Granit epoksydowy, znany również jako granit syntetyczny, to mieszanka epoksydu i granitu, powszechnie stosowana jako alternatywny materiał na podstawy obrabiarek. Granit epoksydowy jest stosowany zamiast żeliwa i stali, zapewniając lepsze tłumienie drgań, dłuższą żywotność narzędzi i niższe koszty montażu.
Podstawa obrabiarki
Obrabiarki i inne precyzyjne maszyny wymagają wysokiej sztywności, długotrwałej stabilności i doskonałych właściwości tłumiących materiału bazowego, aby zapewnić ich statyczne i dynamiczne właściwości. Najczęściej stosowanymi materiałami do tych konstrukcji są żeliwo, spawane elementy stalowe oraz granit naturalny. Ze względu na brak długotrwałej stabilności i bardzo słabe właściwości tłumiące, konstrukcje stalowe są rzadko stosowane tam, gdzie wymagana jest wysoka precyzja. Wysokiej jakości żeliwo odprężone i wyżarzane zapewni konstrukcji stabilność wymiarową i umożliwi odlewanie skomplikowanych kształtów, ale wymaga kosztownego procesu obróbki w celu uzyskania precyzyjnych powierzchni po odlaniu.
Dobrej jakości naturalny granit staje się coraz trudniejszy do znalezienia, ale ma większą zdolność tłumienia drgań niż żeliwo. Podobnie jak w przypadku żeliwa, obróbka naturalnego granitu jest pracochłonna i kosztowna.
Precyzyjne odlewy granitowe powstają poprzez zmieszanie kruszywa granitowego (które jest kruszone, płukane i suszone) z żywicą epoksydową w temperaturze otoczenia (tj. w procesie utwardzania na zimno). W składzie można również zastosować wypełniacz w postaci kruszywa kwarcowego. Zagęszczanie wibracyjne podczas procesu formowania powoduje ścisłe zwarcie kruszywa.
Wkładki gwintowane, płyty stalowe i rury chłodzące mogą być wlewane w trakcie procesu odlewania. Aby osiągnąć jeszcze większą wszechstronność, szyny liniowe, szlifowane prowadnice ślizgowe i mocowania silników mogą być replikowane lub wbudowywane, eliminując w ten sposób potrzebę obróbki mechanicznej po odlewaniu. Jakość powierzchni odlewu jest równie dobra, jak powierzchnia formy.
Zalety i wady
Zalety obejmują:
■ Tłumienie drgań.
■ Elastyczność: niestandardowe prowadnice liniowe, zbiorniki płynu hydraulicznego, wkładki gwintowane, płyn tnący i przewody rurowe można zintegrować z podstawą 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 zapewnia 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 z kompozytu zużywa znacznie mniej energii niż odlewy metalowe. Produkcja żywic polimerowych wymaga bardzo małej ilości energii, a proces odlewania odbywa się w temperaturze pokojowej.
Materiał z granitu epoksydowego charakteryzuje się współczynnikiem tłumienia wewnętrznego do dziesięciu razy wyższym niż żeliwo, do trzech razy wyższym niż naturalny granit i do trzydziestu razy wyższym niż konstrukcje stalowe. Jest odporny na działanie chłodziw, charakteryzuje się doskonałą stabilnością długoterminową, poprawioną stabilnością termiczną, wysoką sztywnością skrętną i dynamiczną, doskonałą absorpcją hałasu oraz znikomymi naprężeniami wewnętrznymi.
Do wad zalicza się niską wytrzymałość cienkich przekrojów (poniżej 25 mm), niską wytrzymałość na rozciąganie i niską odporność na wstrząsy.
Wprowadzenie do ram odlewanych z minerałów
Odlew mineralny to jeden z najwydajniejszych i najnowocześniejszych materiałów budowlanych. Producenci maszyn precyzyjnych byli jednymi z pionierów w stosowaniu odlewów mineralnych. Obecnie ich zastosowanie w frezarkach CNC, wiertarkach pionowych, szlifierkach i elektrodrążarkach jest coraz powszechniejsze, a ich zalety nie ograniczają się do maszyn szybkoobrotowych.
Odlew mineralny, zwany również materiałem epoksydowo-granitowym, 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 pracować coraz szybciej i zapewniać większą precyzję niż kiedykolwiek wcześniej. Jednak wysokie prędkości przesuwu i ciężka obróbka powodują niepożądane drgania ramy maszyny. Drgania te negatywnie wpływają na powierzchnię obrabianego przedmiotu i skracają żywotność narzędzia. Ramy z odlewów mineralnych szybko redukują drgania – około 6 razy szybciej niż ramy żeliwne i 10 razy szybciej niż ramy stalowe.
Obrabiarki z łożem z odlewów mineralnych, takie jak frezarki i szlifierki, są znacznie dokładniejsze i zapewniają lepszą jakość powierzchni. Ponadto, zużycie narzędzi ulega znacznemu zmniejszeniu, a ich żywotność wydłuża się.
Rama odlewana z kompozytu mineralnego (epoksydowo-granitowego) ma szereg zalet:
- Kształtowanie i wytrzymałość: Proces odlewania mineralnego zapewnia wyjątkową swobodę w zakresie kształtu elementów. Specyficzne właściwości materiału i procesu przekładają się na stosunkowo wysoką wytrzymałość i znacznie niższą wagę.
- Integracja infrastruktury: Proces odlewania mineralnego pozwala na łatwą integrację konstrukcji z dodatkowymi komponentami, takimi jak prowadnice, wkładki gwintowane i przyłącza mediów, podczas rzeczywistego procesu odlewania.
- Produkcja skomplikowanych konstrukcji maszyn: To, co byłoby nie do pomyślenia w przypadku konwencjonalnych procesów, staje się możliwe dzięki odlewaniu mineralnemu: kilka części składowych można zmontować w celu utworzenia skomplikowanych konstrukcji za pomocą połączeń klejonych.
- Ekonomiczna dokładność wymiarowa: W wielu przypadkach odlewy mineralne są odlewane z zachowaniem wymiarów końcowych, ponieważ podczas hartowania praktycznie nie występuje skurcz. Dzięki temu można wyeliminować dalsze, kosztowne procesy wykończeniowe.
- Precyzja: Wysoce precyzyjne powierzchnie odniesienia lub podparcia uzyskuje się poprzez dalsze szlifowanie, formowanie lub frezowanie. Dzięki temu wiele koncepcji maszynowych można wdrożyć elegancko i wydajnie.
- Dobra stabilność termiczna: Odlewy mineralne bardzo wolno reagują 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 lepsze utrzymanie ogólnej geometrii maszyny, a w rezultacie minimalizację błędów geometrycznych.
- Brak korozji: elementy z odlewów mineralnych są odporne na działanie olejów, chłodziw i innych agresywnych cieczy.
- Lepsze tłumienie drgań dla dłuższej żywotności narzędzi: nasze odlewy mineralne osiągają nawet 10-krotnie lepsze wartości tłumienia drgań niż stal czy żeliwo. Dzięki tym właściwościom uzyskuje się wyjątkowo wysoką stabilność dynamiczną konstrukcji maszyny. Korzyści dla producentów i użytkowników obrabiarek są oczywiste: lepsza jakość wykończenia powierzchni obrabianych lub szlifowanych elementów oraz dłuższa żywotność narzędzi, co przekłada się na niższe koszty 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 z wcześniej stosowaną ramą żeliwną:
| 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 | Konieczna obróbka |
| Odporność na korozję | Bardzo wysoki | Niski |
| Środowiskowy Życzliwość | Niskie zużycie energii | Wysokie zużycie energii |
Wniosek
Odlew mineralny idealnie nadaje się do konstrukcji ram naszych maszyn CNC. Oferuje on wyraźne korzyści technologiczne, ekonomiczne i środowiskowe. Technologia odlewu mineralnego zapewnia doskonałe tłumienie drgań, wysoką odporność chemiczną i znaczące korzyści termiczne (rozszerzalność cieplna zbliżona do stali). Elementy złączne, kable, czujniki i systemy pomiarowe można zalać w odlewie.
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 co dziesiąta obrabiarka wykorzystuje odlewy mineralne jako podstawę. Jednak wykorzystanie nieodpowiedniego doświadczenia, niepełnych lub błędnych informacji może prowadzić do podejrzeń i uprzedzeń wobec odlewów mineralnych. Dlatego przy produkcji nowego sprzętu należy przeanalizować zalety i wady odlewów mineralnych oraz porównać je z innymi materiałami.
Podstawę maszyn budowlanych dzieli się na żeliwo, odlewy mineralne (beton polimerowy i/lub żywica reaktywna), konstrukcje stalowe/spawane (z iniekcją/bez iniekcji) oraz kamień naturalny (taki jak granit). Każdy materiał ma swoje własne właściwości i nie ma idealnego materiału konstrukcyjnego. Idealny materiał konstrukcyjny można wybrać jedynie poprzez analizę zalet i wad danego materiału w kontekście konkretnych wymagań konstrukcyjnych.
Dwie ważne funkcje materiałów konstrukcyjnych — zapewnienie geometrii, położenia i pochłaniania energii komponentów — odpowiednio stawiają wymagania eksploatacyjne (wydajność statyczna, dynamiczna i termiczna), wymagania funkcjonalno-konstrukcyjne (dokładność, waga, grubość ścianek, łatwość montażu prowadnic) w przypadku instalacji materiałów, systemu obiegu mediów, logistyki oraz wymagania kosztowe (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 statycznych odkształceń sprężystych 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 takim samym ciężarze, sztywność odlewów żeliwnych i mineralnych jest taka sama, bez względu na wpływ kształtu. W wielu przypadkach projektowana grubość ścianek odlewów mineralnych jest zazwyczaj 3 razy większa niż odlewów żeliwnych, a taka konstrukcja nie spowoduje żadnych problemów pod względem właściwości mechanicznych produktu lub odlewu. Odlewy mineralne nadają się do pracy w statycznych środowiskach przenoszących ciśnienie (np. łoża, podpory, kolumny) i nie nadają się jako ramy cienkościenne i/lub małe (np. stoły, palety, zmieniacze narzędzi, wózki, podpory wrzecion). Ciężar elementów konstrukcyjnych jest zwykle ograniczony przez wyposażenie producentów odlewów mineralnych, a produkty z odlewów mineralnych powyżej 15 ton są na ogół rzadkie.
2. Charakterystyki dynamiczne
Im większa prędkość obrotowa i/lub przyspieszenie wału, tym ważniejsza jest dynamika maszyny. Szybkie pozycjonowanie, szybka wymiana narzędzi i szybki posuw stale wzmacniają rezonans mechaniczny i dynamiczne wzbudzenie elementów konstrukcyjnych maszyny. Oprócz wymiarów elementu, na ugięcie, rozkład masy i sztywność dynamiczną elementu w dużym stopniu wpływają właściwości tłumiące materiału.
Zastosowanie odlewów mineralnych stanowi dobre rozwiązanie tych problemów. Ponieważ pochłaniają one drgania dziesięciokrotnie lepiej niż tradycyjne żeliwo, mogą znacznie zmniejszyć amplitudę i częstotliwość drgań własnych.
W procesach obróbki skrawaniem, takich jak obróbka skrawaniem, może zapewnić wyższą precyzję, lepszą jakość powierzchni i dłuższą żywotność narzędzi. Jednocześnie, jeśli chodzi o hałas, odlewy mineralne również wypadły dobrze, porównując i weryfikując podstawy, odlewy przekładni i akcesoria z różnych materiałów do dużych silników i wirówek. Zgodnie z analizą hałasu uderzeniowego, odlew mineralny może osiągnąć lokalną redukcję poziomu ciśnienia akustycznego o 20%.
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 przyczyną odkształceń termicznych. Aby móc wybrać najlepszy materiał, konieczne jest sprecyzowanie wymagań materiałowych. Wysokie ciepło właściwe i niska przewodność cieplna sprawiają, że odlewy mineralne charakteryzują się dobrą bezwładnością cieplną w stosunku do przejściowych wpływów temperatury (takich jak wymiana obrabianych przedmiotów) i wahań temperatury otoczenia. Jeśli wymagane jest szybkie podgrzewanie wstępne, np. w przypadku łoża metalowego, lub temperatura łoża jest niedopuszczalna, urządzenia grzejne lub chłodzące można wlać bezpośrednio do odlewu mineralnego, aby kontrolować temperaturę. Zastosowanie tego rodzaju urządzenia kompensującego temperaturę może zmniejszyć odkształcenia spowodowane wpływem temperatury, co pomaga poprawić dokładność przy rozsądnych kosztach.
II. Wymagania funkcjonalne i strukturalne
Integralność to cecha wyróżniająca odlewy mineralne od innych materiałów. Maksymalna temperatura odlewania dla odlewów mineralnych wynosi 45°C, a dzięki zastosowaniu precyzyjnych form i narzędzi możliwe jest odlewanie części i odlewów mineralnych razem.
Zaawansowane techniki przetapiania można również stosować w przypadku półfabrykatów z odlewów mineralnych, co pozwala na uzyskanie precyzyjnych powierzchni montażowych i szynowych, które nie wymagają obróbki mechanicznej. Podobnie jak inne materiały bazowe, odlewy mineralne podlegają szczególnym zasadom projektowania konstrukcyjnego. Grubość ścianek, elementy nośne, wkładki żebrowe, metody załadunku i rozładunku różnią się w pewnym stopniu od innych materiałów i należy je uwzględnić na etapie projektowania.
III. Wymagania dotyczące kosztów
Chociaż z technicznego punktu widzenia jest to istotne, coraz bardziej istotna staje się opłacalność. Zastosowanie odlewów mineralnych pozwala inżynierom znacząco obniżyć koszty produkcji i eksploatacji. Oprócz oszczędności na kosztach obróbki, odlewy, montaż końcowy oraz rosnące koszty logistyczne (magazynowanie i transport) ulegają odpowiedniemu obniżeniu. Biorąc pod uwagę zaawansowane funkcje odlewów mineralnych, należy je postrzegać jako całość. W rzeczywistości, bardziej rozsądne jest porównanie cen, gdy podstawa jest już zainstalowana lub wstępnie zainstalowana. Stosunkowo wysoki koszt początkowy to koszt form i oprzyrządowania do odlewów mineralnych, ale może on ulec obniżeniu w przypadku długotrwałego użytkowania (500-1000 sztuk/formę stalową), 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 obróbki skrawaniem, takich jak szlifierki i maszyny do obróbki szybkoobrotowej. Producenci szlifierek są pionierami w sektorze obrabiarek, wykorzystując odlewy mineralne do produkcji łoża maszyn. Na przykład, światowej sławy firmy, takie jak ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude itp., zawsze czerpały korzyści z tłumienia drgań, 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 cieszą się coraz większym zainteresowaniem wiodących światowych firm w dziedzinie szlifierek narzędziowych. Łoże z odlewu mineralnego charakteryzuje się doskonałą sztywnością i skutecznie eliminuje siły generowane przez przyspieszenie silnika liniowego. Jednocześnie organiczne połączenie dobrych właściwości pochłaniania drgań i silnika liniowego może znacznie poprawić jakość powierzchni obrabianego przedmiotu i wydłużyć żywotność ściernicy.
Jeśli chodzi o pojedynczą część, to do 10000 mm długości jest dla nas bez problemu.
Jaka jest minimalna grubość ścianki?
Zasadniczo minimalna grubość profilu podstawy maszyny powinna wynosić co najmniej 60 mm. Cieńsze profile (np. o grubości 10 mm) można odlewać z drobnoziarnistego kruszywa i o odpowiednich formułach.
Skurcz po zalaniu wynosi około 0,1-0,3 mm na 1000 mm. W przypadku konieczności wykonania bardziej precyzyjnych części mechanicznych z odlewów mineralnych, tolerancje można uzyskać poprzez wtórne szlifowanie CNC, ręczne docieranie lub inne procesy obróbki skrawaniem.
Nasz materiał do odlewów mineralnych to naturalny granit Jinan Black. Większość firm wybiera po prostu naturalny granit lub zwykły kamień w budownictwie.
· Surowce: kruszywo wykonane z unikalnych cząstek czarnego granitu Jinan (zwanego również granitem „JinanQing”), znanego na całym świecie z wysokiej wytrzymałości, sztywności i odporności na zużycie;
· Formuła: z unikalnymi wzmocnionymi żywicami epoksydowymi i dodatkami, różnymi komponentami wykorzystującymi różne formuły, aby zapewnić optymalną, kompleksową wydajność;
· 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/m, wyjątkowo wysoka dokładność kształtu i przeciwwagi we wszystkich płaszczyznach;
· Integralność strukturalna: możliwe jest odlewanie bardzo skomplikowanych struktur, podczas gdy użycie naturalnego granitu zwykle 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, tworzywa sztuczne itp.