Granit epoksydowy, znany również jako granit syntetyczny, to mieszanka epoksydu i granitu powszechnie stosowana jako alternatywny materiał do podstaw obrabiarek. Granit epoksydowy jest stosowany zamiast żeliwa i stali w celu lepszego tłumienia drgań, dłuższej żywotności narzędzi i niższych kosztów montażu.
Podstawa obrabiarki
Obrabiarki i inne maszyny o wysokiej precyzji opierają się na wysokiej sztywności, długoterminowej stabilności i doskonałych właściwościach tłumiących materiału bazowego dla ich statycznych i dynamicznych osiągów. Najczęściej używanymi materiałami do tych konstrukcji są żeliwo, spawane wyroby stalowe i naturalny granit. Ze względu na brak długoterminowej stabilności i bardzo słabe właściwości tłumiące, konstrukcje stalowe są rzadko stosowane tam, gdzie wymagana jest wysoka precyzja. Dobrej jakości żeliwo, które jest odprężane i wyżarzane, nada konstrukcji stabilność wymiarową i może być odlewane w złożone kształty, ale wymaga kosztownego procesu obróbki, aby formować precyzyjne powierzchnie po odlewaniu.
Dobrej jakości naturalny granit staje się coraz trudniejszy do znalezienia, ale ma większą zdolność tłumienia niż żeliwo. Ponownie, podobnie jak w przypadku żeliwa, obróbka naturalnego granitu jest pracochłonna i droga.
Precyzyjne odlewy granitowe powstają poprzez mieszanie kruszyw granitowych (które są kruszone, myte i suszone) z żywicą epoksydową w temperaturze pokojowej (tj. proces utwardzania na zimno). W składzie można również stosować wypełniacz z kruszywa kwarcowego. Wibracyjne zagęszczanie podczas procesu formowania ściśle upakowuje kruszywo.
Wkładki gwintowane, płyty stalowe i rury chłodzące mogą być odlewane podczas procesu odlewania. Aby osiągnąć jeszcze wyższy stopień wszechstronności, szyny liniowe, prowadnice szlifowane i mocowania silników mogą być replikowane lub wtapiane, eliminując w ten sposób potrzebę jakiejkolwiek obróbki po odlewaniu. Wykończenie powierzchni odlewu jest tak dobre, jak powierzchnia formy.
Zalety i wady
Zalety obejmują:
■ Tłumienie drgań.
■ Elastyczność: niestandardowe prowadnice liniowe, zbiorniki płynu hydraulicznego, wkładki gwintowane, płyn chłodzący i przewody rurowe można zintegrować z bazą polimerową.
■ Zastosowanie wkładek itp. pozwala na znaczne ograniczenie obróbki gotowego odlewu.
■ Czas montażu ulega skróceniu dzięki zastosowaniu wielu komponentów w jednym odlewie.
■ Nie wymaga jednolitej grubości ścianek, co pozwala na większą elastyczność projektowania podstawy.
■ Odporność chemiczna na większość powszechnie stosowanych rozpuszczalników, kwasów, zasad i płynów obróbkowych.
■ Nie wymaga malowania.
■Kompozyt ma gęstość zbliżoną do gęstości aluminium (jednak elementy są grubsze, aby uzyskać taką samą wytrzymałość).
■ Proces odlewania betonu polimerowego kompozytowego zużywa znacznie mniej energii niż odlewy metalowe. Żywice polimerowe wymagają bardzo małej ilości energii do produkcji, a proces odlewania odbywa się w temperaturze pokojowej.
Materiał granitu epoksydowego ma wewnętrzny współczynnik tłumienia do dziesięciu razy lepszy niż żeliwo, do trzech razy lepszy niż naturalny granit i do trzydziestu razy lepszy niż stalowa konstrukcja. Jest odporny na działanie chłodziw, ma doskonałą długoterminową stabilność, poprawioną stabilność termiczną, wysoką sztywność skrętną i dynamiczną, doskonałą absorpcję hałasu i pomijalne naprężenia wewnętrzne.
Do wad zalicza się niską wytrzymałość cienkich przekrojów (poniżej 1 cala (25 mm)), niską wytrzymałość na rozciąganie i niską odporność na wstrząsy.
Wprowadzenie do ram odlewanych z minerałów
Odlewy mineralne są jednymi z najwydajniejszych, nowoczesnych materiałów budowlanych. Producenci precyzyjnych maszyn byli jednymi z pionierów w stosowaniu odlewów mineralnych. Obecnie ich zastosowanie w odniesieniu do frezarek CNC, wiertarek, szlifierek i maszyn elektroerozyjnych rośnie, a zalety nie ograniczają się do maszyn o dużej prędkości.
Odlew mineralny, zwany również materiałem granitowym epoksydowym, składa się z wypełniaczy mineralnych, takich jak żwir, piasek kwarcowy, mączka lodowcowa i spoiwa. Materiał jest mieszany zgodnie z precyzyjnymi specyfikacjami i wlewany na zimno do form. Solidny fundament to podstawa sukcesu!
Najnowocześniejsze obrabiarki muszą działać coraz szybciej i zapewniać większą precyzję niż kiedykolwiek. Jednak wysokie prędkości przesuwu i ciężka obróbka powodują niepożądane drgania ramy maszyny. Drgania te będą miały negatywny wpływ na powierzchnię części i skrócą żywotność narzędzia. Ramy odlewane z minerałów szybko redukują drgania – około 6 razy szybciej niż ramy żeliwne i 10 razy szybciej niż ramy stalowe.
Obrabiarki z łożami do odlewania mineralnego, takie jak frezarki i szlifierki, są znacznie dokładniejsze i osiągają lepszą jakość powierzchni. Ponadto zużycie narzędzi jest znacznie zmniejszone, a żywotność wydłużona.
Rama odlewana z kompozytu mineralnego (epoxy granit) ma szereg zalet:
- Kształtowanie i wytrzymałość: Proces odlewania mineralnego zapewnia wyjątkowy stopień swobody w odniesieniu do kształtu komponentów. Specyficzne cechy materiału i procesu skutkują stosunkowo wysoką wytrzymałością i znacznie niższą wagą.
- Integracja infrastruktury: Proces odlewania mineralnego pozwala na łatwą integrację konstrukcji i dodatkowych komponentów, takich jak prowadnice, wkładki gwintowane i przyłącza do instalacji, podczas rzeczywistego procesu odlewania.
- Produkcja skomplikowanych konstrukcji maszyn: To, co byłoby nie do pomyślenia w przypadku konwencjonalnych procesów, staje się możliwe dzięki odlewom mineralnym: kilka części składowych można zmontować w celu utworzenia skomplikowanych konstrukcji za pomocą połączeń klejonych.
- Ekonomiczna dokładność wymiarowa: W wielu przypadkach komponenty odlewane z minerałów są odlewane do ostatecznych wymiarów, ponieważ podczas utwardzania praktycznie nie występuje skurcz. Dzięki temu można wyeliminować dalsze kosztowne procesy wykończeniowe.
- Precyzja: Wysoce precyzyjne powierzchnie odniesienia lub wsparcia są osiągane poprzez dalsze operacje szlifowania, formowania lub frezowania. W rezultacie wiele koncepcji maszyn można wdrożyć elegancko i wydajnie.
- Dobra stabilność termiczna: Odlewy mineralne reagują bardzo powoli na zmiany temperatury, ponieważ ich przewodność cieplna jest znacznie niższa niż w przypadku materiałów metalowych. Z tego powodu krótkotrwałe zmiany temperatury mają znacznie mniejszy wpływ na dokładność wymiarową obrabiarki. Lepsza stabilność termiczna łoża maszyny oznacza, że ogólna geometria maszyny jest lepiej utrzymana, a w rezultacie błędy geometryczne są minimalizowane.
- Brak korozji: Elementy odlewane mineralnie są odporne na oleje, chłodziwa i inne agresywne ciecze.
- Większe tłumienie drgań dla dłuższej żywotności narzędzi: nasze odlewy mineralne osiągają do 10x lepsze wartości tłumienia drgań niż stal lub żeliwo. Dzięki tym cechom uzyskuje się niezwykle wysoką stabilność dynamiczną konstrukcji maszyny. Korzyści, jakie to daje producentom i użytkownikom obrabiarek, są jasne: lepsza jakość wykończenia powierzchni obrabianych lub szlifowanych elementów i dłuższa żywotność narzędzi, co prowadzi do niższych kosztów narzędzi.
- Środowisko: Wpływ produkcji na środowisko jest zmniejszony.
Rama z odlewu mineralnego kontra rama z żeliwa
Poniżej możesz zobaczyć zalety naszego nowego odlewu mineralnego w porównaniu do wcześniej stosowanej ramy żeliwnej:
| Odlewy mineralne (granit epoksydowy) | Lane żelazo | |
| Tłumienie | Wysoki | Niski |
| Wydajność cieplna | Niska przewodność cieplna i wysokiej jakości ciepła pojemność | Wysoka przewodność cieplna i niska spec. pojemność cieplna |
| Części osadzone | Nieograniczony projekt i Forma jednoczęściowa i bezproblemowe połączenie | Obróbka konieczna |
| Odporność na korozję | Bardzo wysoki | Niski |
| Środowiskowy Życzliwość | Niskie zużycie energii | Wysokie zużycie energii |
Wniosek
Odlew mineralny jest idealny do naszych ramowych konstrukcji maszyn CNC. Oferuje wyraźne zalety technologiczne, ekonomiczne i środowiskowe. Technologia odlewania mineralnego zapewnia doskonałe tłumienie drgań, wysoką odporność chemiczną i znaczące zalety termiczne (rozszerzalność cieplna podobna do stali). Elementy połączeniowe, kable, czujniki i systemy pomiarowe można wlać do zespołu.
Jakie są zalety centrum obróbczego z granitowym łożem do odlewów mineralnych?
Odlewy mineralne (sztuczny granit, znany również jako beton żywiczny) są szeroko stosowane w przemyśle obrabiarkowym jako materiał konstrukcyjny od ponad 30 lat.
Według statystyk, w Europie jedna na 10 obrabiarek wykorzystuje odlewy mineralne jako podłoże. Jednak wykorzystanie niewłaściwego doświadczenia, niekompletnych lub nieprawidłowych informacji może prowadzić do podejrzeń i uprzedzeń wobec odlewów mineralnych. Dlatego przy produkcji nowego sprzętu należy przeanalizować zalety i wady odlewów mineralnych i porównać je z innymi materiałami.
Podstawę maszyn budowlanych dzieli się na żeliwo, odlewy mineralne (polimerowe i/lub reaktywne betonowe), stal/konstrukcje spawane (iniekcyjne/nieiniekcyjne) i kamień naturalny (taki jak granit). Każdy materiał ma swoje własne cechy i nie ma idealnego materiału konstrukcyjnego. Tylko poprzez zbadanie zalet i wad materiału zgodnie ze szczególnymi wymaganiami konstrukcyjnymi można wybrać idealny materiał konstrukcyjny.
Dwie ważne funkcje materiałów konstrukcyjnych — zapewnienie geometrii, położenia i pochłaniania energii komponentów — odpowiednio stawiają wymagania dotyczące wydajności (wydajność statyczna, dynamiczna i termiczna), wymagania funkcjonalno-strukturalne (dokładność, waga, grubość ścianek, łatwość montażu prowadnic) w przypadku montażu materiałów, systemu obiegu mediów, logistyki oraz wymagania dotyczące kosztów (cena, ilość, dostępność, charakterystyka systemu).
I. Wymagania eksploatacyjne dla materiałów konstrukcyjnych
1. Charakterystyki statyczne
Kryterium pomiaru właściwości statycznych podstawy jest zazwyczaj sztywność materiału — minimalne odkształcenie pod obciążeniem, a nie wysoka wytrzymałość. W przypadku statycznego odkształcenia sprężystego odlewy mineralne można traktować jako izotropowe materiały jednorodne, podlegające prawu Hooke’a.
Gęstość i moduł sprężystości odlewów mineralnych stanowią odpowiednio 1/3 gęstości żeliwa. Ponieważ odlewy mineralne i żeliwa mają taką samą sztywność właściwą przy takiej samej wadze, sztywność odlewów żeliwnych i mineralnych jest taka sama bez uwzględniania wpływu kształtu. W wielu przypadkach projektowana grubość ścianek odlewów mineralnych jest zwykle 3 razy większa od grubości ścianek odlewów żeliwnych, a taka konstrukcja nie spowoduje żadnych problemów pod względem właściwości mechanicznych produktu lub odlewu. Odlewy mineralne nadają się do pracy w środowiskach statycznych, które przenoszą ciśnienie (np. łoża, podpory, kolumny) i nie nadają się jako ramy cienkościenne i/lub małe (np. stoły, palety, zmieniacze narzędzi, wózki, podpory wrzecion). Waga części konstrukcyjnych jest zwykle ograniczona przez wyposażenie producentów odlewów mineralnych, a produkty odlewów mineralnych o wadze powyżej 15 ton są na ogół rzadkie.
2. Charakterystyki dynamiczne
Im większa prędkość obrotowa i/lub przyspieszenie wału, tym ważniejsza jest dynamiczna wydajność maszyny. Szybkie pozycjonowanie, szybka wymiana narzędzi i szybkie podawanie stale wzmacniają rezonans mechaniczny i dynamiczne wzbudzenie elementów konstrukcyjnych maszyny. Oprócz wymiarowej konstrukcji komponentu, ugięcie, rozkład masy i sztywność dynamiczna komponentu są w dużym stopniu zależne od właściwości tłumiących materiału.
Zastosowanie odlewów mineralnych oferuje dobre rozwiązanie tych problemów. Ponieważ pochłaniają drgania 10 razy lepiej niż tradycyjne żeliwo, mogą znacznie zmniejszyć amplitudę i częstotliwość drgań własnych.
W operacjach obróbki skrawaniem, takich jak obróbka skrawaniem, może zapewnić większą precyzję, lepszą jakość powierzchni i dłuższą żywotność narzędzia. Jednocześnie, jeśli chodzi o wpływ hałasu, odlewy mineralne również dobrze wypadły dzięki porównaniu i weryfikacji podstaw, odlewów przekładni i akcesoriów z różnych materiałów dla dużych silników i wirówek. Zgodnie z analizą dźwięku uderzenia, odlew mineralny może osiągnąć lokalną redukcję o 20% poziomu ciśnienia akustycznego.
3. Właściwości termiczne
Eksperci szacują, że około 80% odchyleń obrabiarek jest spowodowanych efektami termicznymi. Przerwy w procesie, takie jak wewnętrzne lub zewnętrzne źródła ciepła, podgrzewanie wstępne, wymiana obrabianych przedmiotów itp., są przyczynami odkształceń termicznych. Aby móc wybrać najlepszy materiał, konieczne jest wyjaśnienie wymagań materiałowych. Wysokie ciepło właściwe i niskie przewodnictwo cieplne pozwalają odlewom mineralnym mieć dobrą bezwładność cieplną wobec przejściowych wpływów temperatury (takich jak wymiana obrabianych przedmiotów) i wahań temperatury otoczenia. Jeśli wymagane jest szybkie podgrzewanie wstępne, takie jak łoże metalowe lub temperatura łoża jest zabroniona, urządzenia grzewcze lub chłodzące można bezpośrednio wlać do odlewu mineralnego w celu kontrolowania temperatury. Użycie tego rodzaju urządzenia kompensującego temperaturę może zmniejszyć odkształcenia spowodowane wpływem temperatury, co pomaga poprawić dokładność przy rozsądnych kosztach.
II. Wymagania funkcjonalne i strukturalne
Integralność jest cechą wyróżniającą, która odróżnia odlewy mineralne od innych materiałów. Maksymalna temperatura odlewania dla odlewów mineralnych wynosi 45°C, a wraz z wysoce precyzyjnymi formami i narzędziami, części i odlewy mineralne mogą być odlewane razem.
Zaawansowane techniki ponownego odlewania można również stosować w przypadku półfabrykatów odlewów mineralnych, co skutkuje precyzyjnym montażem i powierzchniami szyn, które nie wymagają obróbki. Podobnie jak inne materiały bazowe, odlewy mineralne podlegają określonym zasadom projektowania konstrukcyjnego. Grubość ścianek, akcesoria nośne, wkładki żebrowe, metody załadunku i rozładunku różnią się w pewnym stopniu od innych materiałów i muszą być uwzględnione z wyprzedzeniem podczas projektowania.
III. Wymagania dotyczące kosztów
Podczas gdy ważne jest rozważenie tego z technicznego punktu widzenia, opłacalność coraz bardziej pokazuje swoje znaczenie. Wykorzystanie odlewów mineralnych pozwala inżynierom zaoszczędzić znaczne koszty produkcji i eksploatacji. Oprócz oszczędności na kosztach obróbki, odlewanie, montaż końcowy i rosnące koszty logistyczne (magazynowanie i transport) są odpowiednio redukowane. Biorąc pod uwagę funkcję odlewów mineralnych na wysokim poziomie, należy je postrzegać jako cały projekt. W rzeczywistości bardziej rozsądne jest porównanie cen, gdy podstawa jest zainstalowana lub wstępnie zainstalowana. Stosunkowo wysoki koszt początkowy to koszt form do odlewów mineralnych i oprzyrządowania, ale koszt ten może zostać rozcieńczony w przypadku długoterminowego użytkowania (500-1000 sztuk/forma stalowa), a roczne zużycie wynosi około 10-15 sztuk.
IV. Zakres użytkowania
Jako materiał konstrukcyjny odlewy mineralne stale zastępują tradycyjne materiały konstrukcyjne, a kluczem do ich szybkiego rozwoju są odlewy mineralne, formy i stabilne struktury wiążące. Obecnie odlewy mineralne są szeroko stosowane w wielu dziedzinach obrabiarek, takich jak szlifierki i obróbka wysokoobrotowa. Producenci szlifierek byli pionierami w sektorze obrabiarek, wykorzystując odlewy mineralne do łóż maszyn. Na przykład światowej sławy firmy, takie jak ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude itp., zawsze korzystały z tłumienia, bezwładności cieplnej i integralności odlewów mineralnych, aby uzyskać wysoką precyzję i doskonałą jakość powierzchni w procesie szlifowania.
Wraz ze stale rosnącymi obciążeniami dynamicznymi odlewy mineralne są coraz częściej preferowane przez wiodące na świecie firmy w dziedzinie szlifierek narzędziowych. Łoże odlewu mineralnego ma doskonałą sztywność i może dobrze eliminować siłę spowodowaną przyspieszeniem silnika liniowego. Jednocześnie organiczne połączenie dobrej wydajności pochłaniania drgań i silnika liniowego może znacznie poprawić jakość powierzchni przedmiotu obrabianego i żywotność koła szlifierskiego.
Jeśli chodzi o pojedynczą część. W zakresie 10000mm długości jest to dla nas łatwe.
Jaka jest minimalna grubość ścianki?
Ogólnie rzecz biorąc, minimalna grubość przekroju podstawy maszyny powinna wynosić co najmniej 60 mm. Cieńsze odcinki (np. o grubości 10 mm) można odlewać przy użyciu drobnych rozmiarów kruszywa i formulacji.
Skurcz po zalaniu wynosi około 0,1-0,3 mm na 1000 mm. Gdy wymagane są bardziej precyzyjne części mechaniczne odlewów mineralnych, tolerancje można uzyskać poprzez wtórne szlifowanie CNC, ręczne docieranie lub inne procesy obróbki.
Nasz materiał do odlewów mineralnych to naturalny granit Jinan Black. Większość firm wybiera po prostu zwykły granit naturalny lub zwykły kamień w budownictwie.
· Surowce: kruszywo wykonane z unikalnych cząstek czarnego granitu Jinan (zwanego także granitem „JinanQing”), znanego na całym świecie ze swojej wysokiej wytrzymałości, sztywności i odporności na zużycie;
· Formuła: z unikalnymi wzmocnionymi żywicami epoksydowymi i dodatkami, różnymi komponentami wykorzystującymi różne formuły w celu zapewnienia optymalnej, kompleksowej wydajności;
· Właściwości mechaniczne: pochłanianie drgań jest około 10 razy lepsze niż w przypadku żeliwa, dobre właściwości statyczne i dynamiczne;
· Właściwości fizyczne: gęstość stanowi około 1/3 gęstości żeliwa, lepsze właściwości bariery cieplnej niż w przypadku metali, nie jest higroskopijny, dobra stabilność termiczna;
· Właściwości chemiczne: wyższa odporność na korozję niż w przypadku metali, przyjazność dla środowiska;
· Dokładność wymiarowa: skurcz liniowy po odlaniu wynosi około 0,1-0,3㎜/m, wyjątkowo wysoka dokładność kształtu i przeciwdokładność we wszystkich płaszczyznach;
· Integralność strukturalna: możliwe jest odlewanie bardzo skomplikowanych struktur, podczas gdy użycie naturalnego granitu zazwyczaj wymaga montażu, łączenia i klejenia;
· Powolna reakcja termiczna: reaguje znacznie wolniej i słabiej na krótkotrwałe zmiany temperatury;
· Wkładki zatapiane: elementy złączne, rury, kable i komory mogą być zatapiane w konstrukcji; materiały wkładane to m.in. metal, kamień, ceramika, plastik itp.