Πρώτον, τα πλεονεκτήματα της βάσης γρανίτη
Υψηλή ακαμψία και χαμηλή θερμική παραμόρφωση
Η πυκνότητα του γρανίτη είναι υψηλή (περίπου 2,6-2,8 g/cm³) και το μέτρο ελαστικότητας Young μπορεί να φτάσει τα 50-100 GPa, ξεπερνώντας κατά πολύ αυτό των συνηθισμένων μεταλλικών υλικών. Αυτή η υψηλή ακαμψία μπορεί να αναστείλει αποτελεσματικά τους εξωτερικούς κραδασμούς και την παραμόρφωση λόγω φορτίου και να διασφαλίσει την επιπεδότητα του οδηγού πλωτήρα αέρα. Ταυτόχρονα, ο συντελεστής γραμμικής διαστολής του γρανίτη είναι πολύ χαμηλός (περίπου 5×10⁻⁶/℃), μόνο το 1/3 από κράμα αλουμινίου, σχεδόν καθόλου θερμική παραμόρφωση σε περιβάλλον διακύμανσης θερμοκρασίας, ιδιαίτερα κατάλληλο για εργαστήρια σταθερής θερμοκρασίας ή βιομηχανικές σκηνές με μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ημέρας και νύχτας.
Εξαιρετική απόδοση απόσβεσης
Η πολυκρυσταλλική δομή του γρανίτη τον καθιστά φυσικό, με χαρακτηριστικά απόσβεσης και ο χρόνος εξασθένησης των κραδασμών να είναι 3-5 φορές ταχύτερος από αυτόν του χάλυβα. Κατά τη διαδικασία ακριβούς κατεργασίας, μπορεί να απορροφήσει αποτελεσματικά τους κραδασμούς υψηλής συχνότητας, όπως η εκκίνηση και το σταμάτημα του κινητήρα, η κοπή με εργαλεία, και να αποφύγει την επίδραση του συντονισμού στην ακρίβεια τοποθέτησης της κινούμενης πλατφόρμας (τυπική τιμή έως ±0,1μm).
Μακροπρόθεσμη διαστατική σταθερότητα
Μετά από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια γεωλογικών διεργασιών που σχημάτισαν τον γρανίτη, η εσωτερική του τάση έχει απελευθερωθεί πλήρως, σε αντίθεση με τα μεταλλικά υλικά λόγω της υπολειμματικής τάσης που προκαλείται από την αργή παραμόρφωση. Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι η αλλαγή μεγέθους της βάσης του γρανίτη είναι μικρότερη από 1μm/m κατά τη διάρκεια της 10ετούς περιόδου, η οποία είναι σημαντικά καλύτερη από αυτή των κατασκευών από χυτοσίδηρο ή συγκολλημένο χάλυβα.
Ανθεκτικό στη διάβρωση και χωρίς συντήρηση
Ο γρανίτης έχει ισχυρή ανοχή σε οξέα και αλκάλια, λάδια, υγρασία και άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες, επομένως δεν χρειάζεται να επικαλύπτεται το αντισκωριακό στρώμα τόσο τακτικά όσο η μεταλλική βάση. Μετά την άλεση και το γυάλισμα, η τραχύτητα της επιφάνειας μπορεί να φτάσει τα 0,2 μm ή λιγότερο από το Ra, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας ως επιφάνεια στήριξης της ράγας οδηγού πλωτήρα αέρα για τη μείωση των σφαλμάτων συναρμολόγησης.
Δεύτερον, οι περιορισμοί της βάσης γρανίτη
Δυσκολία επεξεργασίας και πρόβλημα κόστους
Ο γρανίτης έχει σκληρότητα Mohs 6-7, απαιτώντας τη χρήση διαμαντένιων εργαλείων για ακριβή λείανση, η απόδοση επεξεργασίας είναι μόνο το 1/5 των μεταλλικών υλικών. Η σύνθετη δομή της αυλάκωσης χελιδονοουράς, οι οπές με σπείρωμα και άλλα χαρακτηριστικά του κόστους επεξεργασίας είναι υψηλά και ο κύκλος επεξεργασίας είναι μακρύς (για παράδειγμα, η επεξεργασία πλατφόρμας 2m × 1m διαρκεί περισσότερες από 200 ώρες), με αποτέλεσμα το συνολικό κόστος να είναι 30%-50% υψηλότερο από την πλατφόρμα από κράμα αλουμινίου.
Κίνδυνος εύθραυστου κατάγματος
Αν και η αντοχή σε θλίψη μπορεί να φτάσει τα 200-300MPa, η αντοχή σε εφελκυσμό του γρανίτη είναι μόνο το 1/10 αυτής. Η ψαθυρή θραύση είναι εύκολο να συμβεί υπό ακραίο φορτίο κρούσης και η ζημιά είναι δύσκολο να επισκευαστεί. Είναι απαραίτητο να αποφευχθεί η συγκέντρωση τάσεων μέσω του δομικού σχεδιασμού, όπως η χρήση στρογγυλεμένων γωνιών μετάβασης, η αύξηση του αριθμού των σημείων στήριξης κ.λπ.
Το βάρος επιφέρει περιορισμούς στο σύστημα
Η πυκνότητα του γρανίτη είναι 2,5 φορές μεγαλύτερη από αυτή του κράματος αλουμινίου, με αποτέλεσμα τη σημαντική αύξηση του συνολικού βάρους της πλατφόρμας. Αυτό θέτει υψηλότερες απαιτήσεις για τη φέρουσα ικανότητα της δομής στήριξης και η δυναμική απόδοση μπορεί να επηρεαστεί από προβλήματα αδράνειας σε σενάρια που απαιτούν κίνηση υψηλής ταχύτητας (όπως η τράπεζα πλακιδίων λιθογραφίας).
Ανισοτροπία υλικού
Η κατανομή των ορυκτών σωματιδίων του φυσικού γρανίτη είναι κατευθυντική και η σκληρότητα και ο συντελεστής θερμικής διαστολής διαφορετικών θέσεων είναι ελαφρώς διαφορετικοί (περίπου ±5%). Αυτό μπορεί να εισαγάγει μη αμελητέα σφάλματα για πλατφόρμες εξαιρετικά ακριβείας (όπως η τοποθέτηση σε νανοκλίμακα), τα οποία πρέπει να βελτιωθούν με αυστηρή επιλογή υλικού και επεξεργασία ομογενοποίησης (όπως η πύρωση σε υψηλή θερμοκρασία).
Ως βασικό συστατικό του βιομηχανικού εξοπλισμού υψηλής ακρίβειας, η πλωτή πλατφόρμα ακριβείας με στατική πίεση αέρα χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή ημιαγωγών, στην οπτική επεξεργασία, στις μετρήσεις ακριβείας και σε άλλους τομείς. Η επιλογή του βασικού υλικού επηρεάζει άμεσα τη σταθερότητα, την ακρίβεια και τη διάρκεια ζωής της πλατφόρμας. Ο γρανίτης (φυσικός γρανίτης), με τις μοναδικές φυσικές του ιδιότητες, έχει γίνει ένα δημοφιλές υλικό για τέτοιες βάσεις πλατφορμών τα τελευταία χρόνια.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Απριλίου 2025