Epoxygraniet, ook wel synthetisch graniet genoemd, is een mengsel van epoxy en graniet dat vaak wordt gebruikt als alternatief materiaal voor gereedschapsbases. Epoxygraniet wordt gebruikt in plaats van gietijzer en staal voor betere trillingsdemping, een langere levensduur van het gereedschap en lagere montagekosten.
Machinegereedschapsbasis
Werktuigmachines en andere zeer nauwkeurige machines vertrouwen op de hoge stijfheid, stabiliteit op lange termijn en uitstekende dempingseigenschappen van het basismateriaal voor hun statische en dynamische prestaties. De meest gebruikte materialen voor deze constructies zijn gietijzer, gelaste staalconstructies en natuurgraniet. Vanwege het gebrek aan stabiliteit op lange termijn en de zeer slechte dempingseigenschappen worden stalen constructies zelden gebruikt waar hoge precisie vereist is. Gietijzer van goede kwaliteit dat spanningsarm is gemaakt en gegloeid, geeft de constructie maatvastheid en kan in complexe vormen worden gegoten, maar vereist een duur bewerkingsproces om na het gieten nauwkeurige oppervlakken te vormen.
Natuurgraniet van goede kwaliteit wordt steeds moeilijker te vinden, maar heeft een hoger dempingsvermogen dan gietijzer. Net als bij gietijzer is de bewerking van natuurgraniet arbeidsintensief en duur.
Precisie granietgietstukken worden geproduceerd door granietgranulaat (dat vermalen, gewassen en gedroogd wordt) te mengen met een epoxyharssysteem bij kamertemperatuur (d.w.z. koud uithardingsproces). Kwartsgranulaat als vulstof kan ook in de samenstelling worden gebruikt. Trillingsverdichting tijdens het gietproces zorgt voor een dichte verdichting van het granulaat.
Schroefdraadinzetstukken, stalen platen en koelmiddelleidingen kunnen tijdens het gietproces worden meegegoten. Voor een nog hogere mate van veelzijdigheid kunnen lineaire geleiders, geslepen glijbanen en motorbevestigingen worden gerepliceerd of ingegoten, waardoor nabewerking na het gieten niet meer nodig is. De oppervlakteafwerking van het gietstuk is net zo goed als die van de matrijs.
Voor- en nadelen
Voordelen zijn onder meer:
■ Trillingsdemping.
■ Flexibiliteit: op maat gemaakte lineaire kanalen, hydraulische vloeistoftanks, schroefdraadinzetstukken, snijvloeistof en leidingen kunnen allemaal in de polymeerbasis worden geïntegreerd.
■ Door het gebruik van inzetstukken e.d. is er veel minder bewerking nodig aan het afgewerkte gietstuk.
■ De montagetijd wordt verkort doordat meerdere componenten in één gietstuk worden verwerkt.
■ Vereist geen uniforme wanddikte, waardoor u meer flexibiliteit hebt in het ontwerp van uw basis.
■ Chemische bestendigheid tegen de meest voorkomende oplosmiddelen, zuren, logen en snijvloeistoffen.
■ Hoeft niet geschilderd te worden.
■Composiet heeft een dichtheid die ongeveer gelijk is aan die van aluminium (maar de stukken zijn dikker om een gelijkwaardige sterkte te bereiken).
■ Het gietproces van composietpolymeerbeton verbruikt veel minder energie dan metaalgieten. De productie van polymeergietharsen verbruikt zeer weinig energie en het gietproces vindt plaats bij kamertemperatuur.
Epoxygraniet heeft een interne dempingsfactor die tot tien keer beter is dan die van gietijzer, tot drie keer beter dan die van natuurgraniet en tot dertig keer beter dan die van staal. Het is ongevoelig voor koelmiddelen, heeft een uitstekende stabiliteit op lange termijn, verbeterde thermische stabiliteit, hoge torsiestijfheid en dynamische stijfheid, uitstekende geluidsabsorptie en verwaarloosbare interne spanningen.
Nadelen zijn onder meer de lage sterkte in dunne secties (minder dan 25 mm), de lage treksterkte en de lage schokbestendigheid.
Een introductie tot minerale gietframes
Mineraalgieten is een van de meest efficiënte, moderne bouwmaterialen. Fabrikanten van precisiemachines behoorden tot de pioniers in het gebruik van mineraalgieten. Tegenwoordig neemt het gebruik ervan in CNC-freesmachines, boormachines, slijpmachines en vonkmachines toe, en de voordelen beperken zich niet tot hogesnelheidsmachines.
Mineraalgieten, ook wel epoxygraniet genoemd, bestaat uit minerale vulstoffen zoals grind, kwartszand, gletsjermeel en bindmiddelen. Het materiaal wordt volgens nauwkeurige specificaties gemengd en koud in de mallen gegoten. Een solide fundering is de basis voor succes!
Geavanceerde bewerkingsmachines moeten steeds sneller draaien en meer precisie bieden dan ooit. Hoge verplaatsingssnelheden en zware bewerkingen veroorzaken echter ongewenste trillingen in het machineframe. Deze trillingen hebben een negatief effect op het oppervlak van het onderdeel en verkorten de standtijd van het gereedschap. Mineraalgegoten frames verminderen trillingen snel – ongeveer 6 keer sneller dan gietijzeren frames en 10 keer sneller dan stalen frames.
Gereedschapsmachines met minerale gietbedden, zoals freesmachines en slijpmachines, zijn aanzienlijk nauwkeuriger en bereiken een betere oppervlaktekwaliteit. Bovendien wordt de gereedschapsslijtage aanzienlijk verminderd en de levensduur verlengd.
Het composiet mineraal (epoxy graniet) gietraam brengt verschillende voordelen met zich mee:
- Vormgeving en sterkte: Het mineraalgietproces biedt een uitzonderlijke mate van vrijheid met betrekking tot de vorm van de componenten. De specifieke eigenschappen van het materiaal en het proces resulteren in een relatief hoge sterkte en een aanzienlijk lager gewicht.
- Integratie van infrastructuur: Het mineraalgietproces maakt een eenvoudige integratie van de constructie en aanvullende componenten zoals geleidingen, schroefdraadbussen en aansluitingen voor diensten mogelijk tijdens het eigenlijke gietproces.
- Het vervaardigen van complexe machineconstructies: Wat met conventionele processen ondenkbaar is, wordt met mineraalgieten mogelijk: meerdere onderdelen kunnen met behulp van lijmverbindingen tot complexe constructies worden samengevoegd.
- Economische maatnauwkeurigheid: In veel gevallen worden de minerale gietcomponenten op de eindafmetingen gegoten, omdat er tijdens het uitharden vrijwel geen krimp optreedt. Hierdoor kunnen verdere dure nabewerkingen worden vermeden.
- Precisie: Zeer nauwkeurige referentie- of steunvlakken worden bereikt door verdere slijp-, vorm- of freesbewerkingen. Hierdoor kunnen veel machineconcepten elegant en efficiënt worden geïmplementeerd.
- Goede thermische stabiliteit: Mineraalgietwerk reageert zeer langzaam op temperatuurveranderingen omdat de thermische geleidbaarheid aanzienlijk lager is dan bij metalen. Kortstondige temperatuurveranderingen hebben daarom aanzienlijk minder invloed op de maatnauwkeurigheid van de machine. Een betere thermische stabiliteit van een machinebed betekent dat de algehele geometrie van de machine beter behouden blijft en dat geometrische fouten daardoor tot een minimum worden beperkt.
- Geen corrosie: Mineraal gegoten onderdelen zijn bestand tegen oliën, koelmiddelen en andere agressieve vloeistoffen.
- Betere trillingsdemping voor een langere standtijd van gereedschap: ons mineraalgietwerk bereikt tot 10x betere trillingsdempingswaarden dan staal of gietijzer. Dankzij deze eigenschappen wordt een extreem hoge dynamische stabiliteit van de machineconstructie bereikt. De voordelen hiervan voor machinebouwers en -gebruikers zijn duidelijk: een betere oppervlaktekwaliteit van de bewerkte of geslepen componenten en een langere standtijd, wat leidt tot lagere gereedschapskosten.
- Milieu: De impact op het milieu tijdens de productie wordt beperkt.
Mineraal gegoten frame versus gietijzeren frame
Bekijk hieronder de voordelen van ons nieuwe mineraalgietwerk ten opzichte van het eerder gebruikte gietijzeren frame:
| Mineraalgieten (epoxygraniet) | Gietijzer | |
| Demping | Hoog | Laag |
| Warmteprestatie | Lage warmtegeleiding en hoge spec. hitte capaciteit | Hoge warmtegeleiding en lage spec. warmtecapaciteit |
| Ingebedde onderdelen | Onbeperkt ontwerp en Eéndelige mal en naadloze verbinding | Bewerking noodzakelijk |
| Corrosiebestendigheid | Extra hoog | Laag |
| Milieu Vriendelijkheid | Laag energieverbruik | Hoog energieverbruik |
Conclusie
Mineraalgieten is ideaal voor de frameconstructies van onze CNC-machines. Het biedt duidelijke technologische, economische en milieuvoordelen. Mineraalgieten biedt uitstekende trillingsdemping, hoge chemische bestendigheid en aanzienlijke thermische voordelen (thermische uitzetting vergelijkbaar met die van staal). Verbindingselementen, kabels, sensoren en meetsystemen kunnen allemaal in de constructie worden gegoten.
Wat zijn de voordelen van het bewerkingscentrum voor mineraal gegoten granietbedden?
Minerale gietstukken (kunstmatig graniet, ook wel harsbeton genoemd) worden in de machinebouw al ruim 30 jaar breed geaccepteerd als constructiemateriaal.
Volgens statistieken gebruikt in Europa één op de tien gereedschapsmachines mineraal gietwerk als bed. Het gebruik van ongepaste ervaring, onvolledige of onjuiste informatie kan echter leiden tot argwaan en vooroordelen jegens mineraal gietwerk. Daarom is het bij de ontwikkeling van nieuwe apparatuur noodzakelijk om de voor- en nadelen van mineraal gietwerk te analyseren en deze te vergelijken met andere materialen.
De basis van bouwmachines wordt over het algemeen onderverdeeld in gietijzer, mineraal gietwerk (polymeer- en/of reactief harsbeton), staal/gelaste constructies (met of zonder grouting) en natuursteen (zoals graniet). Elk materiaal heeft zijn eigen kenmerken en er bestaat geen perfect constructiemateriaal. Alleen door de voor- en nadelen van het materiaal te onderzoeken op basis van de specifieke constructievereisten, kan het ideale constructiemateriaal worden geselecteerd.
De twee belangrijke functies van constructiematerialen zijn het garanderen van de geometrie, positie en energieabsorptie van componenten. Ze stellen respectievelijk eisen aan prestaties (statische, dynamische en thermische prestaties), functionele/structurele eisen (nauwkeurigheid, gewicht, wanddikte, gebruiksgemak van geleiderails) voor de installatie van materialen, mediacirculatiesysteem, logistiek) en kostenvereisten (prijs, hoeveelheid, beschikbaarheid, systeemeigenschappen).
I. Prestatie-eisen voor constructiematerialen
1. Statische kenmerken
Het criterium voor het meten van de statische eigenschappen van een basis is meestal de stijfheid van het materiaal – minimale vervorming onder belasting, in plaats van hoge sterkte. Voor statische elastische vervorming kunnen minerale gietstukken worden beschouwd als isotrope homogene materialen die voldoen aan de wet van Hooke.
De dichtheid en elasticiteitsmodulus van minerale gietstukken bedragen respectievelijk 1/3 van die van gietijzer. Omdat minerale gietstukken en gietijzer dezelfde specifieke stijfheid hebben bij hetzelfde gewicht, is de stijfheid van ijzeren gietstukken en minerale gietstukken hetzelfde, ongeacht de vorm. In veel gevallen is de ontwerpwanddikte van minerale gietstukken meestal drie keer zo dik als die van ijzeren gietstukken, en dit ontwerp zal geen problemen opleveren met betrekking tot de mechanische eigenschappen van het product of het gietstuk. Minerale gietstukken zijn geschikt voor gebruik in statische omgevingen die onder druk staan (bijv. bedden, steunen, kolommen) en zijn niet geschikt als dunwandige en/of kleine frames (bijv. tafels, pallets, gereedschapswisselaars, wagens, spindelsteunen). Het gewicht van constructiedelen wordt doorgaans beperkt door de apparatuur van fabrikanten van minerale gietstukken, en minerale gietstukken van meer dan 15 ton zijn over het algemeen zeldzaam.
2. Dynamische kenmerken
Hoe hoger de rotatiesnelheid en/of versnelling van de as, hoe belangrijker de dynamische prestaties van de machine zijn. Snelle positionering, snelle gereedschapswissel en hoge invoersnelheid versterken continu de mechanische resonantie en dynamische excitatie van machineonderdelen. Naast het ontwerp van de componenten worden de doorbuiging, massaverdeling en dynamische stijfheid van de componenten sterk beïnvloed door de dempende eigenschappen van het materiaal.
Het gebruik van mineraal gietwerk biedt een goede oplossing voor deze problemen. Omdat het trillingen tien keer beter absorbeert dan traditioneel gietijzer, kan het de amplitude en eigenfrequentie aanzienlijk verminderen.
Bij bewerkingen zoals machinale bewerkingen kan het zorgen voor een hogere precisie, een betere oppervlaktekwaliteit en een langere standtijd. Tegelijkertijd presteerden de minerale gietstukken ook goed op het gebied van geluidsbelasting. Dit bleek uit de vergelijking en verificatie van funderingen, transmissiegietstukken en accessoires van verschillende materialen voor grote motoren en centrifuges. Volgens de contactgeluidanalyse kan het minerale gietstuk een lokale reductie van 20% in het geluidsdrukniveau bereiken.
3. Thermische eigenschappen
Deskundigen schatten dat ongeveer 80% van de afwijkingen van gereedschapsmachines wordt veroorzaakt door thermische effecten. Procesonderbrekingen zoals interne of externe warmtebronnen, voorverwarmen, wisselende werkstukken, enz. zijn allemaal oorzaken van thermische vervorming. Om het beste materiaal te kunnen selecteren, is het noodzakelijk om de materiaalvereisten te verduidelijken. De hoge soortelijke warmte en lage thermische geleidbaarheid zorgen ervoor dat minerale gietstukken een goede thermische inertie hebben ten opzichte van tijdelijke temperatuurinvloeden (zoals wisselende werkstukken) en schommelingen in de omgevingstemperatuur. Als snelle voorverwarming vereist is, zoals bij een metalen bed, of als de bedtemperatuur verboden is, kunnen verwarmings- of koelelementen direct in het minerale gietstuk worden gegoten om de temperatuur te regelen. Het gebruik van dit soort temperatuurcompensatie kan de vervorming door temperatuurinvloeden verminderen, wat de nauwkeurigheid verbetert tegen redelijke kosten.
II. Functionele en structurele eisen
Integriteit is een onderscheidend kenmerk dat mineraalgietwerk onderscheidt van andere materialen. De maximale giettemperatuur voor mineraalgietwerk is 45 °C. Met behulp van uiterst precieze mallen en gereedschappen kunnen onderdelen en mineraalgietwerk samen worden gegoten.
Geavanceerde recastingtechnieken kunnen ook worden toegepast op minerale gietstukken, wat resulteert in nauwkeurige montage- en railoppervlakken die geen bewerking vereisen. Net als andere basismaterialen zijn minerale gietstukken onderworpen aan specifieke structurele ontwerpregels. Wanddikte, dragende accessoires, ribinzetstukken en laad- en losmethoden verschillen allemaal tot op zekere hoogte van andere materialen en moeten vooraf tijdens het ontwerp in overweging worden genomen.
III. Kostenvereisten
Hoewel het vanuit technisch oogpunt belangrijk is om te overwegen, wordt kosteneffectiviteit steeds belangrijker. Door gebruik te maken van minerale gietstukken kunnen ingenieurs aanzienlijke besparingen realiseren op productie- en bedrijfskosten. Naast de besparing op bewerkingskosten, worden ook de giet-, eindmontage- en stijgende logistieke kosten (opslag en transport) dienovereenkomstig verlaagd. Gezien de hoogwaardige functionaliteit van minerale gietstukken, moet het als een volledig project worden beschouwd. Het is zelfs verstandiger om een prijsvergelijking te maken wanneer de basis is geïnstalleerd of voorgeïnstalleerd. De relatief hoge initiële kosten zijn de kosten van minerale gietmallen en gereedschappen, maar deze kosten kunnen worden verlaagd bij langdurig gebruik (500-1000 stuks/stalen mal), en het jaarlijkse verbruik bedraagt ongeveer 10-15 stuks.
IV. Toepassingsgebied
Als constructiemateriaal vervangen minerale gietstukken voortdurend traditionele constructiematerialen. De sleutel tot de snelle ontwikkeling ervan ligt in minerale gietstukken, mallen en stabiele verbindingsstructuren. Momenteel worden minerale gietstukken op grote schaal gebruikt in vele bewerkingscentra, zoals slijpmachines en hogesnelheidsbewerkingen. Fabrikanten van slijpmachines zijn pioniers geweest in de gereedschapssector door minerale gietstukken te gebruiken voor machinebedden. Zo hebben wereldberoemde bedrijven zoals ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, enz. altijd geprofiteerd van de demping, thermische inertie en integriteit van minerale gietstukken om hoge precisie en uitstekende oppervlaktekwaliteit te bereiken tijdens het slijpproces.
Met de steeds toenemende dynamische belastingen genieten minerale gietstukken ook steeds meer de voorkeur van toonaangevende bedrijven op het gebied van gereedschapsslijpmachines. Het minerale gietbed heeft een uitstekende stijfheid en kan de kracht die wordt veroorzaakt door de versnelling van de lineaire motor goed opvangen. Tegelijkertijd kan de organische combinatie van goede trillingsabsorptie en lineaire motor de oppervlaktekwaliteit van het werkstuk en de levensduur van de slijpschijf aanzienlijk verbeteren.
Wat betreft het enkele onderdeel: binnen een lengte van 10.000 mm is voor ons gemakkelijk.
Wat is de minimale wanddikte?
Over het algemeen moet de minimale profieldikte van de machinebasis minimaal 60 mm zijn. Dunnere profielen (bijv. 10 mm dik) kunnen worden gegoten met fijne toeslagmaterialen en -formuleringen.
De krimp na het gieten bedraagt ongeveer 0,1-0,3 mm per 1000 mm. Wanneer nauwkeurigere mechanische onderdelen voor mineraalgieten vereist zijn, kunnen toleranties worden bereikt door middel van secundair CNC-slijpen, handlappen of andere bewerkingen.
Ons minerale gietmateriaal is gemaakt van natuurlijk Jinan Black graniet. De meeste bedrijven kiezen voor gewoon natuurgraniet of natuursteen in de bouw.
· Grondstoffen: met de unieke Jinan Black Granite (ook wel 'JinanQing' graniet genoemd) deeltjes als aggregaat, dat wereldberoemd is om zijn hoge sterkte, hoge stijfheid en hoge slijtvastheid;
· Formule: met de unieke versterkte epoxyharsen en additieven, verschillende componenten met verschillende formules om optimale algehele prestaties te garanderen;
· Mechanische eigenschappen: de trillingsabsorptie is ongeveer 10 keer die van gietijzer, goede statische en dynamische eigenschappen;
· Fysieke eigenschappen: de dichtheid is ongeveer 1/3 van die van gietijzer, heeft betere thermische barrière-eigenschappen dan metalen, is niet hygroscopisch en heeft een goede thermische stabiliteit;
· Chemische eigenschappen: hogere corrosiebestendigheid dan metalen, milieuvriendelijk;
· Maatnauwkeurigheid: lineaire krimp na het gieten bedraagt circa 0,1-0,3㎜/m, extreem hoge vorm- en contranauwkeurigheid in alle vlakken;
· Structurele integriteit: er kunnen zeer complexe structuren worden gegoten, terwijl bij het gebruik van natuurlijk graniet doorgaans montage, verbindingen en verbindingen nodig zijn;
· Langzame thermische reactie: reageert veel langzamer en minder op korte termijn temperatuurveranderingen;
· Ingebouwde inzetstukken: bevestigingsmiddelen, buizen, kabels en kamers kunnen in de constructie worden ingebed, waarbij inzetstukken van metaal, steen, keramiek, kunststof etc. kunnen worden gebruikt.