Đầu tiên, những ưu điểm của đế đá granit.
Độ cứng cao và biến dạng nhiệt thấp
Đá granit có mật độ cao (khoảng 2,6-2,8 g/cm³), và mô đun Young có thể đạt 50-100 GPa, vượt xa các vật liệu kim loại thông thường. Độ cứng cao này có thể ức chế hiệu quả rung động bên ngoài và biến dạng do tải trọng, đồng thời đảm bảo độ phẳng của thanh dẫn hướng phao khí. Đồng thời, hệ số giãn nở tuyến tính của đá granit rất thấp (khoảng 5×10⁻⁶/℃), chỉ bằng 1/3 so với hợp kim nhôm, hầu như không bị biến dạng nhiệt trong môi trường nhiệt độ dao động, đặc biệt thích hợp cho các phòng thí nghiệm có nhiệt độ ổn định hoặc các môi trường công nghiệp có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm.
Hiệu suất giảm chấn tuyệt vời
Cấu trúc đa tinh thể của đá granit mang lại cho nó đặc tính giảm chấn tự nhiên, và thời gian suy giảm rung động nhanh hơn 3-5 lần so với thép. Trong quá trình gia công chính xác, nó có thể hấp thụ hiệu quả các rung động tần số cao như khởi động và dừng động cơ, cắt gọt dụng cụ, và tránh ảnh hưởng của cộng hưởng đến độ chính xác định vị của bệ di động (giá trị điển hình lên đến ±0,1μm).
Tính ổn định kích thước dài hạn
Sau hàng trăm triệu năm trải qua các quá trình địa chất hình thành nên đá granit, ứng suất bên trong của nó đã được giải phóng hoàn toàn, không giống như vật liệu kim loại do ứng suất dư gây ra bởi sự biến dạng chậm. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy sự thay đổi kích thước của nền đá granit nhỏ hơn 1μm/m trong suốt 10 năm, tốt hơn đáng kể so với kết cấu gang hoặc thép hàn.
Chống ăn mòn và không cần bảo trì
Đá granit có khả năng chịu đựng cao với axit, kiềm, dầu, độ ẩm và các yếu tố môi trường khác, không cần phủ lớp chống gỉ thường xuyên như đế kim loại. Sau khi mài và đánh bóng, độ nhám bề mặt có thể đạt Ra 0,2μm hoặc thấp hơn, có thể được sử dụng trực tiếp làm bề mặt chịu lực của ray dẫn hướng khí nén để giảm sai sót khi lắp ráp.
Thứ hai, những hạn chế của nền đá granit.
Khó khăn trong xử lý và vấn đề chi phí
Đá granit có độ cứng Mohs từ 6-7, đòi hỏi phải sử dụng dụng cụ kim cương để mài chính xác, hiệu suất gia công chỉ bằng 1/5 so với vật liệu kim loại. Cấu trúc phức tạp của rãnh đuôi én, lỗ ren và các đặc điểm khác dẫn đến chi phí gia công cao, và chu kỳ gia công dài (ví dụ, gia công bệ 2m×1m mất hơn 200 giờ), dẫn đến tổng chi phí cao hơn 30%-50% so với bệ hợp kim nhôm.
Nguy cơ gãy giòn
Mặc dù cường độ chịu nén có thể đạt tới 200-300MPa, nhưng cường độ chịu kéo của đá granit chỉ bằng 1/10 con số đó. Hiện tượng nứt vỡ giòn dễ xảy ra dưới tải trọng va đập cực lớn, và việc sửa chữa hư hỏng rất khó khăn. Cần phải tránh sự tập trung ứng suất thông qua thiết kế kết cấu, chẳng hạn như sử dụng các góc chuyển tiếp được bo tròn, tăng số lượng điểm tựa, v.v.
Cân nặng gây ra những hạn chế cho hệ thống.
Mật độ của đá granit cao gấp 2,5 lần so với hợp kim nhôm, dẫn đến sự gia tăng đáng kể trọng lượng tổng thể của bệ đỡ. Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn đối với khả năng chịu tải của kết cấu đỡ, và hiệu suất động có thể bị ảnh hưởng bởi các vấn đề quán tính trong các trường hợp yêu cầu chuyển động tốc độ cao (chẳng hạn như bàn đặt tấm bán dẫn in thạch bản).
Tính dị hướng vật liệu
Sự phân bố các hạt khoáng chất trong đá granit tự nhiên có tính định hướng, và độ cứng cũng như hệ số giãn nở nhiệt ở các vị trí khác nhau có sự khác biệt nhỏ (khoảng ±5%). Điều này có thể gây ra sai số đáng kể đối với các nền tảng siêu chính xác (như định vị ở cấp độ nano), cần được cải thiện bằng cách lựa chọn vật liệu nghiêm ngặt và xử lý đồng nhất hóa (như nung ở nhiệt độ cao).
Là thành phần cốt lõi của thiết bị công nghiệp độ chính xác cao, bệ nổi khí áp suất tĩnh chính xác được sử dụng rộng rãi trong sản xuất chất bán dẫn, gia công quang học, đo lường chính xác và các lĩnh vực khác. Việc lựa chọn vật liệu nền ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định, độ chính xác và tuổi thọ của bệ. Đá granit (đá granit tự nhiên), với các đặc tính vật lý độc đáo, đã trở thành vật liệu phổ biến cho các loại đế bệ này trong những năm gần đây.
Thời gian đăng bài: 09/04/2025