En primeiro lugar, as vantaxes da base de granito
Alta rixidez e baixa deformación térmica
A densidade do granito é alta (uns 2,6-2,8 g/cm³) e o módulo de Young pode alcanzar os 50-100 GPa, superando con creces o dos materiais metálicos ordinarios. Esta alta rixidez pode inhibir eficazmente a vibración externa e a deformación da carga, e garantir a planitude da guía do flotador de aire. Ao mesmo tempo, o coeficiente de expansión lineal do granito é moi baixo (uns 5×10⁻⁶/℃), só 1/3 da aliaxe de aluminio, case sen deformación térmica no ambiente de flutuación de temperatura, especialmente axeitado para laboratorios de temperatura constante ou escenas industriais con gran diferenza de temperatura entre o día e a noite.
Excelente rendemento de amortiguación
A estrutura policristalina do granito fai que teña características de amortiguación naturais, e o tempo de atenuación das vibracións é de 3 a 5 veces máis rápido que o do aceiro. No proceso de mecanizado de precisión, pode absorber eficazmente vibracións de alta frecuencia, como o arranque e a parada do motor, o corte de ferramentas, e evitar a influencia da resonancia na precisión de posicionamento da plataforma móbil (valor típico de ata ±0,1 μm).
Estabilidade dimensional a longo prazo
Despois de centos de millóns de anos de procesos xeolóxicos que formaron o granito, a súa tensión interna liberouse por completo, a diferenza dos materiais metálicos debido á tensión residual causada pola deformación lenta. Os datos experimentais mostran que o cambio de tamaño da base de granito é inferior a 1 μm/m durante o período de 10 anos, o que é significativamente mellor que o das estruturas de ferro fundido ou aceiro soldado.
Resistente á corrosión e sen mantemento
O granito ten unha forte tolerancia aos ácidos e álcalis, ao aceite, á humidade e a outros factores ambientais, polo que non é necesario cubrir a capa antioxidante con tanta regularidade como a base metálica. Despois da esmerilado e o pulido, a rugosidade da superficie pode alcanzar un Ra de 0,2 μm ou menos, o que se pode usar directamente como superficie de apoio do carril guía do flotador de aire para reducir os erros de montaxe.
En segundo lugar, as limitacións da base de granito
Dificultade de procesamento e problema de custos
O granito ten unha dureza Mohs de 6-7, o que require o uso de ferramentas de diamante para a moenda de precisión, cunha eficiencia de procesamento que é só 1/5 da dos materiais metálicos. A estrutura complexa da ranura de cola de milano, os orificios roscados e outras características fan que o custo de procesamento sexa elevado e o ciclo de procesamento sexa longo (por exemplo, o procesamento dunha plataforma de 2 m × 1 m leva máis de 200 horas), o que resulta nun custo total entre un 30 % e un 50 % maior que o da plataforma de aliaxe de aluminio.
Risco de fractura fráxil
Aínda que a resistencia á compresión pode alcanzar os 200-300 MPa, a resistencia á tracción do granito é só 1/10 desta. A fractura fráxil é doada de producir baixo cargas de impacto extremas e os danos son difíciles de reparar. É necesario evitar a concentración de tensións mediante o deseño estrutural, como o uso de transicións de esquinas redondeadas, o aumento do número de puntos de apoio, etc.
O peso trae limitacións ao sistema
A densidade do granito é 2,5 veces maior que a da aliaxe de aluminio, o que resulta nun aumento substancial do peso total da plataforma. Isto supón un maior requisito para a capacidade de carga da estrutura de soporte, e o rendemento dinámico pode verse afectado por problemas de inercia en escenarios que requiren movementos a alta velocidade (como a mesa de obleas de litografía).
Anisotropía do material
A distribución de partículas minerais do granito natural é direccional, e a dureza e o coeficiente de expansión térmica das diferentes posicións son lixeiramente diferentes (aproximadamente ± 5%). Isto pode introducir erros non desprezables para plataformas de ultraprecisión (como o posicionamento a nanoescala), que deben mellorarse mediante unha estrita selección de materiais e un tratamento de homoxeneización (como a calcinación a alta temperatura).
Como compoñente central dos equipos industriais de alta precisión, a plataforma flotante de aire a presión estática de precisión úsase amplamente na fabricación de semicondutores, procesamento óptico, medición de precisión e outros campos. A elección do material base afecta directamente á estabilidade, precisión e vida útil da plataforma. O granito (granito natural), coas súas propiedades físicas únicas, converteuse nun material popular para estas bases de plataformas nos últimos anos.
Data de publicación: 09-04-2025