Granito epóxi, também conhecido como granito sintético, é uma mistura de epóxi e granito comumente usada como material alternativo para bases de máquinas-ferramentas. O granito epóxi é usado em vez de ferro fundido e aço para melhor amortecimento de vibrações, maior vida útil da ferramenta e menor custo de montagem.
Base de máquina-ferramenta
Máquinas-ferramentas e outras máquinas de alta precisão dependem de alta rigidez, estabilidade a longo prazo e excelentes características de amortecimento do material de base para seu desempenho estático e dinâmico. Os materiais mais utilizados para essas estruturas são ferro fundido, estruturas de aço soldadas e granito natural. Devido à falta de estabilidade a longo prazo e às propriedades de amortecimento muito baixas, estruturas fabricadas em aço raramente são utilizadas onde se exige alta precisão. Ferro fundido de boa qualidade, com alívio de tensões e recozimento, confere estabilidade dimensional à estrutura e pode ser fundido em formas complexas, mas requer um processo de usinagem caro para formar superfícies de precisão após a fundição.
Granito natural de boa qualidade está se tornando cada vez mais difícil de encontrar, mas possui maior capacidade de amortecimento do que o ferro fundido. Assim como no caso do ferro fundido, a usinagem do granito natural exige muita mão de obra e é cara.
As peças fundidas de granito de precisão são produzidas pela mistura de agregados de granito (que são britados, lavados e secos) com um sistema de resina epóxi à temperatura ambiente (ou seja, processo de cura a frio). Agregados de quartzo também podem ser utilizados na composição. A compactação vibratória durante o processo de moldagem compacta o agregado.
Insertos roscados, chapas de aço e tubos de refrigeração podem ser moldados durante o processo de fundição. Para alcançar um grau ainda maior de versatilidade, trilhos lineares, guias de deslizamento retificadas e suportes de motor podem ser replicados ou rejuntados, eliminando assim a necessidade de usinagem pós-fundição. O acabamento superficial da peça fundida é tão bom quanto o da superfície do molde.
Vantagens e desvantagens
As vantagens incluem:
■ Amortecimento de vibração.
■ Flexibilidade: vias lineares personalizadas, tanques de fluido hidráulico, inserções roscadas, fluido de corte e tubulação de conduíte podem ser integrados à base de polímero.
■ A inclusão de inserções etc. permite uma usinagem bastante reduzida da peça fundida acabada.
■ O tempo de montagem é reduzido pela incorporação de vários componentes em uma única peça fundida.
■ Não requer espessura de parede uniforme, permitindo maior flexibilidade de design da sua base.
■ Resistência química à maioria dos solventes, ácidos, álcalis e fluidos de corte comuns.
■ Não necessita de pintura.
■O composto tem uma densidade aproximadamente igual à do alumínio (mas as peças são mais grossas para atingir resistência equivalente).
■ O processo de fundição de concreto polimérico composto consome muito menos energia do que a fundição metálica. As resinas poliméricas fundidas consomem muito pouca energia para serem produzidas, e o processo de fundição é realizado em temperatura ambiente.
O material de granito epóxi possui um fator de amortecimento interno até dez vezes superior ao do ferro fundido, até três vezes superior ao granito natural e até trinta vezes superior à estrutura fabricada em aço. Não é afetado por fluidos de arrefecimento, possui excelente estabilidade a longo prazo, estabilidade térmica aprimorada, alta rigidez torcional e dinâmica, excelente absorção de ruído e tensões internas insignificantes.
As desvantagens incluem baixa resistência em seções finas (menos de 1 pol. (25 mm)), baixa resistência à tração e baixa resistência ao choque.
Uma introdução às armações de fundição mineral
A fundição mineral é um dos materiais de construção mais eficientes e modernos. Os fabricantes de máquinas de precisão estiveram entre os pioneiros no uso da fundição mineral. Hoje, seu uso em fresadoras CNC, furadeiras de coluna, retificadoras e máquinas de eletroerosão está em ascensão, e as vantagens não se limitam às máquinas de alta velocidade.
A fundição mineral, também conhecida como material epóxi-granito, é composta por cargas minerais como cascalho, areia de quartzo, pó glacial e ligantes. O material é misturado de acordo com especificações precisas e despejado a frio nos moldes. Uma base sólida é a base do sucesso!
Máquinas-ferramentas de última geração precisam operar cada vez mais rápido e proporcionar mais precisão do que nunca. No entanto, altas velocidades de deslocamento e usinagem pesada produzem vibrações indesejadas na estrutura da máquina. Essas vibrações têm efeitos negativos na superfície da peça e reduzem a vida útil da ferramenta. Estruturas de fundição mineral reduzem rapidamente as vibrações – cerca de 6 vezes mais rápido do que estruturas de ferro fundido e 10 vezes mais rápido do que estruturas de aço.
Máquinas-ferramentas com leitos de fundição mineral, como fresadoras e retificadoras, são significativamente mais precisas e alcançam uma melhor qualidade de superfície. Além disso, o desgaste da ferramenta é significativamente reduzido e a vida útil é prolongada.
a estrutura de fundição composta de minerais (epóxi granito) traz diversas vantagens:
- Moldagem e resistência: O processo de fundição mineral proporciona um grau excepcional de liberdade em relação à forma dos componentes. As características específicas do material e do processo resultam em uma resistência comparativamente alta e um peso significativamente menor.
- Integração de infraestrutura: O processo de fundição mineral permite a integração simples da estrutura e componentes adicionais, como guias, inserções roscadas e conexões para serviços, durante o processo de fundição propriamente dito.
- Fabricação de estruturas complexas de máquinas: O que seria inconcebível com processos convencionais se torna possível com a fundição mineral: Diversas peças componentes podem ser montadas para formar estruturas complexas por meio de juntas coladas.
- Precisão dimensional econômica: em muitos casos, os componentes de fundição mineral são fundidos nas dimensões finais, pois praticamente não há contração durante o endurecimento. Isso elimina processos de acabamento mais dispendiosos.
- Precisão: Superfícies de referência ou de suporte altamente precisas são obtidas por meio de operações adicionais de retificação, conformação ou fresamento. Como resultado, muitos conceitos de máquinas podem ser implementados com elegância e eficiência.
- Boa estabilidade térmica: A fundição mineral reage muito lentamente às mudanças de temperatura porque a condutividade térmica é significativamente menor do que a dos materiais metálicos. Por esse motivo, mudanças de temperatura de curto prazo têm significativamente menos influência na precisão dimensional da máquina-ferramenta. Uma melhor estabilidade térmica da base da máquina significa que a geometria geral da máquina é melhor preservada e, como resultado, os erros geométricos são minimizados.
- Sem corrosão: os componentes de fundição mineral são resistentes a óleos, líquidos de arrefecimento e outros líquidos agressivos.
- Maior amortecimento de vibrações para maior vida útil das ferramentas: nossa fundição mineral atinge valores de amortecimento de vibrações até 10 vezes maiores do que o aço ou o ferro fundido. Graças a essas características, obtém-se uma estabilidade dinâmica extremamente alta da estrutura da máquina. Os benefícios que isso traz para fabricantes e usuários de máquinas-ferramenta são claros: melhor qualidade do acabamento superficial dos componentes usinados ou retificados e maior vida útil da ferramenta, resultando em menores custos com ferramentas.
- Meio ambiente: O impacto ambiental durante a fabricação é reduzido.
Estrutura de fundição mineral vs. estrutura de ferro fundido
Veja abaixo os benefícios da nossa nova estrutura de fundição mineral em comparação à estrutura de ferro fundido usada anteriormente:
| Fundição Mineral (Granito Epóxi) | Ferro fundido | |
| Amortecimento | Alto | Baixo |
| Desempenho térmico | Baixa condutividade térmica e calor de alta especificação capacidade | Alta condutividade térmica e baixa capacidade de calor |
| Peças Embutidas | Design ilimitado e Molde de uma peça e conexão perfeita | Usinagem necessária |
| Resistência à corrosão | Extra alto | Baixo |
| Ambiental Simpatia | Baixo consumo de energia | Alto consumo de energia |
Conclusão
A fundição mineral é ideal para as estruturas de nossas máquinas CNC. Ela oferece claras vantagens tecnológicas, econômicas e ambientais. A tecnologia de fundição mineral proporciona excelente amortecimento de vibrações, alta resistência química e vantagens térmicas significativas (expansão térmica semelhante à do aço). Elementos de conexão, cabos, sensores e sistemas de medição podem ser incorporados ao conjunto.
Quais são os benefícios do centro de usinagem de leitos de granito para fundição de minerais?
Fundições minerais (granito sintético, também conhecido como concreto resinoso) são amplamente aceitas na indústria de máquinas-ferramenta há mais de 30 anos como material estrutural.
Segundo estatísticas, na Europa, uma em cada 10 máquinas-ferramenta utiliza fundição mineral como base. No entanto, o uso de experiência inadequada, informações incompletas ou incorretas pode gerar suspeitas e preconceitos contra a fundição mineral. Portanto, ao fabricar novos equipamentos, é necessário analisar as vantagens e desvantagens da fundição mineral e compará-la com outros materiais.
A base das máquinas de construção é geralmente dividida em ferro fundido, fundição mineral (concreto polimérico e/ou de resina reativa), estrutura de aço/soldada (com/sem injeção de argamassa) e pedra natural (como granito). Cada material possui características próprias, e não existe um material estrutural perfeito. Somente examinando as vantagens e desvantagens do material de acordo com os requisitos estruturais específicos, é possível selecionar o material estrutural ideal.
As duas funções importantes dos materiais estruturais — garantir a geometria, a posição e a absorção de energia dos componentes — apresentam, respectivamente, requisitos de desempenho (desempenho estático, dinâmico e térmico), requisitos funcionais/estruturais (precisão, peso, espessura da parede, facilidade de trilhos-guia) para instalação de materiais, sistema de circulação de mídia, logística) e requisitos de custo (preço, quantidade, disponibilidade, características do sistema).
I. Requisitos de desempenho para materiais estruturais
1. Características estáticas
O critério para medir as propriedades estáticas de uma base é geralmente a rigidez do material — deformação mínima sob carga, em vez de alta resistência. Para deformação estática elástica, peças fundidas minerais podem ser consideradas materiais homogêneos isotrópicos que obedecem à Lei de Hooke.
A densidade e o módulo de elasticidade das peças fundidas minerais são, respectivamente, 1/3 dos do ferro fundido. Como as peças fundidas minerais e os ferros fundidos têm a mesma rigidez específica, sob o mesmo peso, a rigidez das peças fundidas de ferro e das peças fundidas minerais é a mesma, sem considerar a influência da forma. Em muitos casos, a espessura da parede de projeto das peças fundidas minerais é geralmente 3 vezes maior que a das peças fundidas de ferro, e esse projeto não causará problemas em termos de propriedades mecânicas do produto ou da peça fundida. As peças fundidas minerais são adequadas para trabalhar em ambientes estáticos que suportam pressão (por exemplo, leitos, suportes, colunas) e não são adequadas como estruturas de paredes finas e/ou pequenas (por exemplo, mesas, paletes, trocadores de ferramentas, carros, suportes de fuso). O peso das peças estruturais geralmente é limitado pelo equipamento dos fabricantes de peças fundidas minerais, e produtos de peças fundidas minerais acima de 15 toneladas são geralmente raros.
2. Características dinâmicas
Quanto maior a velocidade de rotação e/ou aceleração do eixo, mais importante é o desempenho dinâmico da máquina. O posicionamento rápido, a troca rápida da ferramenta e a alta velocidade de avanço fortalecem continuamente a ressonância mecânica e a excitação dinâmica das peças estruturais da máquina. Além do projeto dimensional do componente, a deflexão, a distribuição de massa e a rigidez dinâmica do componente são amplamente afetadas pelas propriedades de amortecimento do material.
O uso de peças fundidas minerais oferece uma boa solução para esses problemas. Como absorvem vibrações 10 vezes melhor do que o ferro fundido tradicional, podem reduzir significativamente a amplitude e a frequência natural.
Em operações de usinagem, como a usinagem, pode proporcionar maior precisão, melhor qualidade de superfície e maior vida útil da ferramenta. Ao mesmo tempo, em termos de impacto sonoro, as peças fundidas minerais também apresentaram bom desempenho na comparação e verificação de bases, peças fundidas de transmissão e acessórios de diferentes materiais para motores de grande porte e centrífugas. De acordo com a análise de ruído de impacto, a peça fundida mineral pode atingir uma redução local de 20% no nível de pressão sonora.
3. Propriedades térmicas
Especialistas estimam que cerca de 80% dos desvios de máquinas-ferramentas são causados por efeitos térmicos. Interrupções do processo, como fontes de calor internas ou externas, pré-aquecimento, troca de peças, etc., são causas de deformação térmica. Para selecionar o melhor material, é necessário esclarecer os requisitos do material. O alto calor específico e a baixa condutividade térmica permitem que as peças fundidas minerais tenham boa inércia térmica a influências transitórias de temperatura (como troca de peças) e flutuações da temperatura ambiente. Se o pré-aquecimento rápido for necessário, como em uma base metálica, ou a temperatura da base for proibida, dispositivos de aquecimento ou resfriamento podem ser fundidos diretamente na peça fundida mineral para controlar a temperatura. O uso desse tipo de dispositivo de compensação de temperatura pode reduzir a deformação causada pela influência da temperatura, o que ajuda a melhorar a precisão a um custo razoável.
II. Requisitos funcionais e estruturais
A integridade é uma característica distintiva que distingue as peças fundidas minerais de outros materiais. A temperatura máxima de fundição para peças fundidas minerais é de 45 °C e, juntamente com moldes e ferramentas de alta precisão, peças e peças fundidas minerais podem ser fundidas juntas.
Técnicas avançadas de refusão também podem ser utilizadas em blanks de fundição mineral, resultando em superfícies de montagem e trilhos precisas que dispensam usinagem. Assim como outros materiais de base, as peças fundidas minerais estão sujeitas a regras específicas de projeto estrutural. A espessura da parede, os acessórios de suporte de carga, as inserções de nervuras e os métodos de carga e descarga são todos diferentes de outros materiais até certo ponto e precisam ser considerados previamente durante o projeto.
III. Requisitos de custo
Embora seja importante considerar do ponto de vista técnico, a relação custo-benefício vem se mostrando cada vez mais importante. O uso de peças fundidas minerais permite que engenheiros economizem significativamente em custos de produção e operação. Além da economia em custos de usinagem, os custos de fundição, montagem final e logística (armazenamento e transporte) são reduzidos consequentemente. Considerando a funcionalidade de alto nível das peças fundidas minerais, elas devem ser vistas como um projeto completo. De fato, é mais razoável fazer uma comparação de preços quando a base é instalada ou pré-instalada. O custo inicial relativamente alto é o custo dos moldes e ferramentas de fundição mineral, mas esse custo pode ser diluído no uso a longo prazo (500 a 1.000 peças por molde de aço), e o consumo anual é de cerca de 10 a 15 peças.
IV. Âmbito de utilização
Como material estrutural, as peças fundidas minerais estão constantemente substituindo os materiais estruturais tradicionais, e a chave para seu rápido desenvolvimento reside na fundição mineral, nos moldes e nas estruturas de ligação estáveis. Atualmente, as peças fundidas minerais têm sido amplamente utilizadas em diversos setores de máquinas-ferramenta, como retificadoras e usinagem de alta velocidade. Os fabricantes de retificadoras têm sido pioneiros no setor de máquinas-ferramenta no uso de peças fundidas minerais para leitos de máquinas. Por exemplo, empresas de renome mundial como ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, etc. sempre se beneficiaram do amortecimento, da inércia térmica e da integridade das peças fundidas minerais para obter alta precisão e excelente qualidade superficial no processo de retificação.
Com cargas dinâmicas cada vez maiores, as peças fundidas minerais também são cada vez mais procuradas por empresas líderes mundiais na área de retificadoras de ferramentas. O leito de fundição mineral possui excelente rigidez e pode eliminar facilmente a força causada pela aceleração do motor linear. Ao mesmo tempo, a combinação orgânica de bom desempenho de absorção de vibração e motor linear pode melhorar significativamente a qualidade da superfície da peça e a vida útil do rebolo.
Quanto à peça única, 10.000 mm de comprimento é fácil para nós.
Qual é a espessura mínima da parede?
Em geral, a espessura mínima da seção da base da máquina deve ser de pelo menos 60 mm. Seções mais finas (por exemplo, 10 mm de espessura) podem ser moldadas com tamanhos e formulações de agregados finos.
A taxa de contração após o vazamento é de cerca de 0,1-0,3 mm por 1000 mm. Quando são necessárias peças mecânicas de fundição mineral mais precisas, as tolerâncias podem ser obtidas por retificação CNC secundária, lapidação manual ou outros processos de usinagem.
Nosso material de fundição mineral é o granito preto natural de Jinan. A maioria das empresas opta por granito natural comum ou pedra natural na construção civil.
· Matérias-primas: com partículas exclusivas de Granito Preto Jinan (também chamado de granito 'JinanQing') como agregado, que é mundialmente famoso por sua alta resistência, alta rigidez e alta resistência ao desgaste;
· Fórmula: com resinas epóxi reforçadas exclusivas e aditivos, diferentes componentes usando diferentes formulações para garantir um desempenho abrangente ideal;
· Propriedades mecânicas: a absorção de vibração é cerca de 10 vezes maior que a do ferro fundido, boas propriedades estáticas e dinâmicas;
· Propriedades físicas: densidade é cerca de 1/3 do ferro fundido, propriedades de barreira térmica mais altas que os metais, não higroscópico, boa estabilidade térmica;
· Propriedades químicas: maior resistência à corrosão do que os metais, ecologicamente correto;
· Precisão dimensional: a contração linear após a fundição é de cerca de 0,1-0,3㎜/m, precisão de forma e contra-forma extremamente alta em todos os planos;
· Integridade estrutural: estruturas muito complexas podem ser moldadas, enquanto o uso de granito natural geralmente requer montagem, emenda e colagem;
· Reação térmica lenta: reage a mudanças de temperatura de curto prazo de forma muito mais lenta e muito menor;
· Insertos embutidos: fixadores, tubos, cabos e câmaras podem ser embutidos na estrutura, materiais de insertos incluindo metal, pedra, cerâmica e plástico etc.