Изборът на основен материал играе критична роля при конструирането на ултрапрецизни модули за движение. Прецизните гранитни основи и основите от минерално леене, като два основни варианта, притежават различни характеристики, които се различават значително по отношение на стабилност, запазване на точността, издръжливост и цена.
Стабилност: Естествено уплътняване спрямо изкуствени композити
След милиони години геоложки трансформации, гранитът образува силно плътна и еднородна структура чрез естественото свързване на кварц, фелдшпат и други минерали. В индустриални среди, където голямо оборудване генерира силни вибрации, сложната кристална структура на гранита ефективно намалява тези смущения, намалявайки амплитудата на вибрациите, предавани на въздушно-плаващите ултрапрецизни модули за движение, с над 80%. Това осигурява безпроблемна работа по време на високопрецизна обработка или задачи за проверка, като например прецизното моделиране на електронни чипове във фотолитографските процеси.
Минералните основи за отливане са проектирани от минерални частици, смесени със специализирани свързващи вещества, което води до еднородна вътрешна структура с добри свойства за амортизиране на вибрациите. Въпреки че осигуряват ефективно буфериране на общи вибрации и създават стабилна работна среда за въздушно-плаващи ултрапрецизни модули за движение, тяхната производителност при високоинтензивни, продължителни вибрации е малко по-лоша от тази на гранитните основи. Това ограничение може да доведе до малки неточности при високопрецизни приложения.
Запазване на точността: Естествено ниско разширение спрямо контролирано свиване
Гранитът е известен с изключително ниския си коефициент на термично разширение (обикновено 5–7 × 10⁻⁶/°C). Дори в среди със значителни температурни колебания, прецизните гранитни основи показват минимални промени в размерите. Например, в астрономическите приложения, въздушно-плаващите ултрапрецизни модули за движение на базата на гранит осигуряват точност на позициониране на лещите на субмикронно ниво за телескопи, което позволява на астрономите да улавят сложни детайли на далечни небесни тела.
Минералните материали за отливане могат да бъдат формулирани така, че да оптимизират и контролират характеристиките на термично разширение, постигайки коефициенти, сравними или дори по-ниски от тези на гранита. Това ги прави подходящи за температурно чувствително високопрецизно измервателно оборудване. Дългосрочната стабилност на тяхната точност обаче остава обект на проверка поради фактори като стареене на свързващото вещество, което може да доведе до намалена производителност при продължителни периоди на употреба.
Издръжливост: Висока твърдост на естествения камък в сравнение с устойчиви на умора композити
Високата твърдост на гранита (скала на Моос: 6–7) осигурява отлична износоустойчивост. В лабораториите по материалознание, гранитните основи за често използвани въздушно-флоатни ултрапрецизни модули за движение издържат на продължително триене от плъзгачите, удължавайки циклите на поддръжка с повече от 50% в сравнение с конвенционалните основи. Въпреки това предимство, крехкостта на гранита представлява риск от счупване при случаен удар.
Минералните основи за отливки демонстрират превъзходни свойства против умора, поддържайки структурната цялост по време на продължителни високочестотни възвратно-постъпателни движения на ултрапрецизни въздушно-плаващи модули. Освен това, те показват устойчивост на лека химическа корозия, повишавайки издръжливостта в леко корозивни среди. Въпреки това, при екстремни условия, като висока влажност, свързващото вещество в минералните основи за отливки може да се разгради, което компрометира общата им издръжливост.
Производствени разходи и трудности при обработката**: Предизвикателства при добива на естествен камък спрямо процесите на изкуствено леене
Добивът и транспортът на гранит включват сложна логистика, а обработката му изисква модерно оборудване и техники. Поради високата му твърдост и крехкост, операции като рязане, шлайфане и полиране често водят до висок процент на брак, което увеличава производствените разходи.
За разлика от това, производството на минерални основи за отливане изисква специфични форми и процеси. Въпреки че първоначалното разработване на формите е свързано със значителни разходи, последващото масово производство става икономически изгодно, след като формата е установена.
Време на публикуване: 08 април 2025 г.