Bij de constructie van een nauwkeurig statische luchtdrukplatform speelt de keuze van de fundering een cruciale rol in de algehele prestaties van het platform. Een granieten fundering en een gietijzeren fundering hebben elk hun eigen kenmerken en er zijn duidelijke verschillen in belangrijke aspecten zoals stabiliteit, nauwkeurigheid, duurzaamheid en kosten.
Ten eerste, stabiliteit: natuurlijke, dichte en metalen structuur
Na miljoenen jaren van geologische veranderingen is graniet, door de combinatie van kwarts, veldspaat en andere mineralen, een zeer dichte en uniforme structuur geworden. Bij externe invloeden, zoals de sterke trillingen die ontstaan door de werking van grote machines in een fabriekswerkplaats, kan de granieten basis deze effectief blokkeren en dempen dankzij de complexe kristalstructuur. Hierdoor kan de trillingsamplitude van het precisie-luchtdrukplatform met meer dan 80% worden verminderd, wat een stabiele basis vormt voor de werking van het platform en zorgt voor een soepele beweging tijdens zeer nauwkeurige bewerkingen of metingen. Een voorbeeld hiervan is het fotolithografieproces bij de productie van elektronische chips, waarbij de nauwkeurige karakterisering van chipontwerpen wordt gegarandeerd.
De gietijzeren basis is gegoten uit een ijzer-koolstoflegering en het interne grafiet is verdeeld in platen of bollen. Hoewel het een zekere trillingsdemping heeft, is de structurele uniformiteit minder goed dan die van graniet. Bij hoge intensiteit en continue trillingen is het voor de gietijzeren basis moeilijk om de trillingsinterferentie tot hetzelfde lage niveau te reduceren als een granieten basis. Dit kan leiden tot kleine afwijkingen in de beweging van het precisieplatform met statische luchtdruk, waardoor de precisieprestaties van het platform bij uiterst nauwkeurige bewerkingen worden beïnvloed.
Ten tweede, behoud van nauwkeurigheid: de natuurlijke voordelen van geringe uitzetting en de uitdaging van thermische veranderingen in het metaal.
Graniet staat bekend om zijn zeer lage thermische uitzettingscoëfficiënt, meestal 5-7 × 10⁻⁶/℃. In een omgeving met temperatuurschommelingen verandert de afmeting van de granieten precisiebasis daardoor nauwelijks. In de astronomie wordt een nauwkeurig hydrostatisch luchtgeveerd platform voor het fijn afstellen van telescooplenzen gecombineerd met een granieten basis. Zelfs bij aanzienlijke temperatuurverschillen tussen dag en nacht zorgt dit ervoor dat de positioneringsnauwkeurigheid van de lens op submicronniveau behouden blijft, waardoor astronomen de subtiele dynamiek van verre hemellichamen kunnen vastleggen.
De thermische uitzettingscoëfficiënt van gietijzer is relatief hoog, doorgaans 10-20 × 10⁻⁶/℃. Bij temperatuurschommelingen verandert de afmeting van de gietijzeren basis aanzienlijk, wat gemakkelijk kan leiden tot thermische vervorming van het precisie-luchtdrukplatform en daardoor tot een afname van de bewegingsnauwkeurigheid van het platform. Tijdens het slijpen van temperatuurgevoelige optische lenzen kan de vervorming van de gietijzeren basis onder invloed van temperatuur leiden tot een afwijking in de slijpnauwkeurigheid van de lens die buiten het toelaatbare bereik valt en de kwaliteit van de lens beïnvloedt.
Ten derde, duurzaamheid: hoge hardheid van natuursteen en metaalmoeheid.
Graniet heeft een hoge hardheid, met een Mohs-hardheid van 6-7, en een goede slijtvastheid. In het materiaalkundig laboratorium wordt vaak een precisie-luchtdrukplatform met statische druk gebruikt. De granieten basis kan wrijvingsverlies op lange termijn effectief tegengaan. In vergelijking met een gewone basis kan de onderhoudscyclus van het platform met meer dan 50% worden verlengd, de onderhoudskosten van de apparatuur worden verlaagd en de continuïteit van het wetenschappelijk onderzoek worden gewaarborgd. Graniet is echter relatief bros en kan breken bij een onbedoelde stoot.
De gietijzeren basis heeft een zekere taaiheid en breekt niet gemakkelijk bij een bepaalde impactkracht. Echter, tijdens de hoogfrequente heen-en-weergaande beweging van een precisie-luchtdrukplatform gedurende lange tijd, is gietijzer gevoelig voor vermoeidheidsschade, wat leidt tot veranderingen in de interne structuur en de bewegingsnauwkeurigheid en stabiliteit van het platform beïnvloedt. Tegelijkertijd is gietijzer gevoelig voor roest en corrosie in vochtige omgevingen, waardoor de duurzaamheid afneemt. Een granieten basis daarentegen is beter bestand tegen corrosie.
Ten vierde, productiekosten en verwerkingsmoeilijkheden: uitdagingen bij de winning en verwerking van natuursteen en de drempelwaarde van het metaalgietproces.
De winning en het transport van graniet als grondstof zijn complex, en de verwerking vereist zeer geavanceerde apparatuur en technologie. Vanwege de hoge hardheid en broosheid van graniet zijn snij-, slijp-, polijst- en andere processen gevoelig voor instorting, scheuren en een hoog afvalpercentage, wat resulteert in hoge productiekosten.
De gietijzeren basis wordt vervaardigd met behulp van een beproefd gietproces, een ruime beschikbaarheid van grondstoffen en relatief lage kosten. Dankzij de mal is massaproductie mogelijk, wat resulteert in een hoge productie-efficiëntie. Om echter dezelfde hoge precisie en stabiliteit te bereiken als bij een granieten basis, zijn de eisen aan het gietproces en de nabewerking extreem streng. Dit vereist precisiebewerking en een verouderingsbehandeling, waardoor de kosten aanzienlijk hoger uitvallen.
Samenvattend biedt een granieten precisiebasis aanzienlijke voordelen in toepassingsscenario's voor precisie-luchtvlotterplatforms met statische druk, waar hoge precisie, stabiliteit en slijtvastheid vereist zijn. Een gietijzeren basis heeft bepaalde voordelen op het gebied van kosten en taaiheid en is geschikt voor situaties waar de nauwkeurigheidseisen relatief laag zijn, kosteneffectiviteit belangrijk is en de trillings- en temperatuuromgeving relatief stabiel is.
Geplaatst op: 09-04-2025