Епоксидният гранит, известен още като синтетичен гранит, е смес от епоксидна смола и гранит, често използвана като алтернативен материал за основи на машинни инструменти. Епоксидният гранит се използва вместо чугун и стомана за по-добро амортизиране на вибрациите, по-дълъг живот на инструмента и по-ниски разходи за монтаж.
База на машинните инструменти
Машинните инструменти и други високопрецизни машини разчитат на висока твърдост, дългосрочна стабилност и отлични характеристики на демпфиране на основния материал за своите статични и динамични характеристики. Най-широко използваните материали за тези конструкции са чугун, заварени стоманени конструкции и естествен гранит. Поради липсата на дългосрочна стабилност и много лошите свойства на демпфиране, стоманените конструкции рядко се използват там, където се изисква висока прецизност. Висококачествен чугун, който е освободен от напрежение и е отгрят, ще придаде на конструкцията размерна стабилност и може да се отлива в сложни форми, но изисква скъп процес на обработка, за да се оформят прецизни повърхности след отливане.
Висококачественият естествен гранит става все по-труден за намиране, но има по-висока амортисьорна способност от чугуна. Отново, както при чугуна, обработката на естествен гранит е трудоемка и скъпа.
Прецизните гранитни отливки се произвеждат чрез смесване на гранитни агрегати (които се натрошават, измиват и сушат) с епоксидна смола при стайна температура (т.е. процес на студено втвърдяване). В състава може да се използва и кварцов пълнител. Вибрационното уплътняване по време на процеса на формоване плътно уплътнява агрегата.
Резбови вложки, стоманени плочи и тръби за охлаждаща течност могат да бъдат отливани по време на процеса на леене. За да се постигне още по-висока степен на гъвкавост, линейните релси, шлифованите направляващи и опорите за двигатели могат да бъдат репликирани или заливени, като по този начин се елиминира необходимостта от каквато и да е машинна обработка след леенето. Повърхностното покритие на отливката е толкова добро, колкото и повърхността на формата.
Предимства и недостатъци
Предимствата включват:
■ Амортизиране на вибрациите.
■ Гъвкавост: персонализирани линейни направляващи, резервоари за хидравлична течност, резбовани вложки, режеща течност и тръбопроводи могат да бъдат интегрирани в полимерната основа.
■ Включването на вложки и др. позволява значително намаляване на машинната обработка на готовата отливка.
■ Времето за сглобяване се намалява чрез включване на множество компоненти в една отливка.
■ Не изисква еднаква дебелина на стената, което позволява по-голяма гъвкавост при проектиране на основата.
■ Химична устойчивост на повечето често срещани разтворители, киселини, основи и режещи течности.
■ Не изисква боядисване.
■Композитът има плътност приблизително същата като алуминия (но парчетата са по-дебели, за да се постигне еквивалентна якост).
■ Процесът на леене на композитен полимербетон използва много по-малко енергия от металните отливки. Полимерните отливки използват много малко енергия за производство и процесът на леене се извършва при стайна температура.
Епоксидният гранит има вътрешен коефициент на затихване до десет пъти по-добър от чугуна, до три пъти по-добър от естествения гранит и до тридесет пъти по-добър от стоманените конструкции. Той не се влияе от охлаждащи течности, има отлична дългосрочна стабилност, подобрена термична стабилност, висока усукваща и динамична твърдост, отлично шумопоглъщане и незначителни вътрешни напрежения.
Недостатъците включват ниска якост в тънки сечения (по-малко от 25 мм), ниска якост на опън и ниска устойчивост на удар.
Въведение в рамки за минерално леене
Минералното леене е един от най-ефективните, модерни строителни материали. Производителите на прецизни машини са сред пионерите в използването на минерално леене. Днес употребата му по отношение на CNC фрезови машини, пробивни преси, шлифовъчни машини и електроерозионни машини е във възход, а предимствата не се ограничават само до високоскоростни машини.
Минералното отливане, наричано още епоксиден гранитен материал, се състои от минерални пълнители като чакъл, кварцов пясък, ледено брашно и свързващи вещества. Материалът се смесва според точни спецификации и се излива студено във формите. Солидната основа е в основата на успеха!
Най-съвременните машинни инструменти трябва да работят все по-бързо и по-бързо и да осигуряват по-голяма прецизност от всякога. Високите скорости на движение и тежкото машинно обработване обаче водят до нежелани вибрации на рамката на машината. Тези вибрации ще имат отрицателно въздействие върху повърхността на детайла и ще съкратят живота на инструмента. Рамките от минерално леене бързо намаляват вибрациите – около 6 пъти по-бързо от чугунените рамки и 10 пъти по-бързо от стоманените рамки.
Машинните инструменти с минерални леярски легла, като фрези и шлифовъчни машини, са значително по-точни и постигат по-добро качество на повърхността. Освен това износването на инструмента е значително намалено и експлоатационният му живот е удължен.
Рамката за леене от композитен минерал (епоксиден гранит) има няколко предимства:
- Формоване и здравина: Процесът на леене на минерали осигурява изключителна степен на свобода по отношение на формата на компонентите. Специфичните характеристики на материала и на процеса водят до сравнително висока якост и значително по-ниско тегло.
- Интеграция на инфраструктурата: Процесът на леене на минерали позволява лесното интегриране на конструкцията и допълнителните компоненти, като например направляващи, резбови вложки и връзки за инсталации, по време на самия процес на леене.
- Производство на сложни машинни конструкции: Това, което би било немислимо с конвенционалните процеси, става възможно с минералното леене: Няколко компонента могат да бъдат сглобени, за да образуват сложни структури посредством залепени съединения.
- Икономична точност на размерите: В много случаи компонентите от минерална отливка се отливат до крайните размери, тъй като по време на втвърдяване практически не се получава свиване. По този начин могат да се елиминират допълнителни скъпи процеси на довършителни работи.
- Прецизност: Чрез допълнителни операции по шлайфане, формоване или фрезоване се постигат високо прецизни референтни или опорни повърхности. В резултат на това много машинни концепции могат да бъдат реализирани елегантно и ефикасно.
- Добра термична стабилност: Минералното леене реагира много бавно на температурни промени, тъй като топлопроводимостта е значително по-ниска от тази на металните материали. Поради тази причина краткосрочните температурни промени имат значително по-малко влияние върху точността на размерите на машинния инструмент. По-добрата термична стабилност на машинното легло означава, че цялостната геометрия на машината се поддържа по-добре и в резултат на това геометричните грешки се минимизират.
- Без корозия: Компонентите от минерална отливка са устойчиви на масла, охлаждащи течности и други агресивни течности.
- По-добро амортизиране на вибрациите за по-дълъг живот на инструментите: нашите минерални отливки постигат до 10 пъти по-добри стойности на амортизиране на вибрациите от стоманата или чугуна. Благодарение на тези характеристики се постига изключително висока динамична стабилност на машинната конструкция. Ползите, които това има за производителите и потребителите на машини, са ясни: по-добро качество на повърхностната обработка на обработваните или шлифовани компоненти и по-дълъг живот на инструментите, което води до по-ниски разходи за инструменти.
- Околна среда: Въздействието върху околната среда по време на производството е намалено.
Рамка от минерално леене срещу рамка от чугун
Вижте по-долу предимствата на нашата нова рамка от минерално леене в сравнение с тази от чугун, използвана преди това:
| Минерално леене (епоксиден гранит) | Чугун | |
| Затихване | Високо | Ниско |
| Топлинна производителност | Ниска топлопроводимост и висока спец. топлина капацитет | Висока топлопроводимост и нисък спец. топлинен капацитет |
| Вградени части | Неограничен дизайн и Еднокомпонентна матрица и безпроблемна връзка | Необходима е машинна обработка |
| Устойчивост на корозия | Изключително високо | Ниско |
| Екологична Приятелство | Ниска консумация на енергия | Висока консумация на енергия |
Заключение
Минералното леене е идеално за рамковите конструкции на нашите CNC машини. То предлага ясни технологични, икономически и екологични предимства. Технологията на минерално леене осигурява отлично амортизиране на вибрациите, висока химическа устойчивост и значителни термични предимства (термично разширение, подобно на това на стоманата). Свързващи елементи, кабели, сензорни и измервателни системи могат да се изливат в сглобката.
Какви са предимствата на обработващия център за гранитогрес с минерално леене?
Минералните отливки (изкуствен гранит, известен още като смолист бетон) са широко приети в машиностроенето от над 30 години като конструкционен материал.
Според статистиката, в Европа, една от всеки 10 машинни инструменти използва минерални отливки като основа. Използването на неподходящ опит, непълна или невярна информация обаче може да доведе до подозрение и предразсъдъци към минералните отливки. Следователно, при производството на ново оборудване е необходимо да се анализират предимствата и недостатъците на минералните отливки и да се сравнят с други материали.
Основата на строителните машини обикновено се разделя на чугун, минерални отливки (полимерен и/или реактивен бетон), стомана/заварени конструкции (с фугиране/нефугиране) и естествен камък (като гранит). Всеки материал има свои собствени характеристики и няма перфектен конструкционен материал. Само чрез изследване на предимствата и недостатъците на материала според специфичните структурни изисквания може да се избере идеалният конструкционен материал.
Двете важни функции на конструкционните материали – гарантиране на геометрията, позицията и абсорбцията на енергия на компонентите – съответно поставят изисквания за производителност (статични, динамични и термични характеристики), функционални/структурни изисквания (точност, тегло, дебелина на стената, лекота на използване на водещи релси) за монтаж на материали, система за циркулация на материалите, логистика) и изисквания за разходи (цена, количество, наличност, характеристики на системата).
I. Изисквания за експлоатационни характеристики на конструкционни материали
1. Статични характеристики
Критерият за измерване на статичните свойства на основата обикновено е твърдостта на материала - минимална деформация под натоварване, а не висока якост. За статична еластична деформация, минералните отливки могат да се разглеждат като изотропни хомогенни материали, подчиняващи се на закона на Хук.
Плътността и модулът на еластичност на минералните отливки са съответно 1/3 от тези на чугунените. Тъй като минералните отливки и чугунените отливки имат еднаква специфична твърдост, под едно и също тегло, твърдостта на чугунените отливки и минералните отливки е еднаква, без да се отчита влиянието на формата. В много случаи проектната дебелина на стената на минералните отливки обикновено е 3 пъти по-голяма от тази на чугунените отливки и тази конструкция няма да причини проблеми по отношение на механичните свойства на продукта или отливката. Минералните отливки са подходящи за работа в статични среди, които носят налягане (напр. легла, опори, колони) и не са подходящи като тънкостенни и/или малки рамки (напр. маси, палети, устройства за смяна на инструменти, каретки, опори на шпиндели). Теглото на конструктивните части обикновено е ограничено от оборудването на производителите на минерални отливки, а продуктите от минерални отливки над 15 тона обикновено са рядкост.
2. Динамични характеристики
Колкото по-голяма е скоростта на въртене и/или ускорението на вала, толкова по-важни са динамичните характеристики на машината. Бързото позициониране, бързата смяна на инструмента и високоскоростното подаване непрекъснато засилват механичния резонанс и динамичното възбуждане на структурните части на машината. В допълнение към размерния дизайн на компонента, отклонението, разпределението на масата и динамичната коравина на компонента са силно повлияни от амортисьорните свойства на материала.
Използването на минерални отливки предлага добро решение на тези проблеми. Тъй като те абсорбират вибрациите 10 пъти по-добре от традиционния чугун, те могат значително да намалят амплитудата и собствената честота.
При машинни операции, като например машинна обработка, тя може да осигури по-висока прецизност, по-добро качество на повърхността и по-дълъг живот на инструмента. Същевременно, по отношение на шумовото въздействие, минералните отливки също се представиха добре чрез сравнение и проверка на основите, трансмисионните отливки и аксесоарите от различни материали за големи двигатели и центрофуги. Според анализа на ударния шум, минералните отливки могат да постигнат локално намаление на нивото на звуково налягане с 20%.
3. Термични свойства
Експертите смятат, че около 80% от отклоненията на машинните инструменти са причинени от термични ефекти. Прекъсванията на процеса, като например вътрешни или външни източници на топлина, предварително нагряване, смяна на детайли и др., са все причини за термична деформация. За да може да се избере най-добрият материал, е необходимо да се изяснят изискванията към материала. Високата специфична топлина и ниската топлопроводимост позволяват на минералните отливки да имат добра термична инерция към преходни температурни влияния (като смяна на детайли) и колебания на околната температура. Ако е необходимо бързо предварително нагряване, като например метално легло, или температурата на леглото е забранена, нагревателни или охлаждащи устройства могат да бъдат директно отлети в минералната отливка, за да се контролира температурата. Използването на този вид устройство за температурна компенсация може да намали деформацията, причинена от влиянието на температурата, което помага за подобряване на точността на разумна цена.
II. Функционални и структурни изисквания
Целостта е отличителна черта, която отличава минералните отливки от други материали. Максималната температура на леене за минерални отливки е 45°C и заедно с високопрецизни форми и инструментална екипировка, части и минерални отливки могат да се отливат заедно.
Усъвършенствани техники за повторно леене могат да се използват и върху заготовки за минерални отливки, което води до прецизен монтаж и повърхности на релсите, които не изискват машинна обработка. Подобно на други основни материали, минералните отливки са предмет на специфични правила за структурно проектиране. Дебелината на стената, носещите аксесоари, вложките на ребрата, методите на товарене и разтоварване са различни до известна степен от другите материали и трябва да се вземат предвид предварително по време на проектирането.
III. Изисквания за разходи
Въпреки че е важно да се вземе предвид от техническа гледна точка, икономическата ефективност показва все по-голямо значение. Използването на минерални отливки позволява на инженерите да спестят значителни производствени и оперативни разходи. В допълнение към спестяването на разходи за машинна обработка, разходите за леене, окончателен монтаж и нарастващите логистични разходи (складиране и транспорт) се намаляват съответно. Като се има предвид високата функция на минералните отливки, те трябва да се разглеждат като цялостен проект. Всъщност е по-разумно да се направи сравнение на цените, когато основата е монтирана или предварително монтирана. Сравнително високата първоначална цена е цената на калъпите за минерални отливки и инструменталната екипировка, но тази цена може да се намали при дългосрочна употреба (500-1000 броя/стоманена калъп), а годишното потребление е около 10-15 броя.
IV. Обхват на употреба
Като конструкционен материал, минералните отливки непрекъснато заместват традиционните конструкционни материали, а ключът към бързото им развитие се крие в минералните отливки, формите и стабилните свързващи структури. В момента минералните отливки се използват широко в много области на машиностроенето, като например шлифовъчни машини и високоскоростна обработка. Производителите на шлифовъчни машини са пионери в сектора на машиностроенето, използвайки минерални отливки за машинни легла. Например, световноизвестни компании като ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude и др. винаги са се възползвали от амортизацията, термичната инерция и целостта на минералните отливки, за да постигнат висока прецизност и отлично качество на повърхността в процеса на шлифоване.
С постоянно нарастващите динамични натоварвания, минералните отливки също са все по-предпочитани от водещите световни компании в областта на шлифовъчните машини. Леглото на минералните отливки има отлична твърдост и може добре да елиминира силата, причинена от ускорението на линейния двигател. В същото време, органичната комбинация от добра производителност на абсорбиране на вибрации и линейния двигател може значително да подобри качеството на повърхността на детайла и експлоатационния живот на шлифовъчното колело.
Що се отнася до единичната част, в рамките на 10000 мм дължина е лесно за нас.
Каква е минималната дебелина на стената?
Като цяло, минималната дебелина на сечението на основата на машината трябва да бъде поне 60 мм. По-тънки сечения (например с дебелина 10 мм) могат да се отливат с фини гранули и състави.
Степента на свиване след отливане е около 0,1-0,3 мм на 1000 мм. Когато са необходими по-прецизни механични части за отливане на минерали, допустимите отклонения могат да бъдат постигнати чрез вторично шлифоване с ЦПУ, ръчно притискане или други процеси на обработка.
Нашият материал за минерално леене е естественият черен гранит Jinan. Повечето компании избират просто обикновен естествен гранит или обикновен камък в строителството.
· Суровини: с уникални частици от черен гранит Jinan (наричан още гранит „JinanQing“) като агрегат, който е световноизвестен с висока якост, висока твърдост и висока износоустойчивост;
· Формула: с уникални подсилени епоксидни смоли и добавки, различни компоненти, използващи различни формулировки, за да се осигури оптимална цялостна производителност;
· Механични свойства: абсорбцията на вибрации е около 10 пъти по-голяма от тази на чугуна, добри статични и динамични свойства;
· Физически свойства: плътността е около 1/3 от тази на чугуна, по-високи термични бариерни свойства от металите, не е хигроскопичен, добра термична стабилност;
· Химични свойства: по-висока устойчивост на корозия от металите, екологично чист;
· Точност на размерите: линейното свиване след отливане е около 0,1-0,3㎜/м, изключително висока точност на формата и контраформата във всички равнини;
· Структурна цялост: може да се отлива много сложна структура, докато използването на естествен гранит обикновено изисква сглобяване, снаждане и залепване;
· Бавна термична реакция: реагира на краткосрочни температурни промени много по-бавно и много по-слабо;
· Вградени вложки: крепежни елементи, тръби, кабели и камери могат да бъдат вградени в конструкцията, като се използват материали за вложки, включително метал, камък, керамика, пластмаса и др.