W dziedzinie pomiarów precyzyjnych, trójwspółrzędna maszyna pomiarowa jest kluczowym urządzeniem do kontroli jakości produktu, a jej podstawa stanowi fundament dla jej stabilnej pracy. Jej odporność na odkształcenia termiczne bezpośrednio decyduje o dokładności pomiaru. Granit i żeliwo, jako dwa popularne materiały bazowe, od dawna cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na różnice w odkształceniach termicznych. Dzięki technologii wizualizacji i detekcji kamer termowizyjnych możemy bezpośrednio ujawnić zasadniczą różnicę w stabilności termicznej między nimi, stanowiąc naukową podstawę doboru sprzętu w przemyśle produkcji precyzyjnej.
Deformacja termiczna: „niewidzialny zabójca” wpływający na dokładność pomiarów trójwspółrzędnych
Trójwspółrzędnościowa maszyna pomiarowa pozyskuje dane trójwymiarowe poprzez kontakt sondy z mierzonym obiektem. Każde odkształcenie termiczne podstawy spowoduje przesunięcie punktu odniesienia pomiaru. W środowisku przemysłowym czynniki takie jak generowanie ciepła podczas pracy urządzenia oraz wahania temperatury otoczenia mogą powodować rozszerzalność cieplną lub kurczliwość podstawy. Niewielkie odkształcenie termiczne może powodować odchylenia położenia sondy pomiarowej, co ostatecznie prowadzi do błędów pomiaru. W branżach o ekstremalnie wysokich wymaganiach dotyczących precyzji, takich jak przemysł lotniczy i półprzewodnikowy, błędy spowodowane odkształceniem termicznym mogą prowadzić do złomowania produktu lub pogorszenia jego wydajności. Dlatego stabilność termiczna podstawy ma kluczowe znaczenie.
Kamera termowizyjna: Wizualizacja różnic w odkształceniach termicznych
Kamery termowizyjne potrafią przekształcić rozkład temperatury na powierzchni obiektu w obrazy wizualne. Analizując zmiany temperatury w różnych obszarach, mogą wizualnie przedstawić sytuację odkształceń termicznych. W eksperymencie wybraliśmy granitowe i żeliwne podstawy trójwspółrzędnych maszyn pomiarowych o tej samej specyfikacji, symulowaliśmy generowanie ciepła podczas pracy sprzętu w tym samym środowisku i użyliśmy kamery termowizyjnej do zarejestrowania zmian temperatury i procesów odkształceń termicznych w obu przypadkach.
Podstawa żeliwna: Znaczne odkształcenia termiczne i niepokojąca stabilność
Obraz termowizyjny pokazuje, że po 30 minutach pracy żeliwnej podstawy występuje znaczny nierównomierny rozkład temperatury powierzchni. Ze względu na nierównomierne przewodnictwo cieplne żeliwa, temperatura w okolicy podstawy gwałtownie rośnie, a różnica między najwyższą a najniższą temperaturą może sięgać 8-10°C. Pod wpływem naprężeń cieplnych żeliwna podstawa ulega drobnym odkształceniom widocznym gołym okiem. Za pomocą precyzyjnego sprzętu pomiarowego wykryto zmianę jej wymiaru liniowego na poziomie 0,02-0,03 mm. Odkształcenie to powodowałoby wzrost błędu pomiaru do ±5 μm, co poważnie wpływa na dokładność pomiaru. Ponadto, po zatrzymaniu pracy żeliwnej podstawy, ciepło rozprasza się powoli i powrót do stanu początkowego zajmuje od 1 do 2 godzin, co znacznie ogranicza ciągłą pracę urządzenia.
Podstawa granitowa: Doskonała stabilność termiczna gwarantuje dokładność pomiaru
W przeciwieństwie do tego, granitowa podstawa charakteryzuje się doskonałą stabilnością termiczną podczas pracy. Zdjęcia termowizyjne pokazują równomierny rozkład temperatury powierzchni. Po godzinie pracy maksymalna różnica temperatur na powierzchni podstawy wynosi zaledwie 1-2°C. Wynika to z wyjątkowo niskiego współczynnika rozszerzalności cieplnej granitu (5-7 ×10⁻⁶/°C) i doskonałej jednorodności przewodnictwa cieplnego. Po przeprowadzeniu testów, liniowe odchylenie wymiarów granitowej podstawy w tych samych warunkach pracy wynosi mniej niż 0,005 mm, a błąd pomiaru można kontrolować w zakresie ±1 μm. Nawet po długotrwałej, ciągłej pracy, granitowa podstawa zachowuje stabilny kształt, a po zakończeniu pracy temperatura szybko powraca do stabilnego poziomu, stanowiąc wiarygodny punkt odniesienia dla kolejnego pomiaru.
Dzięki intuicyjnej prezentacji i porównywaniu danych z kamery termowizyjnej, zaleta granitu w zakresie stabilności termicznej jest oczywista. Dla przedsiębiorstw produkcyjnych, które dążą do pomiarów o wysokiej precyzji, wybór trójwspółrzędnej maszyny pomiarowej z granitową podstawą może skutecznie zredukować błędy pomiarowe spowodowane odkształceniami termicznymi oraz poprawić dokładność i wydajność kontroli produktu. Wraz z rozwojem przemysłu produkcyjnego w kierunku wysokiej precyzji i inteligencji, granitowe podstawy, dzięki swojej wyjątkowej stabilności termicznej, z pewnością staną się preferowanym materiałem do trójwspółrzędnych maszyn pomiarowych i jeszcze bardziej precyzyjnego sprzętu, podnosząc poziom kontroli jakości w branży na nowy poziom.
Czas publikacji: 13 maja 2025 r.