Po pierwsze, zalety podstawy granitowej
Wysoka sztywność i niskie odkształcenia termiczne
Gęstość granitu jest wysoka (około 2,6-2,8 g/cm³), a moduł Younga może osiągnąć 50-100 GPa, znacznie przekraczając współczynnik dla zwykłych materiałów metalowych. Ta wysoka sztywność może skutecznie hamować zewnętrzne drgania i odkształcenia pod wpływem obciążenia oraz zapewniać płaskość prowadnicy pływaka powietrznego. Jednocześnie współczynnik rozszerzalności liniowej granitu jest bardzo niski (około 5×10⁻⁶/℃), zaledwie 1/3 stopu aluminium, prawie brak odkształceń termicznych w środowisku wahań temperatury, szczególnie nadaje się do laboratoriów o stałej temperaturze lub scen przemysłowych z dużą różnicą temperatur między dniem a nocą.
Doskonała wydajność tłumienia
Polikrystaliczna struktura granitu sprawia, że ma on naturalne właściwości tłumiące, a czas tłumienia drgań jest 3-5 razy szybszy niż w przypadku stali. W procesie precyzyjnej obróbki może on skutecznie pochłaniać drgania o wysokiej częstotliwości, takie jak uruchamianie i zatrzymywanie silnika, cięcie narzędziami, i unikać wpływu rezonansu na dokładność pozycjonowania ruchomej platformy (typowa wartość do ±0,1μm).
Długoterminowa stabilność wymiarowa
Po setkach milionów lat procesów geologicznych, które ukształtowały granit, jego naprężenia wewnętrzne zostały całkowicie uwolnione, w przeciwieństwie do materiałów metalowych z powodu naprężeń szczątkowych spowodowanych powolną deformacją. Dane eksperymentalne pokazują, że zmiana wielkości podstawy granitu wynosi mniej niż 1μm/m w okresie 10 lat, co jest znacznie lepsze niż w przypadku konstrukcji żeliwnych lub spawanych ze stali.
Odporny na korozję i bezobsługowy
Granit na kwasy i zasady, olej, wilgoć i inne czynniki środowiskowe mają dużą tolerancję, nie ma potrzeby pokrywania warstwą antykorozyjną tak regularnie, jak metalową podstawę. Po szlifowaniu i polerowaniu chropowatość powierzchni może osiągnąć Ra 0,2 μm lub mniej, co może być bezpośrednio wykorzystane jako powierzchnia nośna prowadnicy powietrznej, aby zmniejszyć błędy montażowe.
Po drugie, ograniczenia podstawy granitowej
Trudności w przetwarzaniu i problem kosztów
Granit ma twardość w skali Mohsa 6-7, co wymaga użycia narzędzi diamentowych do precyzyjnego szlifowania, wydajność obróbki wynosi tylko 1/5 wydajności materiałów metalowych. Złożona struktura rowka jaskółczego ogona, gwintowanych otworów i innych cech kosztów obróbki jest wysoka, a cykl obróbki jest długi (na przykład obróbka platformy 2m×1m zajmuje ponad 200 godzin), co powoduje, że całkowity koszt jest o 30%-50% wyższy niż w przypadku platformy ze stopu aluminium.
Ryzyko kruchego pęknięcia
Chociaż wytrzymałość na ściskanie może osiągnąć 200-300 MPa, wytrzymałość granitu na rozciąganie stanowi zaledwie 1/10 tej wartości. Kruche pękanie jest łatwe do wystąpienia pod ekstremalnym obciążeniem udarowym, a uszkodzenia są trudne do naprawienia. Konieczne jest unikanie koncentracji naprężeń poprzez projektowanie konstrukcyjne, takie jak stosowanie zaokrąglonych przejść narożnych, zwiększanie liczby punktów podparcia itp.
Waga powoduje ograniczenia systemowe
Gęstość granitu jest 2,5 razy większa niż stopu aluminium, co powoduje znaczny wzrost całkowitej masy platformy. To nakłada wyższe wymagania na nośność konstrukcji wsporczej, a na wydajność dynamiczną mogą mieć wpływ problemy z bezwładnością w scenariuszach wymagających szybkiego ruchu (takich jak stół z płytkami litograficznymi).
Anizotropia materiału
Dystrybucja cząstek mineralnych naturalnego granitu jest kierunkowa, a twardość i współczynnik rozszerzalności cieplnej różnych pozycji są nieznacznie różne (około ±5%). Może to wprowadzać niezaniedbywalne błędy dla platform ultraprecyzyjnych (takich jak pozycjonowanie w skali nano), które należy poprawić poprzez ścisłą selekcję materiałów i obróbkę homogenizacyjną (taką jak kalcynacja w wysokiej temperaturze).
Jako główny element precyzyjnego sprzętu przemysłowego, precyzyjna platforma pływająca z ciśnieniem statycznym jest szeroko stosowana w produkcji półprzewodników, przetwarzaniu optycznym, precyzyjnych pomiarach i innych dziedzinach. Wybór materiału bazowego bezpośrednio wpływa na stabilność, dokładność i żywotność platformy. Granit (granit naturalny) ze swoimi unikalnymi właściwościami fizycznymi stał się popularnym materiałem na takie podstawy platform w ostatnich latach.
Czas publikacji: 09-kwi-2025