Na construção de plataformas flutuantes de ar de pressão estática de precisão, a escolha da base desempenha um papel decisivo no desempenho geral da plataforma. As bases de precisão em granito e em ferro fundido têm características próprias, com diferenças óbvias em dimensões-chave como estabilidade, manutenção precisa, durabilidade e custo.
Primeiro, estabilidade: estrutura natural densa e metálica
Após milhões de anos de mudanças geológicas, o granito é combinado intimamente com quartzo, feldspato e outros minerais, formando uma estrutura muito densa e uniforme. Diante de interferências externas, como a forte vibração gerada pela operação de grandes equipamentos na oficina da fábrica, a base de granito pode efetivamente bloquear e atenuar, contando com sua complexa estrutura cristalina, o que pode reduzir a amplitude de vibração da plataforma flutuante de ar de pressão estática de precisão em mais de 80%, proporcionando uma operação estável para a plataforma, garantindo movimento suave durante o processamento ou detecção de alta precisão. Por exemplo, no processo de fotolitografia da fabricação de chips eletrônicos, a caracterização precisa dos padrões dos chips é garantida.
A base de ferro fundido é feita de uma liga de ferro-carbono, e a grafite interna é distribuída em folhas ou esferas. Embora tenha uma certa capacidade de amortecimento de vibrações, sua uniformidade estrutural não é tão boa quanto a do granito. Ao lidar com vibrações de alta intensidade e contínuas, é difícil para a base de ferro fundido reduzir a interferência vibratória ao mesmo nível que a base de granito, o que pode levar a pequenos desvios no movimento da plataforma flutuante de ar de pressão estática de precisão, afetando o desempenho de precisão da plataforma em operações de ultraprecisão.
Em segundo lugar, a retenção da precisão: as vantagens naturais da baixa expansão e o desafio da mudança térmica do metal
O granito é conhecido por seu baixíssimo coeficiente de expansão térmica, geralmente de 5 a 7 ×10⁻⁶/°C. Em ambientes com flutuação de temperatura, o tamanho da base de precisão do granito muda muito pouco. No campo da astronomia, a plataforma de flutuação de ar hidrostática de precisão para o ajuste fino da lente do telescópio é combinada com a base de granito. Mesmo que a diferença de temperatura entre o dia e a noite seja significativa, ela pode garantir que a precisão de posicionamento da lente seja mantida no nível submicrométrico, ajudando os astrônomos a capturar a dinâmica sutil de corpos celestes distantes.
O coeficiente de expansão térmica do ferro fundido é relativamente alto, geralmente de 10-20 ×10⁻⁶/°C. Com as mudanças de temperatura, o tamanho da base de ferro fundido muda significativamente, o que pode facilmente causar deformação térmica da plataforma flutuante de ar de pressão estática de precisão, resultando na diminuição da precisão de movimento da plataforma. No processo de retificação de lentes ópticas sensíveis à temperatura, a deformação da base de ferro fundido sob a influência da temperatura pode causar desvios na precisão de retificação da lente além da faixa permitida, afetando a qualidade da lente.
Terceiro, durabilidade: alta dureza da pedra natural e fadiga do metal
A dureza do granito é alta, com dureza de Mohs de 6 a 7, e boa resistência ao desgaste. Em laboratórios de ciência dos materiais, a plataforma flutuante de ar de pressão estática de precisão, frequentemente utilizada, possui base de granito que resiste eficazmente à perda por atrito a longo prazo. Em comparação com uma base comum, o ciclo de manutenção da plataforma pode ser estendido em mais de 50%, reduzindo os custos de manutenção do equipamento e garantindo a continuidade do trabalho de pesquisa científica. No entanto, o granito é relativamente frágil e existe o risco de ruptura em caso de impacto acidental.
A base de ferro fundido possui certa tenacidade e não se quebra facilmente sob impactos específicos. No entanto, durante o movimento alternativo de alta frequência da plataforma flutuante de ar de pressão estática de precisão por um longo período, o ferro fundido está sujeito a danos por fadiga, resultando em alterações na estrutura interna, afetando a precisão do movimento e a estabilidade da plataforma. Ao mesmo tempo, o ferro fundido está sujeito à ferrugem e corrosão em ambientes úmidos, reduzindo sua durabilidade; em contraste, a base de granito apresenta maior resistência à corrosão.
Quarto, custo de fabricação e dificuldade de processamento: desafios de mineração e processamento de pedra natural e limiar do processo de fundição de metal
A mineração e o transporte de matérias-primas de granito são complexos, e o processamento exige equipamentos e tecnologia de ponta. Devido à sua alta dureza e fragilidade, corte, retificação, polimento e outros processos estão sujeitos a colapsos, rachaduras e alta taxa de refugo, resultando em altos custos de fabricação.
A base de ferro fundido é fabricada com um processo de fundição avançado, ampla fonte de matérias-primas e custo relativamente baixo. Através do molde, é possível atingir produção em massa e alta eficiência de produção. No entanto, para atingir a mesma alta precisão e estabilidade da base de granito, o processo de fundição e os requisitos de pós-processamento são extremamente rigorosos, exigindo usinagem de precisão e tratamento de envelhecimento, entre outros, e o custo também aumentará significativamente.
Em resumo, a base de precisão de granito tem vantagens significativas nos cenários de aplicação de plataforma de flutuação de ar de pressão estática de precisão que exigem alta precisão, estabilidade e resistência ao desgaste; A base de ferro fundido tem certas vantagens em custo e tenacidade, e é adequada para ocasiões em que os requisitos de precisão são relativamente baixos, a busca pela relação custo-benefício e o ambiente de vibração e temperatura são relativamente estáveis.
Horário da publicação: 09/04/2025