Ten eerste, de voordelen van een granieten basis
Hoge stijfheid en geringe thermische vervorming
Graniet heeft een hoge dichtheid (ongeveer 2,6-2,8 g/cm³) en een Young-modulus van 50-100 GPa, wat veel hoger is dan die van gewone metalen. Deze hoge stijfheid kan externe trillingen en vervorming door belasting effectief tegengaan en de vlakheid van de luchtgeleider garanderen. Tegelijkertijd is de lineaire uitzettingscoëfficiënt van graniet zeer laag (ongeveer 5×10⁻⁶/℃), slechts een derde van die van aluminiumlegeringen, waardoor er vrijwel geen thermische vervorming optreedt in een omgeving met temperatuurschommelingen. Dit maakt het materiaal bijzonder geschikt voor laboratoria met een constante temperatuur of industriële omgevingen met grote temperatuurverschillen tussen dag en nacht.
Uitstekende dempingsprestaties
De polykristallijne structuur van graniet zorgt ervoor dat het natuurlijke dempende eigenschappen heeft, waardoor trillingen 3 tot 5 keer sneller worden gedempt dan bij staal. Tijdens precisiebewerking kan het effectief hoogfrequente trillingen absorberen, zoals het starten en stoppen van de motor en het snijden van gereedschap, en de invloed van resonantie op de positioneringsnauwkeurigheid van het bewegende platform voorkomen (typische waarde tot ±0,1 μm).
Dimensionale stabiliteit op lange termijn
Na honderden miljoenen jaren van geologische processen is graniet gevormd, waardoor de interne spanning volledig is verdwenen. Dit is anders dan bij metalen materialen, waar restspanningen ontstaan door langzame vervorming. Experimentele gegevens tonen aan dat de afmetingsverandering van de granieten basis minder dan 1 μm/m bedraagt gedurende een periode van 10 jaar. Dit is aanzienlijk beter dan bij gietijzeren of gelaste staalconstructies.
Corrosiebestendig en onderhoudsvrij
Graniet is zeer tolerant voor zuren, basen, olie, vocht en andere omgevingsfactoren, waardoor het niet nodig is om zo vaak als bij metalen ondergronden een roestwerende laag aan te brengen. Na slijpen en polijsten kan de oppervlakteruwheid Ra 0,2 μm of minder bedragen, waardoor het direct geschikt is als lageroppervlak voor luchtgeleiderails en montagefouten worden geminimaliseerd.
Ten tweede, de beperkingen van een granieten basis.
Verwerkingsmoeilijkheid en kostenprobleem
Graniet heeft een Mohs-hardheid van 6-7, waardoor diamantgereedschap nodig is voor precisieslijpen. De bewerkingsefficiëntie is slechts 1/5 van die van metalen materialen. De complexe structuur van de zwaluwstaartgroeven, schroefgaten en andere kenmerken brengt hoge bewerkingskosten met zich mee en de bewerkingstijd is lang (de bewerking van een platform van 2m × 1m duurt bijvoorbeeld meer dan 200 uur), waardoor de totale kosten 30% tot 50% hoger liggen dan die van een platform van aluminiumlegering.
Risico op brosbreuk
Hoewel de druksterkte 200-300 MPa kan bereiken, is de treksterkte van graniet slechts een tiende daarvan. Onder extreme impactbelastingen treedt gemakkelijk brosbreuk op en de schade is moeilijk te herstellen. Het is daarom noodzakelijk om spanningsconcentratie te voorkomen door middel van constructief ontwerp, bijvoorbeeld door afgeronde hoeken te gebruiken en het aantal steunpunten te vergroten.
Gewicht brengt systeembeperkingen met zich mee.
De dichtheid van graniet is 2,5 keer zo hoog als die van een aluminiumlegering, wat resulteert in een aanzienlijke toename van het totale gewicht van het platform. Dit stelt hogere eisen aan het draagvermogen van de ondersteuningsstructuur en de dynamische prestaties kunnen worden beïnvloed door inertieproblemen in scenario's die snelle bewegingen vereisen (zoals bij een lithografie-wafeltafel).
Materiaalanisotropie
De verdeling van minerale deeltjes in natuurlijk graniet is directioneel, en de hardheid en thermische uitzettingscoëfficiënt verschillen enigszins op verschillende plaatsen (ongeveer ±5%). Dit kan leiden tot niet-verwaarloosbare fouten bij ultraprecisieplatformen (zoals positionering op nanoschaal), die moeten worden verbeterd door een strikte materiaalselectie en homogenisatiebehandeling (zoals calcineren bij hoge temperaturen).
Als essentieel onderdeel van uiterst nauwkeurige industriële apparatuur wordt het precisie-luchtdrukplatform veelvuldig gebruikt in de halfgeleiderindustrie, optische verwerking, precisiemetingen en andere sectoren. De keuze van het basismateriaal heeft direct invloed op de stabiliteit, nauwkeurigheid en levensduur van het platform. Graniet (natuurgraniet) is met zijn unieke fysische eigenschappen de laatste jaren een populair materiaal geworden voor dergelijke platformbases.
Geplaatst op: 09-04-2025