В областта на ултрапрецизното управление на движението, производителността на ултрапрецизния модул за движение с въздушен поплавък силно зависи от характеристиките на неговата основа. Прецизната гранитна основа и керамичната основа са два високопрофилни варианта, всеки от които има уникални предимства, като има очевидни разлики по отношение на стабилност, точност, поддръжка, издръжливост и други ключови измерения.
Стабилност: естествена компактност срещу изкуствена прецизност
Гранитът, образуван след дълго геоложко време, има плътна и равномерна вътрешна структура, а минерали като кварц и фелдшпат са тясно преплетени. При външни смущения, като вибрациите, причинени от работата на голямо оборудване в цеха, гранитната основа може ефективно да блокира и затихва със своята сложна кристална структура, което може да намали амплитудата на вибрациите на ултрапрецизния модул за движение, предавани на въздушния поплавък, с повече от 80%, осигурявайки стабилна работна основа за модула, за да се гарантира плавното му движение в процеса на високопрецизна обработка или откриване.
Керамичната основа е произведена чрез усъвършенстван синтетичен процес, а вътрешната ѝ структурна еднородност е отлична. Микроструктурата на някои високопроизводителни керамични материали е почти перфектна, което може да създаде ефективен ефект на потискане на вибрациите. В някои оптични инспекционни устройства, които са изключително чувствителни към вибрации, керамичната основа може да потисне вибрационните смущения в много малък диапазон, за да осигури високопрецизно движение на ултрапрецизния модул за движение на въздушния поплавък, но в отговор на мащабни и високоинтензивни вибрации, общата ѝ стабилност е малко по-ниска от тази на гранитната основа.
Запазване на точността: естественото предимство на ниското разширение и изкуственото чудо на стабилността при висока температура
Гранитът е известен с много ниския си коефициент на термично разширение, обикновено 5-7 ×10⁻⁶/℃. В среда с температурни колебания размерът на прецизната гранитна основа се променя много малко. Например, в областта на астрономията, ултрапрецизният модул за движение за фина настройка на лещата на телескопа е съчетан с гранитната основа, дори в среда, където температурната разлика между деня и нощта е значителна, може да гарантира, че точността на позициониране на лещата се поддържа на субмикронно ниво, помагайки на астрономите да уловят фините промени в далечните небесни тела.
Керамичните материали също се представят добре при висока температурна стабилност и ниски характеристики на разширение, а коефициентът на термично разширение на някои специални керамични материали може дори да бъде близо до нула. При условия на висока температура или бърза промяна на температурата, керамичната основа може да поддържа стабилен размер, за да гарантира, че точността на движение на ултрапрецизния модул за движение на въздушния поплавък не се влияе. В литографския процес на производство на полупроводникови чипове, литографското оборудване трябва да продължи да работи във високопрецизна среда и керамичната основа може да поддържа точността на позициониране на модула във високотемпературната среда, генерирана от оборудването, отговаряйки на строгите изисквания за производство на чипове за наномащабна точност.
Издръжливост: Висока твърдост на естествените руди и устойчивите на корозия синтетични материали
Твърдостта на гранита е висока, като твърдостта по Моос може да достигне 6-7, с добра износоустойчивост. В лабораторията по материалознание, често използваният ултрапрецизен модул за движение с въздушен поплавък, чиято гранитна основа може ефективно да устои на дългосрочното триене на плъзгача на въздушния поплавък, в сравнение с обикновената материална основа, може да удължи цикъла на поддръжка на модула с повече от 50%, като значително намали разходите за поддръжка на оборудването и осигури непрекъснатост на научноизследователската работа.
Керамичните материали не само имат висока твърдост, но и отлична устойчивост на корозия. В някои индустриални среди, където съществува риск от химическа корозия, като например ултрапрецизния модул за движение на въздушния поплавък в оборудването за тестване на химически продукти, керамичната основа може да устои на ерозията от корозивни газове или течности, да запази целостта на повърхността и механичните свойства за дълго време и е по-издръжлива от гранитната основа в специфични тежки условия.
Производствени разходи и трудности при обработката: предизвикателствата при добива и обработката на естествен камък и техническият праг на изкуствения синтез
Процесът на добив и транспортиране на гранитни суровини е сложен, а обработката изисква много високо оборудване и технологии. Поради високата си твърдост и крехкост, лесно се появяват проблеми като срутване на ръбовете и пукнатини при рязане, шлифоване, полиране и други процеси, а процентът на брак е сравнително висок, което води до високи производствени разходи.
Производството на керамични основи разчита на усъвършенствана технология за синтез и прецизна обработка, от подготовката на суровините, през формоването до синтероването, като всяка стъпка изисква прецизен контрол. Ранните инвестиции в разработването и производството на високопроизводителни керамични основи са огромни, а техническият праг е висок, но след като се постигне мащабно производство, се очаква разходите да бъдат ефективно контролирани и това има потенциал за рентабилност във висок клас приложения.
Като цяло, прецизните гранитни основи се представят добре по отношение на обща стабилност и конвенционална издръжливост, докато керамичните основи имат уникални предимства по отношение на адаптивност към екстремни температурни условия и устойчивост на корозия. Изборът на основа трябва да се основава на специфичния сценарий на приложение, условията на околната среда и бюджета на ултрапрецизния модул за движение с въздушна плувка.
Време на публикуване: 08 април 2025 г.