1. Остаточное напряжение и долговременная стабильность размеров.
Будь то чугун или сталь, металлические основания создают огромные внутренние напряжения при литье и обработке во время литья, сварки и ковки. Даже после обработки старением отжигом не все внутренние напряжения могут быть сняты. После ввода в эксплуатацию остаточное напряжение с течением времени медленно снимается под действием температурных циклов и постоянной нагрузки, вызывая деформацию ползучести, коробление стенда и наклон эталона, а также постепенное ухудшение точности, что требует регулярной повторной калибровки и повторного нивелирования. Этот дефект еще более усиливается для металлических оснований больших размеров; у некоторых изделий после 2-3 лет эксплуатации наблюдаются явные отклонения от плоскостности.
Гранит полностью освободился от своего первоначального напряжения в результате геологического уплотнения в течение сотен миллионов лет. В UNPARALLELED используются специальные заготовки из черного гранита высокой плотности, обработанные многоступенчатым естественным старением для дальнейшего устранения вторичного напряжения. Готовые гранитные основания почти не страдают от ползучести под напряжением и сохраняют стабильную геометрическую форму при длительной нагрузке с чрезвычайно низким годовым смещением плоскостности. Частая повторная калибровка эталонов не требуется, что делает их идеальными для сверхточного оборудования, работающего круглосуточно и без выходных. Обратите внимание, что гранит хрупкий и склонен к растрескиванию при сильных ударах, поэтому на этапе проектирования следует учитывать защиту кромок.
2. Тепловые характеристики при повышении температуры оборудования и колебаниях окружающей среды.
Тепло, выделяемое непрерывно работающими двигателями и модулями движения, вместе с изменениями температуры окружающей среды приводит к тепловому расширению и сжатию монтажных оснований. Металлы имеют относительно высокие коэффициенты теплового расширения. Небольшое изменение температуры приведет к заметной деформации, смещению ориентиров направляющих и оптических модулей и ухудшению четкости изображения и повторяемости контроля. Чугунные основания также обладают термическим гистерезисом: асинхронной деформацией при повышении и понижении температуры, что неблагоприятно для высокоточной оптической аппаратуры.
НЕПРЕВЗОЙДЕННЫЕ гранитные основания имеют гораздо меньший коэффициент теплового расширения, чем обычный чугун и сталь, в сочетании с большой тепловой инерцией. Незначительное локальное выделение тепла и колебания температуры в цехе вызывают незначительную деформацию с незначительной локальной дифференциальной короблением. Преимущество его термостабильности особенно заметно в чистых помещениях, где производятся полупроводники, и в метрологических лабораториях, где требуется точность нанометрового уровня. Тем не менее, гранит имеет низкую теплопроводность; конструкции для отвода тепла должны быть зарезервированы там, где существуют устойчивые интенсивные локальные источники тепла.
3. Демпфирование вибраций: основное отличие для динамических условий работы
Вибрация, вызванная высокоскоростным запуском и остановкой платформы, срабатыванием цилиндра и внешними помехами в цехе, представляет собой основной источник помех для прецизионного оборудования. Демпфирующая способность отражает способность основания поглощать вибрацию и сокращать время стабилизации колебаний. Металлические основания обеспечивают плохую амортизацию. Энергию вибрации трудно рассеять, что приводит к затяжной остаточной вибрации. Для затухания вибрации после завершения движения требуется длительное время ожидания, что снижает производительность оборудования. Резонанс может даже усилить шум и ошибку позиционирования при высокоскоростном возвратно-поступательном движении.
Границы зерен гранита быстро рассеивают энергию вибрации с гораздо более высоким коэффициентом демпфирования, чем чугун. Высокочастотная микровибрация может эффективно поглощаться, сокращая время затухания колебаний. Удовлетворительные динамические характеристики могут быть достигнуты без сложных дополнительных виброизоляционных конструкций. Гранитные основания эффективно подавляют дрожание данных, вызванное вибрацией, и повышают эффективность производства при высокоскоростном сканирующем контроле, лазерной обработке и подвижных платформах с воздушными подшипниками.
4. Устойчивость к воздействию окружающей среды, магнетизм и совместимость с чистыми помещениями.
Металлические основания подвержены коррозии. Даже при наличии антикоррозионного покрытия подложки будут подвергаться коррозии, когда покрытие изнашивается во влажной среде или в слегка агрессивном газе. Обломки ржавчины и металлические частицы загрязняют рабочие поверхности и создают серьезную угрозу для проверки полупроводниковых пластин и оптического оборудования. Кроме того, чугун и сталь ферромагнитны и могут создавать помехи для датчиков, электронных лучей и обнаружения слабых сигналов. Для многих сценариев прецизионного контроля требуется дополнительная обработка размагничиванием, что увеличивает стоимость проектирования.
Гранит не ржавеет, немагнитен и устойчив к слабой кислотной и щелочной коррозии, не содержит загрязнений металлическими частицами и хорошо соответствует требованиям чистых помещений. Тщательно отполированные гранитные основания НЕПАРАЛЛЕЛЬНЫХ имеют плотные и гладкие рабочие поверхности, которые практически не задерживают микрочастицы, что упрощает очистку и уход, что соответствует требованиям чистого производства полупроводниковой и оптической промышленности. Напротив, металлические основы поддерживают прямую сварку и нарезание резьбы, обеспечивая более высокую гибкость структурных модификаций.
5. Различия в обработке, сборке и структурной реализации.
Металлические основания позволяют осуществлять комплексное литье сложных полостей и ребер жесткости. Сварка, открытие отверстий, нарезание резьбы и последующая модификация удобны благодаря низкой стоимости итерации прототипирования. Однако металлам сложно добиться сверхвысокой плоскостности путем шлифования, а верхний предел микроплоскостности поверхности уступает граниту.
В гранитных основаниях используется интегрированная формовка заготовок для получения базовых поверхностей с высокой плоскостностью, а поверхности воздушных подшипников можно напрямую шлифовать. Сложные полости специальной формы трудно реализовать; отверстия и резьба выполнены с помощью предварительно заделанных стальных гильз. UNPARALLELED способен выполнять комплексную обработку гранита больших размеров. Отверстия, зенковки и заделка резьбовых втулок по индивидуальному заказу могут быть выполнены в соответствии с чертежами заказчика для удовлетворения требований сборки. Металлические основания более экономичны для прототипов, которые часто пересматриваются; гранитные основания приносят более высокие долгосрочные выгоды для высокопроизводительного прецизионного оборудования массового производства.
6. Комплексная оценка стоимости полного жизненного цикла
С точки зрения закупочной цены за единицу металлические основы одинаковой спецификации обычно стоят дешевле. Однако металлические основания требуют частой калибровки и последующего обслуживания. Простой оборудования для калибровки приводит к производственным потерям. Некоторые базы даже требуют полной замены, когда точность выходит за пределы порогового значения, что приводит к увеличению общих затрат на полный жизненный цикл.
Гранитные основания требуют более высоких первоначальных инвестиций, но при этом отличаются превосходной стабильностью размеров, низкими затратами на техническое обслуживание, значительно увеличенным интервалом калибровки и длительным сроком службы. Для экспортируемого высококачественного оборудования массового производства они сокращают частоту технического обслуживания на месте для зарубежных клиентов и сокращают послепродажные расходы. UNPARALLELED имеет сертификаты ISO9001, ISO14001, ISO45001, CE и другие полные сертификаты, а также более ста патентов и товарных знаков. Отчеты о свойствах материалов и отслеживаемые документы проверки доступны для аудита зарубежных клиентов, а индивидуальные базы могут быть доставлены в течение 2 недель.
7. Рекомендации по выбору материалов
Отдавайте приоритет металлическим основам: оборудованию общей точности, прототипам с частыми изменениями, проектам, требующим массивных сложных полостей и сварочных конструкций, сценариям с тяжелыми воздействиями и тяжелыми нагрузками, а также проектам с ограниченным бюджетом и высокой устойчивостью к долгосрочному дрейфу точности.
Отдавайте приоритет гранитным основаниям: контролю полупроводников, оптической метрологии, лазерной микрообработке, метрологическим приборам, воздушным несущим платформам, оборудованию массового производства со строгими требованиями к точности повторного позиционирования, долгосрочной стабильности и чистоте.
Заключение
Ни гранитные, ни металлические основания не являются универсальными. Выбор материала должен соответствовать классу точности оборудования, условиям эксплуатации и планированию жизненного цикла. Металлические основы отличаются гибкостью обработки и удобством модификации; Гранитные основания обладают выдающимися преимуществами, включая ползучесть при низких напряжениях, низкое тепловое расширение, высокое гашение вибраций, немагнитность и коррозионную стойкость, обеспечивая лучшие комплексные характеристики для сверхточного оборудования в динамических условиях.
UNPARALLELED Group поставляет полный спектр прецизионных гранитных базовых компонентов по индивидуальному заказу, а также минеральное литье, компоненты UHPC, компоненты из углеродного волокна и другие сверхточные эталонные решения. Мы предоставляем рекомендации по выбору материалов в соответствии с условиями работы оборудования заказчика и поставляем квалифицированные эталонные носители для мировых производителей прецизионного оборудования.