În primul rând, avantajele bazei de granit
Rigiditate ridicată și deformare termică redusă
Densitatea granitului este mare (aproximativ 2,6-2,8 g/cm³), iar modulul lui Young poate ajunge la 50-100 GPa, depășind cu mult modulul materialelor metalice obișnuite. Această rigiditate ridicată poate inhiba eficient vibrațiile externe și deformarea sub sarcină și poate asigura planeitatea ghidajului plutitorului de aer. În același timp, coeficientul de dilatare liniară al granitului este foarte scăzut (aproximativ 5×10⁻⁶/℃), fiind doar 1/3 din aliajul de aluminiu, aproape fără deformare termică în mediul cu fluctuații de temperatură, fiind potrivit în special pentru laboratoare cu temperatură constantă sau scene industriale cu diferențe mari de temperatură între zi și noapte.
Performanță excelentă de amortizare
Structura policristalină a granitului îi conferă caracteristici naturale de amortizare, iar timpul de atenuare a vibrațiilor este de 3-5 ori mai rapid decât cel al oțelului. În procesul de prelucrare de precizie, acesta poate absorbi eficient vibrațiile de înaltă frecvență, cum ar fi pornirea și oprirea motorului, tăierea sculelor, și poate evita influența rezonanței asupra preciziei de poziționare a platformei mobile (valoare tipică de până la ±0,1 μm).
Stabilitate dimensională pe termen lung
După sute de milioane de ani de procese geologice care au format granitul, tensiunea sa internă a fost complet eliberată, spre deosebire de materialele metalice, din cauza tensiunii reziduale cauzate de deformarea lentă. Datele experimentale arată că modificarea dimensiunii bazei de granit este mai mică de 1 μm/m pe parcursul unei perioade de 10 ani, ceea ce este semnificativ mai bine decât cea a structurilor din fontă sau oțel sudat.
Rezistent la coroziune și fără întreținere
Granitul are o toleranță puternică la acizi și alcali, ulei, umiditate și alți factori de mediu, nefiind nevoie să se acopere stratul antirugină la fel de des ca și baza metalică. După șlefuire și lustruire, rugozitatea suprafeței poate ajunge la Ra 0,2 μm sau mai puțin, putând fi utilizată direct ca suprafață de sprijin a șinei de ghidare cu plutitor de aer pentru a reduce erorile de asamblare.
În al doilea rând, limitele bazei de granit
Dificultăți de procesare și probleme de cost
Granitul are o duritate Mohs de 6-7, necesitând utilizarea sculelor diamantate pentru șlefuirea de precizie, eficiența de prelucrare fiind de doar 1/5 din cea a materialelor metalice. Structura complexă a canelurii în coadă de rândunică, găurile filetate și alte caracteristici ale acestuia au un cost de prelucrare ridicat, iar ciclul de prelucrare este lung (de exemplu, prelucrarea unei platforme de 2m × 1m durează mai mult de 200 de ore), rezultând un cost total cu 30%-50% mai mare decât cel al platformei din aliaj de aluminiu.
Riscul de fractură fragilă
Deși rezistența la compresiune poate ajunge la 200-300 MPa, rezistența la tracțiune a granitului este doar 1/10 din aceasta. Fractura fragilă este ușor de produs sub sarcini de impact extreme, iar deteriorarea este dificil de reparat. Este necesar să se evite concentrarea tensiunilor prin proiectarea structurală, cum ar fi utilizarea tranzițiilor la colțuri rotunjite, creșterea numărului de puncte de sprijin etc.
Greutatea aduce limitări ale sistemului
Densitatea granitului este de 2,5 ori mai mare decât cea a aliajului de aluminiu, ceea ce duce la o creștere substanțială a greutății totale a platformei. Acest lucru impune o capacitate portantă mai mare a structurii de susținere, iar performanța dinamică poate fi afectată de probleme de inerție în scenariile care necesită mișcare de mare viteză (cum ar fi masa de litografie pentru plachete).
Anizotropia materialului
Distribuția particulelor minerale ale granitului natural este direcțională, iar duritatea și coeficientul de dilatare termică în diferite poziții sunt ușor diferite (aproximativ ±5%). Acest lucru poate introduce erori nelimbabile pentru platformele de ultra-precizie (cum ar fi poziționarea la nanoscală), care trebuie îmbunătățite printr-o selecție strictă a materialelor și un tratament de omogenizare (cum ar fi calcinarea la temperatură înaltă).
Fiind componentă principală a echipamentelor industriale de înaltă precizie, platforma plutitoare cu presiune statică de precizie este utilizată pe scară largă în fabricarea semiconductorilor, procesarea optică, măsurarea de precizie și alte domenii. Alegerea materialului de bază afectează direct stabilitatea, precizia și durata de viață a platformei. Granitul (granitul natural), cu proprietățile sale fizice unice, a devenit un material popular pentru astfel de baze de platforme în ultimii ani.
Data publicării: 09 aprilie 2025