No campo da metrologia de alta precisão, a exatidão é o critério fundamental para avaliar o valor dos equipamentos. Nos últimos anos, 95% dos equipamentos de medição de alta precisão abandonaram as tradicionais bases de ferro fundido e adotaram bases de granito. Por trás dessa transformação do setor está o avanço tecnológico proporcionado pelas características de amortecimento em nanoescala das bases de granito. Este artigo analisará em profundidade as vantagens exclusivas das bases de granito e desvendará o mistério por trás de sua ascensão como a "nova queridinha" dos equipamentos de medição de alta precisão.
Limitações das bases de ferro fundido: É difícil atender aos requisitos de medição de alta precisão.
O ferro fundido já foi o material principal para a base de equipamentos de medição e era amplamente utilizado devido ao seu baixo custo e facilidade de processamento. No entanto, em cenários de medição de alta precisão, as limitações do ferro fundido estão se tornando cada vez mais evidentes. Por um lado, o ferro fundido apresenta baixa estabilidade térmica, com um coeficiente de expansão térmica de até 11-12 × 10⁻⁶/℃. Quando o equipamento gera calor durante a operação ou a temperatura ambiente varia, ele é propenso a deformações térmicas, resultando em desvios na referência de medição. Por outro lado, a estrutura interna do ferro fundido possui poros microscópicos e seu desempenho de amortecimento de vibrações é insuficiente, tornando-o incapaz de absorver efetivamente interferências de vibrações externas. Quando a operação de máquinas-ferramenta e a movimentação de veículos na oficina geram vibrações, a base de ferro fundido transmite essas vibrações para o equipamento de medição, causando flutuações nos dados de medição e dificultando o atendimento aos requisitos de medição de alta precisão em níveis nanométricos e micrométricos.
Características de amortecimento em nanoescala de bases de granito: a garantia fundamental para medições precisas.
O granito é uma pedra natural formada por processos geológicos ao longo de centenas de milhões de anos. Seus cristais minerais internos são compactos e sua estrutura é densa e uniforme, conferindo-lhe excelentes propriedades de amortecimento em nanoescala. Quando vibrações externas são transmitidas para a base de granito, sua microestrutura interna pode converter rapidamente a energia vibratória em energia térmica, alcançando uma atenuação eficiente. Comparado com o ferro fundido, o tempo de resposta à vibração das bases de granito é reduzido em mais de 80%, e elas podem retornar a um estado estável em um tempo extremamente curto, evitando efetivamente o impacto da vibração na precisão de medição dos equipamentos.
De uma perspectiva microscópica, a estrutura cristalina do granito contém um grande número de minúsculos contornos de grãos e partículas minerais, e essas características estruturais formam uma "rede de absorção de vibrações" natural. Quando as ondas de vibração se propagam no granito, elas colidem, refletem e se dispersam repetidamente nesses contornos de grãos e partículas. A energia de vibração é constantemente consumida nesse processo, alcançando assim o efeito de amortecimento da vibração. Estudos mostram que a base de granito pode reduzir a amplitude da vibração para menos de um décimo da original, proporcionando um ambiente de medição estável para equipamentos de medição.
Outras vantagens das bases de granito: Atendem plenamente às exigências de alto padrão.
Além de suas excelentes propriedades de amortecimento em nanoescala, a base de granito também apresenta diversas vantagens, tornando-a uma escolha ideal para equipamentos de medição de alta precisão. Seu coeficiente de expansão térmica é extremamente baixo, apenas 5-7 × 10⁻⁶/℃, e é praticamente imune a variações de temperatura. Mantém tamanho e forma estáveis sob diferentes condições ambientais, garantindo a precisão da referência de medição. Ao mesmo tempo, o granito possui alta dureza (com dureza Mohs de 6-7) e forte resistência ao desgaste. Mesmo após uso prolongado, sua superfície mantém um estado plano de alta precisão, reduzindo a frequência de manutenção e calibração do equipamento. Além disso, o granito possui propriedades químicas estáveis e não é facilmente corroído por substâncias ácidas ou alcalinas, tornando-o adequado para diversos ambientes industriais complexos.
A prática da indústria comprovou o excelente valor das bases de granito.
Na área de fabricação de semicondutores, o tamanho dos chips entrou na era nanométrica e os requisitos de precisão para equipamentos de metrologia são extremamente altos. Após uma renomada empresa internacional de semicondutores substituir seus equipamentos de medição com base de ferro fundido por uma base de granito, o erro de medição diminuiu de ±5 μm para ±0,5 μm e a taxa de rendimento do produto aumentou em 12%. No setor aeroespacial, equipamentos de metrologia de alta tecnologia usados para detectar as tolerâncias de forma e posição de componentes, após a adoção de bases de granito, evitam efetivamente a interferência de vibrações, garantindo a precisão de processamento de componentes críticos, como pás de motores de aeronaves e estruturas de fuselagem, e fornecendo uma forte garantia para a segurança e confiabilidade de produtos aeroespaciais.
Com a crescente exigência de precisão nas medições na indústria de manufatura de alta tecnologia, as bases de granito, com suas características de amortecimento em nanoescala e vantagens de desempenho abrangentes, estão remodelando os padrões técnicos dos equipamentos de medição. A transição do ferro fundido para o granito não é apenas uma atualização de materiais; é também uma revolução industrial que impulsiona a tecnologia de medição de precisão a novos patamares.
Data da publicação: 13 de maio de 2025