Granitul epoxidic, cunoscut și sub denumirea de granit sintetic, este un amestec de epoxid și granit utilizat în mod obișnuit ca material alternativ pentru bazele mașinilor-unelte. Granitul epoxidic este utilizat în locul fontei și oțelului pentru o mai bună amortizare a vibrațiilor, o durată de viață mai lungă a sculelor și costuri de asamblare mai mici.
Baza mașinilor-unelte
Mașinile-unelte și alte mașini de înaltă precizie se bazează pe rigiditate ridicată, stabilitate pe termen lung și caracteristici excelente de amortizare ale materialului de bază pentru performanța lor statică și dinamică. Cele mai utilizate materiale pentru aceste structuri sunt fonta, construcțiile din oțel sudat și granitul natural. Din cauza lipsei de stabilitate pe termen lung și a proprietăților de amortizare foarte slabe, structurile fabricate din oțel sunt rareori utilizate acolo unde este necesară o precizie ridicată. Fonta de bună calitate, detensionată și recoaptă, va conferi structurii stabilitate dimensională și poate fi turnată în forme complexe, dar necesită un proces de prelucrare costisitor pentru a forma suprafețe de precizie după turnare.
Granitul natural de bună calitate devine din ce în ce mai greu de găsit, dar are o capacitate de amortizare mai mare decât fonta. Din nou, la fel ca în cazul fontei, prelucrarea granitului natural necesită multă forță de muncă și este costisitoare.
Turnările de precizie din granit sunt produse prin amestecarea agregatelor de granit (care sunt zdrobite, spălate și uscate) cu un sistem de rășină epoxidică la temperatura ambiantă (adică, prin proces de întărire la rece). În compoziție se poate utiliza și umplutură de agregat de cuarț. Compactarea vibratoare în timpul procesului de turnare compactează strâns agregatul.
Inserțiile filetate, plăcile de oțel și conductele de răcire pot fi turnate în timpul procesului de turnare. Pentru a obține un grad și mai mare de versatilitate, șinele liniare, glisoarele rectificate și suporturile de motor pot fi replicate sau cimentate, eliminând astfel necesitatea oricărei prelucrări post-turnare. Finisajul suprafeței piesei turnate este la fel de bun ca și suprafața matriței.
Avantaje și dezavantaje
Avantajele includ:
■ Amortizarea vibrațiilor.
■ Flexibilitate: căi liniare personalizate, rezervoare de fluid hidraulic, inserții filetate, fluid de tăiere și conducte pot fi integrate în baza polimerică.
■ Includerea inserțiilor etc. permite o prelucrare mult redusă a piesei turnate finite.
■ Timpul de asamblare este redus prin încorporarea mai multor componente într-o singură piesă turnată.
■ Nu necesită o grosime uniformă a peretelui, permițând o mai mare flexibilitate în proiectarea bazei.
■ Rezistență chimică la cei mai comuni solvenți, acizi, alcali și fluide de tăiere.
■ Nu necesită vopsire.
■ Compozitul are o densitate aproximativ aceeași cu aluminiul (dar piesele sunt mai groase pentru a obține o rezistență echivalentă).
■ Procesul de turnare a betonului polimeric compozit utilizează mult mai puțină energie decât turnările metalice. Rășinile polimerice turnate utilizează foarte puțină energie pentru a fi produse, iar procesul de turnare se realizează la temperatura camerei.
Granitul epoxidic are un factor de amortizare internă de până la zece ori mai bun decât fonta, de până la trei ori mai bun decât granitul natural și de până la treizeci de ori mai bun decât structura fabricată din oțel. Nu este afectat de agenții de răcire, are o stabilitate excelentă pe termen lung, o stabilitate termică îmbunătățită, o rigiditate torsională și dinamică ridicată, o absorbție excelentă a zgomotului și solicitări interne neglijabile.
Dezavantajele includ rezistența scăzută în secțiuni subțiri (mai puțin de 25 mm), rezistența scăzută la tracțiune și rezistența scăzută la șocuri.
O introducere în ramele turnate mineral
Turnarea minerală este unul dintre cele mai eficiente și moderne materiale de construcție. Producătorii de mașini de precizie s-au numărat printre pionierii în utilizarea turnării minerale. Astăzi, utilizarea sa în ceea ce privește mașinile de frezat CNC, presele de găurit, mașinile de șlefuit și mașinile de electroeroziune este în creștere, iar avantajele nu se limitează la mașinile de mare viteză.
Turnarea minerală, denumită și granit epoxidic, este compusă din materiale de umplutură minerale precum pietriș, nisip cuarțos, făină glaciară și lianți. Materialul este amestecat conform unor specificații precise și turnat la rece în forme. O fundație solidă este baza succesului!
Mașinile-unelte de ultimă generație trebuie să funcționeze din ce în ce mai rapid și să ofere o precizie mai mare ca niciodată. Cu toate acestea, vitezele mari de deplasare și prelucrarea intensivă produc vibrații nedorite ale cadrului mașinii. Aceste vibrații vor avea efecte negative asupra suprafeței piesei și scurtează durata de viață a sculei. Cadrele din turnare minerală reduc rapid vibrațiile - de aproximativ 6 ori mai rapid decât cadrele din fontă și de 10 ori mai rapid decât cadrele din oțel.
Mașinile-unelte cu pat de turnare minerală, cum ar fi frezele și mașinile de rectificat, sunt semnificativ mai precise și obțin o calitate mai bună a suprafeței. În plus, uzura sculelor este redusă semnificativ, iar durata de viață este prelungită.
Rama turnată din compozit mineral (granit epoxidic) aduce mai multe avantaje:
- Modelare și rezistență: Procesul de turnare minerală oferă un grad excepțional de libertate în ceea ce privește forma componentelor. Caracteristicile specifice ale materialului și ale procesului au ca rezultat o rezistență relativ ridicată și o greutate semnificativ mai mică.
- Integrarea infrastructurii: Procesul de turnare minerală permite integrarea simplă a structurii și a componentelor suplimentare, cum ar fi ghidaje, inserții filetate și conexiuni pentru servicii, în timpul procesului de turnare propriu-zis.
- Fabricarea structurilor complexe de mașini: Ceea ce ar fi de neconceput prin procesele convenționale devine posibil cu turnarea minerală: Mai multe componente pot fi asamblate pentru a forma structuri complexe prin intermediul îmbinărilor lipite.
- Precizie dimensională economică: În multe cazuri, componentele turnate din fontă minerală sunt turnate la dimensiunile finale, deoarece practic nu are loc nicio contracție în timpul întăririi. Astfel, se pot elimina procesele de finisare costisitoare suplimentare.
- Precizie: Suprafețe de referință sau de susținere de înaltă precizie sunt obținute prin operațiuni ulterioare de șlefuire, formare sau frezare. Drept urmare, multe concepte de mașini pot fi implementate elegant și eficient.
- Stabilitate termică bună: Turnarea minerală reacționează foarte lent la schimbările de temperatură, deoarece conductivitatea termică este semnificativ mai mică decât cea a materialelor metalice. Din acest motiv, schimbările de temperatură pe termen scurt au o influență semnificativ mai mică asupra preciziei dimensionale a mașinii-unelte. O stabilitate termică mai bună a unui blat de mașină înseamnă că geometria generală a mașinii este mai bine menținută și, prin urmare, erorile geometrice sunt reduse la minimum.
- Fără coroziune: Componentele turnate mineral sunt rezistente la uleiuri, lichide de răcire și alte lichide agresive.
- Amortizare mai bună a vibrațiilor pentru durate de viață mai lungi ale sculelor: turnarea noastră minerală atinge valori de amortizare a vibrațiilor de până la 10 ori mai bune decât oțelul sau fonta. Datorită acestor caracteristici, se obține o stabilitate dinamică extrem de ridicată a structurii mașinii. Avantajele pe care le are acest lucru pentru constructorii și utilizatorii de mașini-unelte sunt clare: o calitate mai bună a finisajului de suprafață al componentelor prelucrate sau rectificate și o durată de viață mai lungă a sculelor, ceea ce duce la costuri mai mici ale sculelor.
- Mediu: Impactul asupra mediului în timpul fabricației este redus.
Cadru din turnare minerală vs. cadru din fontă
Vedeți mai jos beneficiile noii noastre carcase din fontă minerală față de cea din fontă utilizată anterior:
| Turnare minerală (granit epoxidic) | Fontă | |
| Amortizare | Ridicat | Scăzut |
| Performanță termică | Conductivitate termică scăzută și căldură de înaltă specificație capacitate | Conductivitate termică ridicată și capacitate termică scăzută |
| Piese încorporate | Design nelimitat și Matriță dintr-o singură piesă și conexiune perfectă | Prelucrare necesară |
| Rezistență la coroziune | Extra înalt | Scăzut |
| Mediu Prietenie | Consum redus de energie | Consum ridicat de energie |
Concluzie
Turnarea minerală este ideală pentru structurile cadrului mașinilor noastre CNC. Oferă avantaje tehnologice, economice și de mediu clare. Tehnologia turnării minerale oferă o amortizare excelentă a vibrațiilor, o rezistență chimică ridicată și avantaje termice semnificative (dilatare termică similară cu cea a oțelului). Elementele de conectare, cablurile, senzorii și sistemele de măsurare pot fi turnate în ansamblu.
Care sunt beneficiile centrului de prelucrare a paturilor de granit pentru turnare minerală?
Turnările minerale (granitul artificial, cunoscut și sub numele de beton rășinos) sunt larg acceptate în industria mașinilor-unelte de peste 30 de ani ca material structural.
Conform statisticilor, în Europa, una din 10 mașini-unelte folosește ca bază piese turnate minerale. Cu toate acestea, utilizarea unei experiențe necorespunzătoare, a informațiilor incomplete sau incorecte poate duce la suspiciune și prejudecăți față de piesele turnate minerale. Prin urmare, atunci când se fabrică echipamente noi, este necesar să se analizeze avantajele și dezavantajele pieselor turnate minerale și să se compare cu alte materiale.
Baza utilajelor de construcții este în general împărțită în fontă, turnare minerală (beton polimeric și/sau rășină reactivă), oțel/structură sudată (cimentat/fără cimentat) și piatră naturală (cum ar fi granitul). Fiecare material are propriile caracteristici și nu există un material structural perfect. Numai prin examinarea avantajelor și dezavantajelor materialului în funcție de cerințele structurale specifice se poate selecta materialul structural ideal.
Cele două funcții importante ale materialelor structurale – garantează geometria, poziția și absorbția energiei componentelor, respectiv impun cerințe de performanță (performanță statică, dinamică și termică), cerințe funcționale/structurale (precizie, greutate, grosimea peretelui, ușurința instalării șinelor de ghidare) pentru instalarea materialelor, sistemul de circulație a mediilor, logistică) și cerințe de cost (preț, cantitate, disponibilitate, caracteristicile sistemului).
I. Cerințe de performanță pentru materialele structurale
1. Caracteristici statice
Criteriul pentru măsurarea proprietăților statice ale unei baze este de obicei rigiditatea materialului - deformarea minimă sub sarcină, mai degrabă decât rezistența ridicată. Pentru deformarea elastică statică, piesele turnate minerale pot fi considerate materiale izotrope omogene care respectă legea lui Hooke.
Densitatea și modulul de elasticitate al pieselor turnate minerale sunt, respectiv, 1/3 din cele ale fontei. Întrucât piesele turnate minerale și fonta au aceeași rigiditate specifică, sub aceeași greutate, rigiditatea pieselor turnate din fontă și a pieselor turnate minerale este aceeași fără a lua în considerare influența formei. În multe cazuri, grosimea peretelui proiectată a pieselor turnate minerale este de obicei de 3 ori mai mare decât cea a pieselor turnate din fontă, iar această proiectare nu va cauza probleme în ceea ce privește proprietățile mecanice ale produsului sau pieselor turnate. Piesele turnate minerale sunt potrivite pentru lucrul în medii statice care suportă presiune (de exemplu, paturi, suporturi, coloane) și nu sunt potrivite ca rame cu pereți subțiri și/sau mici (de exemplu, mese, paleți, schimbătoare de scule, cărucioare, suporturi pentru axuri). Greutatea pieselor structurale este de obicei limitată de echipamentele producătorilor de piese turnate minerale, iar produsele turnate minerale de peste 15 tone sunt în general rare.
2. Caracteristici dinamice
Cu cât viteza de rotație și/sau accelerația arborelui este mai mare, cu atât performanța dinamică a mașinii este mai importantă. Poziționarea rapidă, înlocuirea rapidă a sculelor și avansul de mare viteză consolidează continuu rezonanța mecanică și excitația dinamică a pieselor structurale ale mașinii. Pe lângă designul dimensional al componentei, deformarea, distribuția masei și rigiditatea dinamică a componentei sunt puternic afectate de proprietățile de amortizare ale materialului.
Utilizarea pieselor turnate minerale oferă o soluție bună la aceste probleme. Deoarece absoarbe vibrațiile de 10 ori mai bine decât fonta tradițională, poate reduce considerabil amplitudinea și frecvența naturală.
În operațiunile de prelucrare, cum ar fi prelucrarea mecanică, aceasta poate aduce o precizie mai mare, o calitate mai bună a suprafeței și o durată de viață mai lungă a sculelor. În același timp, în ceea ce privește impactul zgomotului, piesele turnate minerale au avut, de asemenea, performanțe bune prin compararea și verificarea bazelor, pieselor turnate ale transmisiei și accesoriilor din diferite materiale pentru motoare mari și centrifuge. Conform analizei sunetului de impact, piesele turnate minerale pot realiza o reducere locală de 20% a nivelului presiunii acustice.
3. Proprietăți termice
Experții estimează că aproximativ 80% din abaterile mașinilor-unelte sunt cauzate de efecte termice. Întreruperile procesului, cum ar fi sursele de căldură interne sau externe, preîncălzirea, schimbarea pieselor de prelucrat etc., sunt toate cauze ale deformării termice. Pentru a putea selecta cel mai bun material, este necesar să se clarifice cerințele privind materialul. Căldura specifică ridicată și conductivitatea termică scăzută permit pieselor turnate minerale să aibă o bună inerție termică la influențele tranzitorii de temperatură (cum ar fi schimbarea pieselor de prelucrat) și la fluctuațiile temperaturii ambientale. Dacă este necesară o preîncălzire rapidă, cum ar fi un pat metalic, sau temperatura patului este interzisă, dispozitivele de încălzire sau răcire pot fi turnate direct în turnarea minerală pentru a controla temperatura. Utilizarea acestui tip de dispozitiv de compensare a temperaturii poate reduce deformarea cauzată de influența temperaturii, ceea ce ajută la îmbunătățirea preciziei la un cost rezonabil.
II. Cerințe funcționale și structurale
Integritatea este o caracteristică distinctivă care distinge piesele turnate minerale de alte materiale. Temperatura maximă de turnare pentru piesele turnate minerale este de 45°C și, împreună cu matrițe și scule de înaltă precizie, piesele și piesele turnate minerale pot fi turnate împreună.
Tehnici avansate de refabricare pot fi utilizate și pe semifabricatele turnate din minerale, rezultând o montare precisă și suprafețe de șină care nu necesită prelucrare. La fel ca alte materiale de bază, turnările minerale sunt supuse unor reguli specifice de proiectare structurală. Grosimea peretelui, accesoriile portante, inserțiile nervurilor, metodele de încărcare și descărcare sunt toate diferite într-o oarecare măsură de alte materiale și trebuie luate în considerare în avans în timpul proiectării.
III. Cerințe de cost
Deși este important să se ia în considerare din punct de vedere tehnic, eficiența costurilor își demonstrează din ce în ce mai mult importanța. Utilizarea pieselor turnate minerale permite inginerilor să economisească costuri semnificative de producție și operare. Pe lângă economiile la costurile de prelucrare, turnarea, asamblarea finală și creșterea costurilor logistice (depozitare și transport) sunt toate reduse în mod corespunzător. Având în vedere funcționalitatea la nivel înalt a pieselor turnate minerale, acestea ar trebui privite ca un proiect întreg. De fapt, este mai rezonabil să se facă o comparație de prețuri atunci când baza este instalată sau preinstalată. Costul inițial relativ ridicat este costul matrițelor și sculelor pentru turnarea minerală, dar acest cost poate fi diluat în utilizarea pe termen lung (500-1000 bucăți/matriță de oțel), iar consumul anual este de aproximativ 10-15 bucăți.
IV. Domeniul de utilizare
Ca material structural, piesele turnate minerale înlocuiesc constant materialele structurale tradiționale, iar cheia dezvoltării sale rapide constă în turnarea minerală, matrițe și structuri stabile de lipire. În prezent, piesele turnate minerale au fost utilizate pe scară largă în multe domenii ale mașinilor-unelte, cum ar fi mașinile de rectificat și prelucrarea de mare viteză. Producătorii de mașini de rectificat au fost pionieri în sectorul mașinilor-unelte, utilizând piese turnate minerale pentru paturile mașinilor. De exemplu, companii de renume mondial, precum ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude etc., au beneficiat întotdeauna de amortizarea, inerția termică și integritatea pieselor turnate minerale pentru a obține o precizie ridicată și o calitate excelentă a suprafeței în procesul de rectificare.
Având în vedere sarcinile dinamice în continuă creștere, piesele turnate minerale sunt, de asemenea, din ce în ce mai preferate de companiile lider mondial în domeniul mașinilor de șlefuit scule. Pat turnat mineral are o rigiditate excelentă și poate elimina bine forța cauzată de accelerația motorului liniar. În același timp, combinația organică dintre performanța bună de absorbție a vibrațiilor și motorul liniar poate îmbunătăți considerabil calitatea suprafeței piesei de prelucrat și durata de viață a pietrei de șlefuit.
Cât despre piesa individuală. În limita a 10000 mm lungime este ușor pentru noi.
Care este grosimea minimă a peretelui?
În general, grosimea minimă a secțiunii bazei mașinii trebuie să fie de cel puțin 60 mm. Secțiunile mai subțiri (de exemplu, cu grosimea de 10 mm) pot fi turnate cu agregate cu dimensiuni și formule fine.
Rata de contracție după turnare este de aproximativ 0,1-0,3 mm la 1000 mm. Atunci când sunt necesare piese mecanice turnate mineral, mai precise, toleranțele pot fi obținute prin rectificare CNC secundară, lepuire manuală sau alte procese de prelucrare.
Materialul nostru mineral de turnare este granitul negru natural Jinan. Majoritatea companiilor aleg granitul natural normal sau piatra normală în construcțiile de clădiri.
· Materii prime: cu particule unice de granit negru Jinan (numit și granit „JinanQing”) ca agregat, renumit în întreaga lume pentru rezistența ridicată, rigiditatea ridicată și rezistența ridicată la uzură;
· Formulă: cu rășini epoxidice armate unice și aditivi, diferite componente folosind formule diferite pentru a asigura o performanță optimă completă;
· Proprietăți mecanice: absorbția vibrațiilor este de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a fontei, proprietăți statice și dinamice bune;
· Proprietăți fizice: densitatea este de aproximativ 1/3 din cea a fontei, proprietăți de barieră termică mai mari decât metalele, nu este higroscopică, are o bună stabilitate termică;
· Proprietăți chimice: rezistență la coroziune mai mare decât metalele, prietenos cu mediul;
· Precizie dimensională: contracția liniară după turnare este de aproximativ 0,1-0,3㎜/m, precizie de formă și contraprecizie extrem de ridicată în toate planurile;
· Integritate structurală: structurile foarte complexe pot fi turnate, în timp ce utilizarea granitului natural necesită de obicei asamblare, îmbinare și lipire;
· Reacție termică lentă: reacționează la schimbările de temperatură pe termen scurt mult mai lent și mult mai puțin;
· Inserții încorporate: elementele de fixare, țevile, cablurile și camerele pot fi încorporate în structură, inserții din materiale precum metal, piatră, ceramică și plastic etc.