O granito epoxi, tamén coñecido como granito sintético, é unha mestura de epoxi e granito que se usa habitualmente como material alternativo para as bases das máquinas-ferramenta. O granito epoxi úsase en lugar do ferro fundido e o aceiro para unha mellor amortiguación das vibracións, unha maior vida útil das ferramentas e un menor custo de montaxe.
Base de máquinas-ferramenta
As máquinas-ferramenta e outras máquinas de alta precisión dependen dunha alta rixidez, estabilidade a longo prazo e excelentes características de amortecemento do material base para o seu rendemento estático e dinámico. Os materiais máis empregados para estas estruturas son o ferro fundido, as fabricacións de aceiro soldado e o granito natural. Debido á falta de estabilidade a longo prazo e ás moi malas propiedades de amortecemento, as estruturas fabricadas en aceiro raramente se empregan onde se require unha alta precisión. O ferro fundido de boa calidade que está aliviado de tensións e recocido dará á estrutura estabilidade dimensional e pódese fundir en formas complexas, pero necesita un proceso de mecanizado caro para formar superficies de precisión despois da fundición.
O granito natural de boa calidade é cada vez máis difícil de atopar, pero ten unha maior capacidade de amortiguación que o ferro fundido. De novo, do mesmo xeito que co ferro fundido, a mecanización do granito natural require moita man de obra e é cara.
As pezas fundidas de granito de precisión prodúcense mesturando agregados de granito (que son triturados, lavados e secados) cun sistema de resina epoxi a temperatura ambiente (é dicir, proceso de curado en frío). Tamén se pode usar recheo de agregados de cuarzo na composición. A compactación vibratoria durante o proceso de moldeo compacta firmemente os agregados.
Os insertos roscados, as placas de aceiro e os tubos de refrixeración pódense incorporar durante o proceso de fundición. Para lograr un grao aínda maior de versatilidade, os carrís lineais, as guías rectificadas e os soportes de motor pódense replicar ou incorporar con cementación, eliminando así a necesidade de calquera mecanizado posterior á fundición. O acabado superficial da peza fundida é tan bo como o da superficie do molde.
Vantaxes e desvantaxes
As vantaxes inclúen:
■ Amortiguación de vibracións.
■ Flexibilidade: pódense integrar na base de polímero vías lineares personalizadas, depósitos de fluído hidráulico, insercións roscadas, fluído de corte e tubaxes.
■ A inclusión de insercións etc. permite reducir considerablemente o mecanizado da peza fundida acabada.
■ O tempo de montaxe redúcese ao incorporar varios compoñentes nunha soa peza fundida.
■ Non require un grosor de parede uniforme, o que permite unha maior flexibilidade de deseño da base.
■ Resistencia química á maioría dos solventes, ácidos, álcalis e fluídos de corte máis habituais.
■ Non require pintura.
■O material composto ten unha densidade aproximadamente igual á do aluminio (pero as pezas son máis grosas para conseguir unha resistencia equivalente).
■ O proceso de fundición de formigón polímero composto usa moita menos enerxía que as fundicións metálicas. As resinas de polímero fundidas usan moi pouca enerxía para producirse e o proceso de fundición realízase a temperatura ambiente.
O granito epoxi ten un factor de amortiguación interno ata dez veces mellor que o ferro fundido, ata tres veces mellor que o granito natural e ata trinta veces mellor que a estrutura fabricada con aceiro. Non se ve afectado polos refrixerantes, ten unha excelente estabilidade a longo prazo, unha mellor estabilidade térmica, unha alta rixidez torsional e dinámica, unha excelente absorción de ruído e tensións internas insignificantes.
As desvantaxes inclúen baixa resistencia en seccións delgadas (menos de 25 mm), baixa resistencia á tracción e baixa resistencia aos impactos.
Unha introdución aos marcos de fundición mineral
A fundición mineral é un dos materiais de construción modernos máis eficientes. Os fabricantes de máquinas de precisión estiveron entre os pioneiros no uso da fundición mineral. Hoxe en día, o seu uso con respecto a fresadoras CNC, furadoras, amoladoras e máquinas de descarga eléctrica está en auxe, e as vantaxes non se limitan ás máquinas de alta velocidade.
A fundición mineral, tamén coñecida como granito epoxi, está composta por recheos minerais como grava, area de cuarzo, fariña glacial e aglutinantes. O material mestúrase segundo unhas especificacións precisas e vértese en frío nos moldes. Unha base sólida é a base do éxito!
As máquinas-ferramenta de última xeración deben funcionar cada vez máis rápido e proporcionar máis precisión ca nunca. Non obstante, as altas velocidades de desprazamento e o mecanizado pesado producen vibracións non desexadas no bastidor da máquina. Estas vibracións terán efectos negativos na superficie da peza e acurtan a vida útil da ferramenta. Os bastidores de fundición mineral reducen as vibracións rapidamente, unhas 6 veces máis rápido que os bastidores de ferro fundido e 10 veces máis rápido que os bastidores de aceiro.
As máquinas ferramenta con bancadas de fundición mineral, como as fresadoras e as rectificadoras, son significativamente máis precisas e conseguen unha mellor calidade superficial. Ademais, o desgaste das ferramentas redúcese significativamente e alonga a vida útil.
A estrutura de fundición mineral composta (granito epoxi) ofrece varias vantaxes:
- Conformación e resistencia: O proceso de fundición mineral proporciona un grao excepcional de liberdade con respecto á forma dos compoñentes. As características específicas do material e do proceso dan como resultado unha resistencia comparativamente alta e un peso significativamente menor.
- Integración da infraestrutura: o proceso de fundición mineral permite a integración sinxela da estrutura e compoñentes adicionais como guías, insercións roscadas e conexións para servizos, durante o proceso de fundición real.
- A fabricación de estruturas de máquinas complexas: o que sería inconcebible cos procesos convencionais faise posible coa fundición mineral: varios compoñentes pódense ensamblar para formar estruturas complexas mediante unións pegadas.
- Precisión dimensional económica: En moitos casos, os compoñentes de fundición mineral móldense ás dimensións finais porque practicamente non se produce contracción durante o endurecemento. Con isto, pódense eliminar outros procesos de acabado caros.
- Precisión: Mediante operacións adicionais de rectificado, conformado ou fresado conséguense superficies de referencia ou de apoio de alta precisión. Como resultado disto, pódense implementar moitos conceptos de máquinas de forma elegante e eficiente.
- Boa estabilidade térmica: a fundición mineral reacciona moi lentamente aos cambios de temperatura porque a condutividade térmica é significativamente menor que a dos materiais metálicos. Por este motivo, os cambios de temperatura a curto prazo inflúen significativamente menos na precisión dimensional da máquina-ferramenta. Unha mellor estabilidade térmica da bancada da máquina significa que a xeometría xeral da máquina se mantén mellor e, como resultado, os erros xeométricos minimízanse.
- Sen corrosión: os compoñentes de fundición mineral son resistentes a aceites, refrixerantes e outros líquidos agresivos.
- Maior amortiguación de vibracións para unha maior vida útil das ferramentas: a nosa fundición mineral consegue valores de amortiguación de vibracións ata 10 veces mellores que o aceiro ou o ferro fundido. Grazas a estas características, obtense unha estabilidade dinámica extremadamente alta da estrutura da máquina. Os beneficios que isto supón para os construtores e usuarios de máquinas-ferramenta son claros: mellor calidade do acabado superficial dos compoñentes mecanizados ou rectificados e unha maior vida útil das ferramentas, o que supón uns custos de ferramentas máis baixos.
- Medio ambiente: Redúcese o impacto ambiental durante a fabricación.
Marco de fundición mineral vs. marco de ferro fundido
Vexa a continuación as vantaxes da nosa nova fundición mineral fronte á estrutura de ferro fundido utilizada anteriormente:
| Fundición mineral (granito epóxico) | Ferro fundido | |
| Amortiguación | Alto | Baixo |
| Rendemento térmico | Baixa condutividade térmica e calor de alta especificación capacidade | Alta condutividade térmica e capacidade calorífica de baixa especificación |
| Pezas integradas | Deseño ilimitado e Molde dunha soa peza e conexión sen fisuras | Mecanizado necesario |
| Resistencia á corrosión | Extra alto | Baixo |
| Ambiental Amabilidade | Baixo consumo de enerxía | Alto consumo de enerxía |
Conclusión
A fundición mineral é ideal para as estruturas de bastidor das nosas máquinas CNC. Ofrece claras vantaxes tecnolóxicas, económicas e ambientais. A tecnoloxía de fundición mineral proporciona unha excelente amortiguación de vibracións, unha alta resistencia química e importantes vantaxes térmicas (dilatación térmica similar á do aceiro). Os elementos de conexión, os cables, os sensores e os sistemas de medición pódense verter no conxunto.
Cales son os beneficios do centro de mecanizado de leito de granito de fundición mineral?
As pezas de fundición minerais (granito artificial ou formigón de resina) levan máis de 30 anos sendo amplamente aceptadas na industria das máquinas-ferramenta como material estrutural.
Segundo as estatísticas, en Europa, unha de cada dez máquinas-ferramenta emprega pezas fundidas minerais como base. Non obstante, o uso de experiencia inadecuada, información incompleta ou incorrecta pode levar a sospeitas e prexuízos contra as pezas fundidas minerais. Polo tanto, ao fabricar novos equipos, é necesario analizar as vantaxes e desvantaxes das pezas fundidas minerais e comparalas con outros materiais.
A base da maquinaria de construción divídese xeralmente en ferro fundido, fundición mineral (formigón polimérico e/ou de resina reactiva), aceiro/estrutura soldada (con/sen lechada) e pedra natural (como o granito). Cada material ten as súas propias características e non existe un material estrutural perfecto. Só examinando as vantaxes e desvantaxes do material segundo os requisitos estruturais específicos, pódese seleccionar o material estrutural ideal.
As dúas funcións importantes dos materiais estruturais (garantir a xeometría, a posición e a absorción de enerxía dos compoñentes) propoñen, respectivamente, requisitos de rendemento (rendemento estático, dinámico e térmico), requisitos funcionais/estruturais (precisión, peso, grosor da parede, facilidade de colocación dos carrís guía) para a instalación de materiais, sistema de circulación de medios, loxística) e requisitos de custo (prezo, cantidade, dispoñibilidade, características do sistema).
I. Requisitos de rendemento para materiais estruturais
1. Características estáticas
O criterio para medir as propiedades estáticas dunha base adoita ser a rixidez do material (deformación mínima baixo carga, en lugar dunha alta resistencia). Para a deformación elástica estática, as pezas fundidas minerais poden considerarse como materiais isotrópicos homoxéneos que obedecen a lei de Hooke.
A densidade e o módulo elástico das pezas fundidas minerais son respectivamente 1/3 dos do ferro fundido. Dado que as pezas fundidas minerais e os ferros fundidos teñen a mesma rixidez específica, baixo o mesmo peso, a rixidez das pezas fundidas de ferro e as pezas fundidas minerais é a mesma sen considerar a influencia da forma. En moitos casos, o grosor da parede de deseño das pezas fundidas minerais adoita ser 3 veces maior que o das pezas fundidas de ferro, e este deseño non causará ningún problema en termos de propiedades mecánicas do produto ou da peza fundida. As pezas fundidas minerais son axeitadas para traballar en ambientes estáticos que soportan presión (por exemplo, leitos, soportes, columnas) e non son axeitadas como marcos de parede fina e/ou pequenos (por exemplo, mesas, palés, cambiadores de ferramentas, carros, soportes de fusos). O peso das pezas estruturais adoita estar limitado polo equipo dos fabricantes de pezas fundidas minerais, e os produtos de pezas fundidas minerais de máis de 15 toneladas son xeralmente raros.
2. Características dinámicas
Canto maior sexa a velocidade de rotación e/ou a aceleración do eixe, máis importante será o rendemento dinámico da máquina. O posicionamento rápido, a substitución rápida das ferramentas e o avance de alta velocidade reforzan continuamente a resonancia mecánica e a excitación dinámica das pezas estruturais da máquina. Ademais do deseño dimensional do compoñente, a deflexión, a distribución de masa e a rixidez dinámica do compoñente vense moi afectadas polas propiedades de amortiguación do material.
O uso de pezas fundidas minerais ofrece unha boa solución a estes problemas. Debido a que absorbe as vibracións 10 veces mellor que o ferro fundido tradicional, pode reducir considerablemente a amplitude e a frecuencia natural.
En operacións de mecanizado como o mecanizado, pode aportar maior precisión, mellor calidade superficial e unha maior vida útil das ferramentas. Ao mesmo tempo, en termos de impacto acústico, as pezas fundidas minerais tamén tiveron un bo rendemento mediante a comparación e verificación das bases, as pezas fundidas de transmisión e os accesorios de diferentes materiais para motores grandes e centrífugas. Segundo a análise do son de impacto, a peza fundida mineral pode lograr unha redución local do 20 % no nivel de presión acústica.
3. Propiedades térmicas
Os expertos estiman que arredor do 80 % das desviacións das máquinas-ferramenta son causadas por efectos térmicos. As interrupcións do proceso, como fontes de calor internas ou externas, prequecemento, cambio de pezas, etc., son causas de deformación térmica. Para poder seleccionar o mellor material, é necesario aclarar os requisitos do material. A alta calor específica e a baixa condutividade térmica permiten que as pezas fundidas minerais teñan unha boa inercia térmica ante as influencias transitorias da temperatura (como o cambio de pezas) e as flutuacións da temperatura ambiente. Se se require un prequecemento rápido, como nun leito metálico, ou se a temperatura do leito está prohibida, pódense incorporar directamente dispositivos de quecemento ou arrefriamento na peza fundida mineral para controlar a temperatura. O uso deste tipo de dispositivo de compensación de temperatura pode reducir a deformación causada pola influencia da temperatura, o que axuda a mellorar a precisión a un custo razoable.
II. Requisitos funcionais e estruturais
A integridade é unha característica distintiva que distingue as pezas fundidas minerais doutros materiais. A temperatura máxima de fundición para as pezas fundidas minerais é de 45 °C e, xunto con moldes e ferramentas de alta precisión, as pezas e as pezas fundidas minerais pódense fundir conxuntamente.
As técnicas avanzadas de refundido tamén se poden empregar en brutos de fundición mineral, o que resulta nunha montaxe precisa e en superficies de carrís que non requiren mecanizado. Do mesmo xeito que outros materiais base, as fundicións minerais están suxeitas a regras de deseño estrutural específicas. O grosor da parede, os accesorios de soporte de carga, os insertos de nervaduras e os métodos de carga e descarga son diferentes dos doutros materiais ata certo punto e deben terse en conta con antelación durante o deseño.
III. Requisitos de custo
Aínda que é importante consideralo desde un punto de vista técnico, a rendibilidade está a demostrar cada vez máis a súa importancia. O uso de pezas fundidas minerais permite aos enxeñeiros aforrar custos de produción e operación significativos. Ademais de aforrar nos custos de mecanizado, a fundición, a montaxe final e o aumento dos custos loxísticos (almacenamento e transporte) redúcense en consecuencia. Tendo en conta a función de alto nivel das pezas fundidas minerais, débese considerar como un proxecto completo. De feito, é máis razoable facer unha comparación de prezos cando a base está instalada ou preinstalada. O custo inicial relativamente alto é o custo dos moldes e ferramentas de fundición minerais, pero este custo pódese diluír no uso a longo prazo (500-1000 pezas/molde de aceiro) e o consumo anual é dunhas 10-15 pezas.
IV. Ámbito de uso
Como material estrutural, as pezas fundidas minerais están a substituír constantemente os materiais estruturais tradicionais, e a clave do seu rápido desenvolvemento reside na fundición mineral, nos moldes e nas estruturas de unión estables. Na actualidade, as pezas fundidas minerais utilízanse amplamente en moitos campos de máquinas-ferramenta, como as rectificadoras e o mecanizado de alta velocidade. Os fabricantes de máquinas rectificadoras foron pioneiros no sector das máquinas-ferramenta utilizando pezas fundidas minerais para as bancadas das máquinas. Por exemplo, empresas de renome mundial como ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, etc. sempre se beneficiaron da amortiguación, a inercia térmica e a integridade das pezas fundidas minerais para obter unha alta precisión e unha excelente calidade superficial no proceso de rectificado.
Coas cargas dinámicas cada vez maiores, as pezas de fundición mineral tamén son cada vez máis favorecidas polas empresas líderes mundiais no campo das rectificadoras de ferramentas. A base de fundición mineral ten unha excelente rixidez e pode eliminar ben a forza causada pola aceleración do motor lineal. Ao mesmo tempo, a combinación orgánica dun bo rendemento de absorción de vibracións e un motor lineal pode mellorar considerablemente a calidade superficial da peza e a vida útil da rebarbadora.
En canto á peza individual. Dentro de 10 000 mm de lonxitude é doado para nós.
Cal é o grosor mínimo da parede?
En xeral, o grosor mínimo da sección da base da máquina debe ser de polo menos 60 mm. As seccións máis delgadas (por exemplo, de 10 mm de grosor) pódense fundir con agregados de tamaños e formulacións finos.
A taxa de retracción despois do vertido é de aproximadamente 0,1-0,3 mm por cada 1000 mm. Cando se requiren pezas mecánicas de fundición mineral máis precisas, pódense conseguir tolerancias mediante rectificado CNC secundario, lapeado manual ou outros procesos de mecanizado.
O noso material de fundición mineral escolle granito negro natural de Jinan. A maioría das empresas escollen granito natural normal ou pedra normal na construción de edificios.
· Materias primas: con partículas únicas de granito negro de Jinan (tamén chamado granito "JinanQing") como agregado, mundialmente famoso pola súa alta resistencia, alta rixidez e alta resistencia ao desgaste;
· Fórmula: con resinas epoxi reforzadas e aditivos exclusivos, diferentes compoñentes que empregan diferentes formulacións para garantir un rendemento integral óptimo;
· Propiedades mecánicas: a absorción de vibracións é aproximadamente 10 veces maior que a do ferro fundido, boas propiedades estáticas e dinámicas;
· Propiedades físicas: a densidade é aproximadamente 1/3 da do ferro fundido, propiedades de barreira térmica máis altas que as dos metais, non higroscópicas, boa estabilidade térmica;
· Propiedades químicas: maior resistencia á corrosión que os metais, respectuoso co medio ambiente;
· Precisión dimensional: a contracción lineal despois da fundición é de aproximadamente 0,1-0,3㎜/m, precisión de forma e contraprecisión extremadamente altas en todos os planos;
· Integridade estrutural: pódense moldear estruturas moi complexas, mentres que o uso de granito natural adoita requirir montaxe, empalme e unión;
· Reacción térmica lenta: reacciona aos cambios de temperatura a curto prazo de forma moito máis lenta e en moita menor medida;
· Insercións incrustadas: os elementos de fixación, as tubaxes, os cables e as cámaras pódense incrustar na estrutura, e os materiais das insercións inclúen metal, pedra, cerámica e plástico, etc.