Erstens die Vorteile der Granitbasis
Hohe Steifigkeit und geringe thermische Verformung
Granit hat eine hohe Dichte (ca. 2,6–2,8 g/cm³) und einen Elastizitätsmodul von 50–100 GPa, der den von herkömmlichen Metallen deutlich übersteigt. Diese hohe Steifigkeit verhindert wirksam externe Vibrationen und Lastverformungen und gewährleistet die Ebenheit der Luftführung. Gleichzeitig ist der lineare Ausdehnungskoeffizient von Granit sehr niedrig (ca. 5 × 10⁻⁶/℃) und beträgt nur 1/3 des Werts von Aluminiumlegierungen. Bei Temperaturschwankungen verformt sich Granit nahezu nicht. Daher eignet er sich besonders für Labore mit konstanter Temperatur oder Industrieumgebungen mit großen Temperaturunterschieden zwischen Tag und Nacht.
Hervorragende Dämpfungsleistung
Die polykristalline Struktur von Granit verleiht ihm natürliche Dämpfungseigenschaften und die Schwingungsdämpfungszeit ist 3-5 mal schneller als die von Stahl. Bei der Präzisionsbearbeitung kann es hochfrequente Vibrationen wie Motorstart und -stopp sowie Werkzeugschneiden effektiv absorbieren und den Einfluss von Resonanz auf die Positioniergenauigkeit der beweglichen Plattform vermeiden (typischer Wert bis zu ±0,1 μm).
Langfristige Dimensionsstabilität
Nachdem Granit über Hunderte von Millionen Jahren durch geologische Prozesse geformt wurde, ist seine innere Spannung vollständig abgebaut, anders als bei metallischen Werkstoffen, die durch langsame Verformung aufgrund von Restspannungen entstehen. Die experimentellen Daten zeigen, dass die Größenänderung der Granitbasis innerhalb von 10 Jahren weniger als 1 μm/m beträgt, was deutlich besser ist als bei Gusseisen- oder geschweißten Stahlkonstruktionen.
Korrosionsbeständig und wartungsfrei
Granit ist gegenüber Säuren und Laugen, Öl, Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen sehr widerstandsfähig. Es ist nicht erforderlich, die Rostschutzschicht so regelmäßig aufzutragen wie die Metallbasis. Nach dem Schleifen und Polieren kann die Oberflächenrauheit Ra 0,2 μm oder weniger erreichen, was direkt als Lagerfläche der Luftführungsschiene verwendet werden kann, um Montagefehler zu reduzieren.
Zweitens die Einschränkungen der Granitbasis
Verarbeitungsschwierigkeiten und Kostenproblem
Granit hat eine Mohshärte von 6–7 und erfordert den Einsatz von Diamantwerkzeugen zum Präzisionsschleifen. Die Bearbeitungseffizienz beträgt nur 1/5 der von Metallmaterialien. Die komplexe Struktur der Schwalbenschwanznut, Gewindelöcher und anderer Merkmale führt zu hohen Bearbeitungskosten und einem langen Bearbeitungszyklus (beispielsweise dauert die Bearbeitung einer 2 m × 1 m großen Plattform mehr als 200 Stunden), was zu 30–50 % höheren Gesamtkosten als bei einer Plattform aus Aluminiumlegierung führt.
Sprödbruchrisiko
Obwohl die Druckfestigkeit von Granit 200–300 MPa erreichen kann, beträgt die Zugfestigkeit nur ein Zehntel davon. Unter extremer Stoßbelastung kann es leicht zu Sprödbrüchen kommen, und die Schäden sind schwer zu reparieren. Spannungskonzentrationen müssen durch konstruktive Maßnahmen vermieden werden, z. B. durch abgerundete Eckübergänge oder die Erhöhung der Anzahl der Stützpunkte usw.
Gewicht bringt Systembeschränkungen mit sich
Die Dichte von Granit ist 2,5-mal so hoch wie die von Aluminiumlegierungen, was zu einer erheblichen Erhöhung des Gesamtgewichts der Plattform führt. Dies stellt höhere Anforderungen an die Tragfähigkeit der Trägerstruktur, und die dynamische Leistung kann in Szenarien, die Hochgeschwindigkeitsbewegungen erfordern (wie z. B. dem Lithografie-Wafertisch), durch Trägheitsprobleme beeinträchtigt werden.
Materialanisotropie
Die Mineralpartikelverteilung von natürlichem Granit ist gerichtet, und die Härte und der Wärmeausdehnungskoeffizient verschiedener Positionen unterscheiden sich geringfügig (ca. ± 5 %). Dies kann bei hochpräzisen Plattformen (wie der Positionierung im Nanomaßstab) zu nicht zu vernachlässigenden Fehlern führen, die durch eine strenge Materialauswahl und Homogenisierungsbehandlung (wie Hochtemperaturkalzinierung) verbessert werden müssen.
Als Kernkomponente hochpräziser Industrieanlagen werden Präzisions-Luftschwimmplattformen mit statischem Druck häufig in der Halbleiterfertigung, der optischen Verarbeitung, der Präzisionsmessung und anderen Bereichen eingesetzt. Die Wahl des Basismaterials wirkt sich direkt auf die Stabilität, Genauigkeit und Lebensdauer der Plattform aus. Granit (natürlicher Granit) hat sich in den letzten Jahren aufgrund seiner einzigartigen physikalischen Eigenschaften zu einem beliebten Material für solche Plattformbasen entwickelt.
Beitragszeit: 09.04.2025