Việc lựa chọn vật liệu nền đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo các mô-đun chuyển động siêu chính xác. Nền chính xác bằng đá granit và nền đúc khoáng, là hai lựa chọn chính, mỗi loại đều có những đặc điểm riêng biệt, khác biệt đáng kể về độ ổn định, khả năng duy trì độ chính xác, độ bền và chi phí.
Độ ổn định: Độ đặc tự nhiên so với vật liệu tổng hợp nhân tạo
Sau hàng triệu năm biến đổi địa chất, đá granit tạo thành một cấu trúc đồng nhất và đặc chắc nhờ liên kết tự nhiên của thạch anh, fenspat và các khoáng chất khác. Trong môi trường công nghiệp, nơi thiết bị lớn tạo ra rung động mạnh, cấu trúc tinh thể phức tạp của đá granit giúp giảm thiểu hiệu quả những nhiễu loạn này, giảm hơn 80% biên độ rung động truyền đến các mô-đun chuyển động siêu chính xác lơ lửng trên không. Điều này đảm bảo hoạt động trơn tru trong các tác vụ xử lý hoặc kiểm tra độ chính xác cao, chẳng hạn như tạo mẫu chính xác cho chip điện tử trong quy trình quang khắc.
Đế đúc khoáng được chế tạo từ các hạt khoáng trộn với chất kết dính chuyên dụng, tạo nên cấu trúc bên trong đồng nhất với khả năng giảm chấn tốt. Mặc dù chúng cung cấp khả năng đệm hiệu quả cho các rung động chung và tạo ra môi trường làm việc ổn định cho các mô-đun chuyển động siêu chính xác nổi trên không, hiệu suất của chúng dưới các rung động cường độ cao và liên tục vẫn kém hơn một chút so với đế đá granit. Hạn chế này có thể gây ra những sai số nhỏ trong các ứng dụng có độ chính xác cao.
Duy trì độ chính xác: Sự giãn nở tự nhiên thấp so với sự co lại được kiểm soát
Đá granit nổi tiếng với hệ số giãn nở nhiệt cực thấp (thường là 5–7 × 10⁻⁶/°C). Ngay cả trong môi trường có biến động nhiệt độ đáng kể, đế đá granit vẫn thể hiện những thay đổi kích thước tối thiểu. Ví dụ, trong các ứng dụng thiên văn học, các mô-đun chuyển động siêu chính xác, lơ lửng trên không, làm từ đá granit đảm bảo độ chính xác định vị thấu kính ở cấp độ dưới micron cho kính thiên văn, cho phép các nhà thiên văn học chụp được những chi tiết phức tạp của các thiên thể ở xa.
Vật liệu đúc khoáng có thể được điều chế để tối ưu hóa và kiểm soát các đặc tính giãn nở nhiệt, đạt được hệ số tương đương hoặc thậm chí thấp hơn hệ số giãn nở nhiệt của đá granit. Điều này làm cho chúng phù hợp với các thiết bị đo lường chính xác cao, nhạy cảm với nhiệt độ. Tuy nhiên, độ ổn định lâu dài về độ chính xác của chúng vẫn cần được kiểm chứng do các yếu tố như lão hóa chất kết dính, có thể dẫn đến giảm hiệu suất sau thời gian sử dụng kéo dài.
Độ bền: Độ cứng cao của đá tự nhiên so với vật liệu composite chống mỏi
Độ cứng cao của đá granit (thang Mohs: 6–7) mang lại khả năng chống mài mòn tuyệt vời. Trong các phòng thí nghiệm khoa học vật liệu, đế đá granit cho các mô-đun chuyển động siêu chính xác nổi trên không thường được sử dụng có khả năng chống ma sát kéo dài từ các thanh trượt, kéo dài chu kỳ bảo trì hơn 50% so với đế thông thường. Mặc dù có ưu điểm này, độ giòn của đá granit vẫn tiềm ẩn nguy cơ gãy vỡ khi va chạm ngẫu nhiên.
Đế đúc khoáng thể hiện đặc tính chống mỏi vượt trội, duy trì tính toàn vẹn cấu trúc trong suốt quá trình chuyển động qua lại tần số cao kéo dài của các mô-đun nổi khí siêu chính xác. Ngoài ra, chúng còn có khả năng chống ăn mòn hóa học nhẹ, tăng cường độ bền trong môi trường ăn mòn nhẹ. Tuy nhiên, trong điều kiện khắc nghiệt như độ ẩm cao, chất kết dính bên trong đế đúc khoáng có thể bị phân hủy, làm giảm độ bền tổng thể của chúng.
Chi phí sản xuất và khó khăn trong quá trình chế biến**: Những thách thức của quá trình khai thác đá tự nhiên so với quá trình đúc nhân tạo
Khai thác và vận chuyển đá granit đòi hỏi hậu cần phức tạp, trong khi chế biến đòi hỏi thiết bị và kỹ thuật tiên tiến. Do độ cứng và độ giòn cao, các hoạt động như cắt, mài và đánh bóng thường dẫn đến tỷ lệ phế liệu cao, làm tăng chi phí sản xuất.
Ngược lại, việc sản xuất đế đúc khoáng sản đòi hỏi khuôn mẫu và quy trình đặc thù. Mặc dù việc phát triển khuôn ban đầu tốn kém đáng kể, nhưng việc sản xuất hàng loạt sau đó sẽ mang lại lợi thế kinh tế khi khuôn đã được thiết lập.
Thời gian đăng: 08-04-2025