Przy budowie precyzyjnej platformy pneumatyczno-pneumatycznej o ciśnieniu statycznym, wybór podstawy odgrywa decydującą rolę w ogólnej wydajności platformy. Precyzyjna podstawa granitowa i żeliwna mają swoje własne cechy, a także oczywiste różnice w kluczowych wymiarach, takich jak stabilność, dokładność konserwacji, trwałość i cena.
Po pierwsze stabilność: naturalna, gęsta i metalowa struktura
Po milionach lat przemian geologicznych granit jest ściśle połączony z kwarcem, skaleniem i innymi minerałami, tworząc bardzo gęstą i jednorodną strukturę. W obliczu zakłóceń zewnętrznych, takich jak silne wibracje generowane przez pracę dużego sprzętu w warsztacie fabrycznym, granitowa podstawa może skutecznie blokować i tłumić drgania dzięki swojej złożonej strukturze krystalicznej, która może zmniejszyć amplitudę drgań precyzyjnej platformy powietrznej o ponad 80%, zapewniając stabilny fundament dla platformy, gwarantując płynny ruch podczas precyzyjnego przetwarzania lub detekcji. Na przykład, w procesie fotolitografii w produkcji układów elektronicznych, gwarantowana jest precyzyjna charakterystyka wzorów na układach.
Podstawa żeliwna jest odlana ze stopu żelaza z węglem, a grafit wewnętrzny jest rozłożony w postaci arkuszy lub kulek. Chociaż ma on pewną zdolność tłumienia drgań, jego jednorodność strukturalna nie jest tak dobra w porównaniu z granitem. W przypadku drgań o dużej intensywności i ciągłych, podstawa żeliwna ma trudności z redukcją zakłóceń drgań do tak niskiego poziomu jak podstawa granitowa, co może prowadzić do niewielkich odchyleń w ruchu precyzyjnej platformy powietrznej o ciśnieniu statycznym, wpływając na precyzję działania platformy w operacjach ultraprecyzyjnych.
Po drugie, zachowanie dokładności: naturalne zalety niskiej rozszerzalności i wyzwanie związane ze zmianą temperatury metalu
Granit znany jest z bardzo niskiego współczynnika rozszerzalności cieplnej, wynoszącego zazwyczaj 5-7 ×10⁻⁶/℃. W warunkach wahań temperatury rozmiar granitowej podstawy precyzyjnej zmienia się w minimalnym stopniu. W astronomii precyzyjna hydrostatyczna platforma pneumatyczna do precyzyjnego dostrojenia soczewki teleskopu jest połączona z granitową podstawą, co pozwala, nawet przy znacznej różnicy temperatur między dniem a nocą, zapewnić dokładność pozycjonowania soczewki na poziomie submikronowym, pomagając astronomom uchwycić subtelną dynamikę odległych ciał niebieskich.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej żeliwa jest stosunkowo wysoki i wynosi zazwyczaj 10-20 ×10⁻⁶/℃. Wraz ze zmianą temperatury, rozmiar żeliwnej podstawy ulega zmianie, co może prowadzić do odkształceń termicznych precyzyjnej platformy powietrznej pod wpływem ciśnienia statycznego, co z kolei może prowadzić do spadku dokładności ruchu platformy. W procesie szlifowania soczewek optycznych wrażliwych na temperaturę, odkształcenie żeliwnej podstawy pod wpływem temperatury może spowodować odchylenia precyzji szlifowania soczewki poza dopuszczalny zakres i wpłynąć na jej jakość.
Po trzecie, trwałość: wysoka twardość naturalnego kamienia i zmęczenie metalu
Twardość granitu jest wysoka, sięgająca 6-7 w skali Mohsa, co zapewnia dobrą odporność na zużycie. W laboratorium materiałoznawstwa, często stosowana precyzyjna platforma pneumatyczna z ciśnieniowym sprężeniem statycznym, jej granitowa podstawa skutecznie przeciwdziała stratom tarcia w dłuższej perspektywie, w porównaniu ze zwykłą podstawą, co wydłuża cykl konserwacji platformy o ponad 50%, obniża koszty utrzymania sprzętu i zapewnia ciągłość prac badawczych. Jednak granit jest stosunkowo kruchy i istnieje ryzyko pęknięcia w przypadku przypadkowego uderzenia.
Żeliwna podstawa charakteryzuje się pewną wytrzymałością i nie pęka łatwo pod wpływem siły uderzenia. Jednak w procesie długotrwałego, precyzyjnego ruchu posuwisto-zwrotnego platformy powietrznej o ciśnieniu statycznym, żeliwo jest podatne na uszkodzenia zmęczeniowe, co powoduje zmiany w strukturze wewnętrznej, wpływając na precyzję ruchu i stabilność platformy. Jednocześnie żeliwo jest podatne na rdzewienie i korozję w wilgotnym środowisku, co zmniejsza jego trwałość. Natomiast granitowa podstawa jest bardziej odporna na korozję.
Po czwarte, koszty produkcji i trudności przetwarzania: wyzwania związane z wydobyciem i przetwarzaniem kamienia naturalnego oraz próg procesu odlewania metali
Wydobycie i transport surowca granitowego są skomplikowane, a jego przetwarzanie wymaga zaawansowanego sprzętu i technologii. Ze względu na wysoką twardość i kruchość, cięcie, szlifowanie, polerowanie i inne procesy są podatne na zawalenie, pęknięcia i wysoki poziom odpadów, co przekłada się na wysokie koszty produkcji.
Podstawa żeliwna jest wytwarzana w dojrzałym procesie odlewania, z wykorzystaniem szerokiej gamy surowców i przy stosunkowo niskich kosztach. Dzięki formowaniu możliwe jest masowe wytwarzanie i wysoka wydajność produkcji. Jednak, aby osiągnąć taką samą precyzję i stabilność jak w przypadku podstawy granitowej, proces odlewania i wymagania dotyczące obróbki końcowej są niezwykle rygorystyczne, wymagając precyzyjnej obróbki mechanicznej i starzenia itp., a koszty również znacznie wzrosną.
Podsumowując, precyzyjna podstawa granitowa ma znaczące zalety w zastosowaniach platform pneumatycznych o precyzyjnym ciśnieniu statycznym, które wymagają wysokiej precyzji, stabilności i odporności na zużycie. Podstawa żeliwna ma pewne zalety pod względem kosztów i wytrzymałości i nadaje się do zastosowań, w których wymagania dotyczące dokładności są stosunkowo niskie, dążenie do opłacalności jest opłacalne, a środowisko o stosunkowo stabilnych wibracjach i temperaturze.
Czas publikacji: 09-04-2025