W konstrukcji precyzyjnej platformy powietrznej o ciśnieniu statycznym wybór podstawy odgrywa decydującą rolę w ogólnej wydajności platformy. Granitowa podstawa precyzyjna i żeliwna podstawa mają swoje własne cechy, a także oczywiste różnice w kluczowych wymiarach, takich jak stabilność, dokładność konserwacji, trwałość i koszt.
Po pierwsze stabilność: naturalna, gęsta i metalowa struktura
Po milionach lat zmian geologicznych granit jest ściśle połączony z kwarcem, skaleniem i innymi minerałami, tworząc bardzo gęstą i jednolitą strukturę. W obliczu zewnętrznych zakłóceń, takich jak silne drgania generowane przez pracę dużego sprzętu w warsztacie fabrycznym, podstawa granitowa może skutecznie blokować i tłumić, polegając na swojej złożonej strukturze krystalicznej, która może zmniejszyć amplitudę drgań precyzyjnej platformy unoszącej się na powietrzu o ciśnieniu statycznym o ponad 80%, zapewniając stabilny fundament operacyjny dla platformy, aby zapewnić płynny ruch podczas przetwarzania lub wykrywania o wysokiej precyzji. Na przykład w procesie fotolitografii produkcji układów elektronicznych scalonych gwarantowana jest precyzyjna charakterystyka wzorów układów scalonych.
Podstawa żeliwna jest odlewana ze stopu żelaza i węgla, a wewnętrzny grafit jest rozprowadzany w postaci arkuszy lub kulek. Chociaż ma pewną zdolność tłumienia drgań, jego jednorodność strukturalna nie jest dobra w porównaniu z granitem. W przypadku wibracji o wysokiej intensywności i ciągłych trudno jest podstawie żeliwnej zredukować zakłócenia drgań do tego samego niskiego poziomu co 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 jest znany ze swojego bardzo niskiego współczynnika rozszerzalności cieplnej, zwykle wynoszącego 5-7 ×10⁻⁶/℃. W środowisku wahań temperatury rozmiar precyzyjnej podstawy granitowej zmienia się bardzo nieznacznie. W dziedzinie astronomii precyzyjna platforma hydrostatycznego pływaka powietrznego do dokładnego dostrojenia soczewki teleskopu jest sparowana z podstawą granitową, nawet jeśli różnica temperatur między dniem a nocą jest znacząca, może zapewnić, że dokładność pozycjonowania soczewki zostanie utrzymana na poziomie submikronowym, pomagając astronomom uchwycić subtelną dynamikę odległych ciał niebieskich.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej żeliwa jest stosunkowo wysoki, zazwyczaj 10-20 ×10⁻⁶/℃. Gdy zmienia się temperatura, rozmiar podstawy żeliwnej zmienia się w sposób oczywisty, co łatwo może spowodować odkształcenie termiczne precyzyjnej platformy pływającej pod ciśnieniem statycznym, co skutkuje spadkiem dokładności ruchu platformy. W procesie szlifowania soczewek optycznych wrażliwych na temperaturę odkształcenie podstawy żeliwnej pod wpływem temperatury może spowodować odchylenie precyzji szlifowania soczewki poza dopuszczalny zakres i wpłynąć na jakość soczewki.
Po trzecie, trwałość: wysoka twardość naturalnego kamienia i zmęczenie metalu
Twardość granitu jest wysoka, twardość w skali Mohsa może osiągnąć 6-7, dobra odporność na zużycie. W laboratorium nauk materiałowych, często używana precyzyjna platforma statycznego ciśnienia powietrza, jej granitowa podstawa może skutecznie przeciwstawić się długoterminowej utracie tarcia, w porównaniu ze zwykłą podstawą, może wydłużyć cykl konserwacji platformy o ponad 50%, zmniejszyć koszty konserwacji sprzętu i zapewnić ciągłość prac badawczych. Jednak materiał granitowy jest stosunkowo kruchy i istnieje ryzyko pęknięcia, gdy zostanie przypadkowo uderzony.
Podstawa żeliwna ma pewną wytrzymałość i niełatwo ją złamać, gdy wytrzymuje pewną siłę uderzenia. Jednak w procesie ruchu posuwisto-zwrotnego o wysokiej częstotliwości precyzyjnej platformy pływającej pod ciśnieniem statycznym przez długi czas, żeliwo jest podatne na uszkodzenia zmęczeniowe, co powoduje zmiany w strukturze wewnętrznej, wpływając na dokładność ruchu i stabilność platformy. Jednocześnie żeliwo jest podatne na rdzę i korozję w wilgotnych środowiskach, co zmniejsza jego trwałość, natomiast podstawa granitowa jest lepsza pod względem odporności na korozję.
Po czwarte, koszty produkcji i trudności w przetwarzaniu: wyzwania związane z wydobyciem i przetwarzaniem kamienia naturalnego oraz próg procesu odlewania metali
Wydobycie i transport surowców granitowych są skomplikowane, a ich przetwarzanie wymaga bardzo zaawansowanego sprzętu i technologii. Ze względu na wysoką twardość, kruchość, cięcie, szlifowanie, polerowanie i inne procesy są podatne na zapadanie się, pęknięcia, wysoki wskaźnik złomu, co skutkuje wysokimi kosztami produkcji.
Podstawa żeliwna jest produkowana w dojrzałym procesie odlewania, szerokim źródle surowców i stosunkowo niskich kosztach. Poprzez formę można osiągnąć masową produkcję, wysoką wydajność produkcji. Jednak, aby osiągnąć tę samą wysoką precyzję i stabilność, co podstawa granitowa, proces odlewania i wymagania dotyczące obróbki końcowej są niezwykle rygorystyczne, wymagają precyzyjnej obróbki i obróbki starzeniowej itp., a koszt również znacznie wzrośnie.
Podsumowując, precyzyjna podstawa granitowa ma znaczące zalety w scenariuszach zastosowań precyzyjnej platformy pneumatyczno-ciśnieniowej, które wymagają wysokiej precyzji, stabilności i odporności na zużycie; podstawa żeliwna ma pewne zalety w zakresie kosztów i wytrzymałości i nadaje się do sytuacji, w których wymagania dotyczące dokładności są stosunkowo niskie, dążenie do opłacalności, a środowisko wibracji i temperatury jest stosunkowo stabilne.
Czas publikacji: 09-kwi-2025