Beim Bau einer Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck spielt die Wahl der Basis eine entscheidende Rolle für die Gesamtleistung der Plattform. Granit-Präzisionsbasen und Gusseisenbasen haben ihre eigenen Eigenschaften und es gibt offensichtliche Unterschiede in wichtigen Dimensionen wie Stabilität, Genauigkeit, Wartung, 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, kann die Granitbasis dank ihrer komplexen Kristallstruktur wirksam blockieren und dämpfen. Dadurch kann die Vibrationsamplitude der Präzisions-Luftplattform mit statischem Druck um mehr als 80 % reduziert werden. Dies bildet einen stabilen Grundstein für den 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 Schwingungen ist es für die Gusseisenbasis schwierig, die Schwingungsstörungen auf das gleiche niedrige Niveau wie bei der Granitbasis zu reduzieren. Dies kann zu kleinen Abweichungen in der Bewegung der Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck führen und die Präzisionsleistung der Plattform bei Ultrapräzisionsoperationen 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 ändert sich die Größe der Granit-Präzisionsbasis nur geringfügig. 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 sichergestellt werden, dass die Positionierungsgenauigkeit der Linse im Submikrometerbereich bleibt. Dies hilft Astronomen, die subtile Dynamik entfernter Himmelskörper einzufangen.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Gusseisen ist relativ hoch und beträgt in der Regel 10–20 × 10⁻⁶/℃. Bei Temperaturänderungen verändert sich die Größe des Gusseisensockels deutlich, was leicht zu einer thermischen Verformung der Präzisions-Luftdruckplattform führen kann, was wiederum deren Bewegungsgenauigkeit beeinträchtigt. Beim Schleifen temperaturempfindlicher optischer Linsen kann die Verformung des Gusseisensockels unter Temperatureinfluss zu Abweichungen der Schleifpräzision über den zulässigen Bereich hinaus 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. In Materialwissenschaftslaboren wird häufig eine Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck verwendet. Ihre Granitbasis widersteht Reibungsverlusten langfristig und ist im Vergleich zu herkömmlichen Basen wirksam. Dadurch verlängert sich der Wartungszyklus der Plattform um mehr als 50 %, die Wartungskosten der Geräte werden gesenkt und die Kontinuität wissenschaftlicher Forschungsarbeiten wird gewährleistet. Granit ist jedoch relativ spröde und birgt bei versehentlichen Stößen die Gefahr eines Bruchs.
Der Gusseisensockel 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 Gusseisen jedoch zu Ermüdungsschäden, die zu Veränderungen der inneren Struktur führen und die Bewegungsgenauigkeit und Stabilität der Plattform beeinträchtigen. Gleichzeitig neigt Gusseisen in feuchter Umgebung zu Rost und Korrosion, was seine Haltbarkeit verringert. Im Gegensatz dazu ist ein Granitsockel korrosionsbeständiger.
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 seiner 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 in einem ausgereiften Gussverfahren, mit einer breiten Rohstoffauswahl 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. Sie erfordern Präzisionsbearbeitung und Alterungsbehandlung usw., was die Kosten ebenfalls 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 Kosten und 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