Beim Bau einer Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck spielt die Wahl des Sockels eine entscheidende Rolle für die Gesamtleistung der Plattform. Granit-Präzisionssockel und Gusseisensockel haben ihre eigenen Eigenschaften und unterscheiden sich deutlich in wichtigen Aspekten wie Stabilität, Genauigkeit, Haltbarkeit und Kosten.
Erstens, Stabilität: natürliche dichte und metallische Struktur
Nach Millionen von Jahren geologischer Veränderungen ist Granit durch Quarz, Feldspat und andere Mineralien eng miteinander verbunden und bildet eine sehr dichte und gleichmäßige Struktur. Äußere Störungen, wie beispielsweise starke Vibrationen durch den Betrieb großer Maschinen in der Werkshalle, können durch die Granitbasis dank ihrer komplexen Kristallstruktur effektiv blockiert und gedämpft werden. Dadurch kann die Schwingungsamplitude der Präzisions-Luftplattform mit statischem Druck um mehr als 80 % reduziert werden. Dies bildet die Grundlage für einen stabilen Betrieb der Plattform und gewährleistet reibungslose Bewegungen bei hochpräziser Verarbeitung oder Erkennung. Beispielsweise wird im Fotolithografieprozess der Chipherstellung die präzise Charakterisierung von Chipmustern gewährleistet.
Die Gusseisenbasis besteht aus einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung, und der Graphit im Inneren ist in Platten oder Kugeln verteilt. Obwohl sie eine gewisse Schwingungsdämpfungsfähigkeit besitzt, ist ihre strukturelle Gleichmäßigkeit im Vergleich zu Granit nicht gut. Bei starken und anhaltenden Vibrationen ist es für die Gusseisenbasis schwierig, die Vibrationsstörungen auf das gleiche niedrige Niveau wie bei der Granitbasis zu reduzieren. Dies kann zu geringfügigen Abweichungen in der Bewegung der Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck führen und die Präzisionsleistung der Plattform bei hochpräzisen Operationen beeinträchtigen.
Zweitens, Beibehaltung der Genauigkeit: die natürlichen Vorteile einer geringen Ausdehnung und die Herausforderung der thermischen Veränderung des Metalls
Granit ist für seinen sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten bekannt, der üblicherweise bei 5–7 × 10⁻⁶/℃ liegt. In Umgebungen mit Temperaturschwankungen verändert sich die Größe der Granit-Präzisionsbasis kaum. In der Astronomie wird die Präzisions-Hydrostat-Luftschwimmplattform zur Feinabstimmung der Teleskoplinse mit der Granitbasis kombiniert. Selbst bei erheblichen Temperaturunterschieden zwischen Tag und Nacht kann so die Positionierungsgenauigkeit der Linse im Submikrometerbereich gehalten werden. Dies hilft Astronomen, die subtile Dynamik entfernter Himmelskörper zu erfassen.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Gusseisen ist relativ hoch und liegt in der Regel bei 10–20 × 10⁻⁶/℃. Bei Temperaturänderungen verändert sich die Größe des Gusseisensockels deutlich, was leicht zu einer thermischen Verformung der Präzisions-Luftdruckplattform und damit zu einer Verschlechterung der Bewegungsgenauigkeit der Plattform führen kann. Beim Schleifen temperaturempfindlicher optischer Linsen kann die Verformung des Gusseisensockels unter Temperatureinfluss zu Abweichungen der Schleifpräzision außerhalb des zulässigen Bereichs führen und die Qualität der Linse beeinträchtigen.
Drittens, Haltbarkeit: Hohe Härte von Naturstein und Metallermüdung
Granit ist hochhart und erreicht eine Mohshärte von 6–7. Die Verschleißfestigkeit ist gut. Im Materialwissenschaftslabor wird häufig eine Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck eingesetzt. Ihre Granitbasis widersteht Reibungsverlusten langfristig effektiv. Im Vergleich zu herkömmlichen Basen verlängert sie den Wartungszyklus der Plattform um mehr als 50 %, senkt die Gerätewartungskosten und gewährleistet die Kontinuität wissenschaftlicher Forschungsarbeiten. Granit ist jedoch relativ spröde und birgt bei versehentlichem Aufprall Bruchgefahr.
Die Gusseisenbasis weist eine gewisse Zähigkeit auf und bricht bei einer bestimmten Aufprallkraft nicht so leicht. Bei der hochfrequenten Hin- und Herbewegung einer Präzisions-Luftdruck-Schwingplattform über einen längeren Zeitraum neigt das Gusseisen jedoch zu Ermüdungsschäden, was zu Veränderungen der inneren Struktur führt und die Bewegungsgenauigkeit und Stabilität der Plattform beeinträchtigt. Gleichzeitig neigt Gusseisen in feuchter Umgebung zu Rost und Korrosion, was seine Haltbarkeit verringert. Im Gegensatz dazu ist die Korrosionsbeständigkeit einer Granitbasis besser.
Viertens, Herstellungskosten und Verarbeitungsschwierigkeiten: Herausforderungen beim Abbau und der Verarbeitung von Naturstein sowie Schwellen beim Metallgussverfahren
Der Abbau und Transport von Granitrohstoffen ist komplex, und die Verarbeitung erfordert sehr hochwertige Ausrüstung und Technologie. Aufgrund der hohen Härte und Sprödigkeit neigen Schneiden, Schleifen, Polieren und andere Prozesse zu Einbrüchen, Rissen und hohen Ausschussraten, was zu hohen Herstellungskosten führt.
Der Gusseisensockel wird mit einem ausgereiften Gussverfahren, einer breiten Rohstoffbasis und relativ geringen Kosten hergestellt. Durch die Formgebung ist eine Massenproduktion mit hoher Produktionseffizienz möglich. Um jedoch die gleiche hohe Präzision und Stabilität wie beim Granitsockel zu erreichen, sind die Anforderungen an den Gussprozess und die Nachbearbeitung äußerst streng. Dies erfordert Präzisionsbearbeitung und Alterungsbehandlung usw., was die Kosten deutlich erhöht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Präzisionsbasis aus Granit in den Anwendungsszenarien von Präzisions-Luftschwimmplattformen mit statischem Druck, die hohe Präzision, Stabilität und Verschleißfestigkeit erfordern, erhebliche Vorteile bietet. Die Basis aus Gusseisen bietet gewisse Vorteile hinsichtlich der Kosten und der Robustheit und eignet sich für Situationen, in denen die Genauigkeitsanforderungen relativ gering sind, ein Kosteneffektivitätsstreben besteht und die Vibrations- und Temperaturumgebung relativ stabil ist.
Beitragszeit: 09.04.2025