Trung tâm gia công bằng đá cẩm thạch dùng để đúc khoáng sản có những lợi ích gì?
Vật liệu đúc khoáng (đá granit nhân tạo hay còn gọi là bê tông nhựa) đã được ngành công nghiệp chế tạo máy công cụ chấp nhận rộng rãi trong hơn 30 năm qua như một vật liệu kết cấu.
Theo thống kê, tại châu Âu, cứ 10 máy công cụ thì có 1 máy sử dụng vật liệu đúc khoáng làm đế. Tuy nhiên, việc sử dụng kinh nghiệm không phù hợp, thông tin không đầy đủ hoặc không chính xác có thể dẫn đến sự nghi ngờ và định kiến đối với vật liệu đúc khoáng. Do đó, khi chế tạo thiết bị mới, cần phải phân tích ưu điểm và nhược điểm của vật liệu đúc khoáng và so sánh chúng với các vật liệu khác.
Vật liệu làm nền móng máy móc xây dựng thường được chia thành gang, bê tông cốt thép (bê tông polymer và/hoặc bê tông nhựa phản ứng), kết cấu thép/hàn (có/không có vữa) và đá tự nhiên (như đá granit). Mỗi loại vật liệu đều có đặc điểm riêng, và không có vật liệu kết cấu nào là hoàn hảo. Chỉ bằng cách xem xét ưu điểm và nhược điểm của vật liệu theo yêu cầu kết cấu cụ thể, mới có thể lựa chọn được vật liệu kết cấu lý tưởng.
Hai chức năng quan trọng của vật liệu kết cấu là đảm bảo hình dạng, vị trí và khả năng hấp thụ năng lượng của các bộ phận, từ đó đặt ra các yêu cầu về hiệu suất (hiệu suất tĩnh, động và nhiệt), các yêu cầu về chức năng/kết cấu (độ chính xác, trọng lượng, độ dày thành, độ dễ dàng của ray dẫn hướng) cho việc lắp đặt vật liệu, hệ thống tuần hoàn môi chất, hậu cần) và các yêu cầu về chi phí (giá cả, số lượng, tính sẵn có, đặc điểm hệ thống).
I. Yêu cầu về hiệu suất đối với vật liệu kết cấu
1. Đặc tính tĩnh
Tiêu chí để đo các đặc tính tĩnh của một vật liệu nền thường là độ cứng của vật liệu – độ biến dạng tối thiểu dưới tải trọng, chứ không phải độ bền cao. Đối với biến dạng đàn hồi tĩnh, các vật đúc khoáng có thể được coi là vật liệu đồng nhất đẳng hướng tuân theo định luật Hooke.
Khối lượng riêng và mô đun đàn hồi của vật đúc khoáng lần lượt bằng 1/3 so với gang. Vì vật đúc khoáng và gang có cùng độ cứng riêng, nên với cùng trọng lượng, độ cứng của vật đúc gang và vật đúc khoáng là như nhau nếu không xét đến ảnh hưởng của hình dạng. Trong nhiều trường hợp, độ dày thành thiết kế của vật đúc khoáng thường gấp 3 lần so với vật đúc gang, và thiết kế này sẽ không gây ra bất kỳ vấn đề nào về tính chất cơ học của sản phẩm hoặc vật đúc. Vật đúc khoáng thích hợp để làm việc trong môi trường tĩnh chịu áp lực (ví dụ: giường, giá đỡ, cột) và không thích hợp làm khung thành mỏng và/hoặc khung nhỏ (ví dụ: bàn, pallet, bộ thay dao, xe đẩy, giá đỡ trục chính). Trọng lượng của các bộ phận kết cấu thường bị giới hạn bởi thiết bị của nhà sản xuất vật đúc khoáng, và các sản phẩm vật đúc khoáng có trọng lượng trên 15 tấn thường rất hiếm.
2. Đặc tính động
Tốc độ quay và/hoặc gia tốc của trục càng lớn thì hiệu suất động học của máy càng quan trọng. Định vị nhanh, thay dụng cụ nhanh và cấp liệu tốc độ cao liên tục làm tăng cộng hưởng cơ học và kích thích động học của các bộ phận kết cấu máy. Bên cạnh thiết kế kích thước của chi tiết, độ võng, phân bố khối lượng và độ cứng động học của chi tiết còn bị ảnh hưởng rất lớn bởi các đặc tính giảm chấn của vật liệu.
Việc sử dụng vật liệu đúc khoáng mang lại giải pháp tốt cho những vấn đề này. Bởi vì nó hấp thụ rung động tốt hơn gấp 10 lần so với gang đúc truyền thống, nên nó có thể giảm đáng kể biên độ và tần số tự nhiên.
Trong các hoạt động gia công cơ khí, vật liệu đúc khoáng có thể mang lại độ chính xác cao hơn, chất lượng bề mặt tốt hơn và tuổi thọ dụng cụ dài hơn. Đồng thời, về tác động tiếng ồn, vật liệu đúc khoáng cũng thể hiện tốt thông qua việc so sánh và kiểm chứng với các bộ phận cơ khí, bộ truyền động và phụ kiện làm từ các vật liệu khác nhau cho động cơ lớn và máy ly tâm. Theo phân tích âm thanh va chạm, vật liệu đúc khoáng có thể đạt được mức giảm cục bộ 20% về mức áp suất âm thanh.
3. Tính chất nhiệt
Các chuyên gia ước tính rằng khoảng 80% sai lệch của máy công cụ là do ảnh hưởng nhiệt. Các gián đoạn trong quá trình gia công như nguồn nhiệt bên trong hoặc bên ngoài, gia nhiệt sơ bộ, thay đổi phôi, v.v. đều là nguyên nhân gây ra biến dạng nhiệt. Để có thể lựa chọn vật liệu tốt nhất, cần phải làm rõ các yêu cầu về vật liệu. Nhiệt dung riêng cao và độ dẫn nhiệt thấp cho phép các vật đúc khoáng có quán tính nhiệt tốt đối với các ảnh hưởng nhiệt độ tức thời (như thay đổi phôi) và dao động nhiệt độ môi trường xung quanh. Nếu cần gia nhiệt sơ bộ nhanh như đối với đế kim loại hoặc nhiệt độ đế bị hạn chế, các thiết bị gia nhiệt hoặc làm mát có thể được đúc trực tiếp vào vật đúc khoáng để kiểm soát nhiệt độ. Sử dụng loại thiết bị bù nhiệt độ này có thể giảm biến dạng do ảnh hưởng của nhiệt độ, giúp cải thiện độ chính xác với chi phí hợp lý.
II. Các yêu cầu về chức năng và cấu trúc
Tính toàn vẹn là đặc điểm nổi bật giúp phân biệt các sản phẩm đúc từ khoáng chất với các vật liệu khác. Nhiệt độ đúc tối đa đối với sản phẩm đúc từ khoáng chất là 45°C, và cùng với khuôn và dụng cụ có độ chính xác cao, các chi tiết và sản phẩm đúc từ khoáng chất có thể được đúc cùng nhau.
Các kỹ thuật đúc lại tiên tiến cũng có thể được sử dụng trên phôi đúc khoáng, tạo ra các bề mặt lắp ráp và đường ray chính xác mà không cần gia công. Giống như các vật liệu cơ bản khác, các sản phẩm đúc khoáng cũng phải tuân theo các quy tắc thiết kế kết cấu cụ thể. Độ dày thành, các phụ kiện chịu tải, các miếng chèn gân, phương pháp chất tải và dỡ tải đều khác biệt so với các vật liệu khác ở một mức độ nhất định và cần được xem xét trước trong quá trình thiết kế.
III. Yêu cầu về chi phí
Mặc dù cần xem xét khía cạnh kỹ thuật, nhưng hiệu quả chi phí ngày càng trở nên quan trọng. Sử dụng vật đúc khoáng cho phép các kỹ sư tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất và vận hành. Ngoài việc tiết kiệm chi phí gia công, chi phí đúc, lắp ráp cuối cùng và chi phí hậu cần (kho bãi và vận chuyển) đều được giảm thiểu tương ứng. Xét đến chức năng cao cấp của vật đúc khoáng, cần phải xem xét nó như một dự án tổng thể. Trên thực tế, việc so sánh giá cả sẽ hợp lý hơn khi phần đế đã được lắp đặt hoặc lắp đặt sẵn. Chi phí ban đầu tương đối cao là chi phí khuôn và dụng cụ đúc khoáng, nhưng chi phí này có thể được phân bổ trong thời gian sử dụng lâu dài (500-1000 chi tiết/khuôn thép), và mức tiêu thụ hàng năm khoảng 10-15 chi tiết.
IV. Phạm vi sử dụng
Là một vật liệu kết cấu, vật liệu đúc khoáng đang dần thay thế các vật liệu kết cấu truyền thống, và chìa khóa cho sự phát triển nhanh chóng của nó nằm ở vật liệu đúc khoáng, khuôn mẫu và cấu trúc liên kết ổn định. Hiện nay, vật liệu đúc khoáng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực máy công cụ như máy mài và gia công tốc độ cao. Các nhà sản xuất máy mài là những người tiên phong trong ngành máy công cụ khi sử dụng vật liệu đúc khoáng cho khung máy. Ví dụ, các công ty nổi tiếng thế giới như ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, v.v. luôn tận dụng khả năng giảm chấn, quán tính nhiệt và tính toàn vẹn của vật liệu đúc khoáng để đạt được độ chính xác cao và chất lượng bề mặt tuyệt vời trong quá trình mài.
Với tải trọng động ngày càng tăng, các vật liệu đúc từ khoáng chất cũng ngày càng được các công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực máy mài dụng cụ ưa chuộng. Vật liệu đúc từ khoáng chất có độ cứng tuyệt vời và có thể loại bỏ tốt lực gây ra bởi gia tốc của động cơ tuyến tính. Đồng thời, sự kết hợp hài hòa giữa khả năng hấp thụ rung động tốt và động cơ tuyến tính có thể cải thiện đáng kể chất lượng bề mặt của phôi và tuổi thọ của đá mài.
Thời gian đăng bài: 18/01/2022