutmattning
Granitens hårdhet är hög, Mohs-hårdheten kan nå 6-7, vilket ger god slitstyrka. I materialvetenskapslaboratorier används ofta precisionsflytande statiskt tryckluftsplattformar. Granitbasen kan effektivt motstå långvarig friktionsförlust. Jämfört med vanliga baser kan plattformens underhållscykel förlängas med mer än 50 %, utrustningens underhållskostnader minskas och forskningsarbetet kan fortsätta. Granitmaterialet är dock relativt sprött och det finns risk för brott vid oavsiktlig stöt.
Gjutjärnsbasen har en viss seghet och är inte lätt att bryta vid en viss stötkraft. Men under lång tid med högfrekvent fram- och återgående rörelse på en precisionsflytande plattform med statiskt tryck och luft är gjutjärnet benäget för utmattningsskador, vilket resulterar i förändringar i den inre strukturen och påverkar plattformens rörelsenoggrannhet och stabilitet. Samtidigt är gjutjärn benäget för rost och korrosion i fuktiga miljöer, vilket minskar dess hållbarhet, medan granitbasen däremot har bättre korrosionsbeständighet.
Fjärde, tillverkningskostnad och bearbetningssvårigheter: utmaningar med att bryta och bearbeta natursten och tröskelvärden för metallgjutningsprocessen
Utvinning och transport av granitråvaror är komplexa, och bearbetningen kräver mycket avancerad utrustning och teknik. På grund av dess höga hårdhet och sprödhet är skärning, slipning, polering och andra processer benägna att kollapsa, spricka och skrapa, vilket resulterar i höga tillverkningskostnader.
Gjutjärnsbasen tillverkas med en mogen gjutprocess, med breda råvarukällor och relativt låga kostnader. Genom formen kan massproduktion och hög produktionseffektivitet uppnås. För att uppnå samma höga precision och stabilitet som granitbasen är dock kraven på gjutprocessen och efterbehandlingen extremt strikta, vilket kräver precisionsbearbetning och åldringsbehandling etc., vilket också kommer att öka avsevärt.
Sammanfattningsvis har precisionsbasen av granit betydande fördelar i tillämpningsscenarier för precisionsflytplattformar med statiskt tryck, vilka kräver hög precision, stabilitet och slitstyrka. Gjutjärnsbasen har vissa fördelar vad gäller kostnad och seghet, och är lämplig för tillfällen där noggrannhetskraven är relativt låga, strävan efter kostnadseffektivitet och vibrations- och temperaturmiljön är relativt stabil.
Publiceringstid: 9 april 2025