Đá granit epoxy, hay còn gọi là đá granit tổng hợp, là hỗn hợp epoxy và đá granit thường được sử dụng làm vật liệu thay thế cho đế máy công cụ. Đá granit epoxy được sử dụng thay thế cho gang và thép để giảm rung động tốt hơn, kéo dài tuổi thọ dụng cụ và giảm chi phí lắp ráp.
Đế máy công cụ
Máy công cụ và các máy móc chính xác cao khác dựa vào độ cứng cao, độ ổn định lâu dài và đặc tính giảm chấn tuyệt vời của vật liệu cơ bản để đảm bảo hiệu suất tĩnh và động. Các vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất cho các cấu trúc này là gang, kết cấu thép hàn và đá granit tự nhiên. Do thiếu độ ổn định lâu dài và đặc tính giảm chấn rất kém, các kết cấu thép chế tạo ít được sử dụng ở những nơi yêu cầu độ chính xác cao. Gang chất lượng tốt được xử lý giảm ứng suất và ủ sẽ mang lại độ ổn định kích thước cho cấu trúc và có thể được đúc thành các hình dạng phức tạp, nhưng cần một quy trình gia công tốn kém để tạo ra các bề mặt chính xác sau khi đúc.
Đá granit tự nhiên chất lượng tốt ngày càng khó tìm, nhưng lại có khả năng giảm chấn cao hơn gang. Cũng giống như gang, việc gia công đá granit tự nhiên tốn nhiều công sức và chi phí.
Các sản phẩm đúc bằng đá granit chính xác được sản xuất bằng cách trộn cốt liệu đá granit (đã được nghiền, rửa sạch và sấy khô) với hệ thống nhựa epoxy ở nhiệt độ môi trường (tức là quy trình đóng rắn nguội). Chất độn cốt liệu thạch anh cũng có thể được sử dụng trong thành phần. Quá trình nén rung trong khi đúc sẽ nén chặt cốt liệu lại với nhau.
Các chi tiết ren, tấm thép và ống dẫn chất làm mát có thể được đúc cùng trong quá trình đúc. Để đạt được độ linh hoạt cao hơn nữa, các thanh dẫn hướng tuyến tính, rãnh trượt mài và giá đỡ động cơ có thể được sao chép hoặc gắn kết bằng vữa, do đó loại bỏ nhu cầu gia công sau khi đúc. Bề mặt của sản phẩm đúc có độ hoàn thiện tương đương với bề mặt khuôn.
Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm bao gồm:
■ Giảm chấn rung động.
■ Tính linh hoạt: Các rãnh dẫn hướng tuyến tính tùy chỉnh, bể chứa chất lỏng thủy lực, các chi tiết ren, dung dịch làm mát và đường ống dẫn đều có thể được tích hợp vào đế polymer.
■ Việc tích hợp các chi tiết chèn, v.v., giúp giảm đáng kể công đoạn gia công trên sản phẩm đúc hoàn thiện.
■ Thời gian lắp ráp được rút ngắn nhờ việc kết hợp nhiều bộ phận vào một khối đúc duy nhất.
■ Không yêu cầu độ dày thành đồng nhất, cho phép linh hoạt hơn trong thiết kế phần đế.
■ Khả năng kháng hóa chất đối với hầu hết các dung môi, axit, kiềm và chất lỏng cắt gọt thông thường.
■ Không cần sơn.
■Vật liệu composite có mật độ xấp xỉ bằng nhôm (nhưng các mảnh dày hơn để đạt được độ bền tương đương).
■ Quy trình đúc bê tông composite polymer sử dụng ít năng lượng hơn nhiều so với đúc kim loại. Nhựa polymer dùng để đúc tiêu tốn rất ít năng lượng và quá trình đúc được thực hiện ở nhiệt độ phòng.
Vật liệu đá granit epoxy có hệ số giảm chấn bên trong tốt hơn gấp mười lần so với gang, tốt hơn gấp ba lần so với đá granit tự nhiên và tốt hơn gấp ba mươi lần so với kết cấu thép chế tạo sẵn. Nó không bị ảnh hưởng bởi chất làm mát, có độ ổn định lâu dài tuyệt vời, độ ổn định nhiệt được cải thiện, độ cứng xoắn và động cao, khả năng hấp thụ tiếng ồn tuyệt vời và ứng suất bên trong không đáng kể.
Nhược điểm bao gồm độ bền thấp ở các tiết diện mỏng (dưới 1 inch (25 mm)), độ bền kéo thấp và khả năng chống sốc thấp.
Giới thiệu về khung đúc khoáng chất
Đúc khoáng chất là một trong những vật liệu xây dựng hiện đại và hiệu quả nhất. Các nhà sản xuất máy móc chính xác là những người tiên phong trong việc sử dụng đúc khoáng chất. Ngày nay, việc sử dụng nó trong các máy phay CNC, máy khoan, máy mài và máy cắt tia lửa điện đang ngày càng tăng, và những ưu điểm của nó không chỉ giới hạn ở các máy tốc độ cao.
Vật liệu đúc khoáng, còn được gọi là vật liệu epoxy granit, bao gồm các chất độn khoáng như sỏi, cát thạch anh, bột băng và chất kết dính. Vật liệu được trộn theo các thông số kỹ thuật chính xác và đổ nguội vào khuôn. Một nền tảng vững chắc là cơ sở cho sự thành công!
Các máy công cụ hiện đại cần phải hoạt động ngày càng nhanh hơn và chính xác hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, tốc độ di chuyển cao và gia công khối lượng lớn tạo ra những rung động không mong muốn cho khung máy. Những rung động này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến bề mặt chi tiết gia công và làm giảm tuổi thọ dụng cụ. Khung máy bằng hợp kim đúc khoáng giúp giảm rung động nhanh hơn – khoảng 6 lần so với khung gang và 10 lần so với khung thép.
Các máy công cụ có bệ máy bằng vật liệu đúc khoáng, chẳng hạn như máy phay và máy mài, có độ chính xác cao hơn đáng kể và đạt được chất lượng bề mặt tốt hơn. Ngoài ra, độ mài mòn dụng cụ giảm đáng kể và tuổi thọ được kéo dài.
Khung đúc bằng vật liệu composite khoáng (đá granit epoxy) mang lại một số ưu điểm:
- Tạo hình và độ bền: Quy trình đúc khoáng chất mang lại sự tự do đặc biệt về hình dạng của các chi tiết. Các đặc tính riêng của vật liệu và quy trình dẫn đến độ bền tương đối cao và trọng lượng nhẹ hơn đáng kể.
- Tích hợp cơ sở hạ tầng: Quy trình đúc khoáng chất cho phép tích hợp đơn giản cấu trúc và các thành phần bổ sung như ray dẫn hướng, các chi tiết ren và các kết nối cho hệ thống dịch vụ, trong quá trình đúc thực tế.
- Chế tạo các cấu trúc máy móc phức tạp: Điều không thể thực hiện được với các quy trình thông thường nay trở nên khả thi với phương pháp đúc khoáng chất: Nhiều bộ phận cấu thành có thể được lắp ráp để tạo thành các cấu trúc phức tạp bằng các mối nối liên kết.
- Độ chính xác kích thước tiết kiệm: Trong nhiều trường hợp, các chi tiết đúc từ khoáng chất được đúc theo kích thước cuối cùng vì hầu như không có sự co ngót nào xảy ra trong quá trình đông cứng. Nhờ đó, các quy trình hoàn thiện tốn kém hơn có thể được loại bỏ.
- Độ chính xác: Các bề mặt tham chiếu hoặc hỗ trợ có độ chính xác cao được tạo ra bằng các thao tác mài, tạo hình hoặc phay tiếp theo. Nhờ đó, nhiều ý tưởng chế tạo máy có thể được thực hiện một cách tinh tế và hiệu quả.
- Độ ổn định nhiệt tốt: Vật liệu đúc khoáng phản ứng rất chậm với sự thay đổi nhiệt độ vì độ dẫn nhiệt thấp hơn đáng kể so với vật liệu kim loại. Vì lý do này, sự thay đổi nhiệt độ ngắn hạn có ảnh hưởng ít hơn đáng kể đến độ chính xác kích thước của máy công cụ. Độ ổn định nhiệt tốt hơn của bệ máy có nghĩa là hình dạng tổng thể của máy được duy trì tốt hơn và do đó, các sai số hình học được giảm thiểu.
- Không bị ăn mòn: Các bộ phận đúc bằng khoáng chất có khả năng chống lại dầu, chất làm mát và các chất lỏng ăn mòn khác.
- Khả năng giảm chấn rung động tốt hơn giúp kéo dài tuổi thọ dụng cụ: vật liệu đúc khoáng của chúng tôi đạt được khả năng giảm chấn rung động tốt hơn gấp 10 lần so với thép hoặc gang. Nhờ những đặc tính này, độ ổn định động học của kết cấu máy được đảm bảo ở mức cực cao. Lợi ích mà điều này mang lại cho các nhà sản xuất và người sử dụng máy công cụ là rất rõ ràng: chất lượng bề mặt hoàn thiện tốt hơn của các chi tiết được gia công hoặc mài, và tuổi thọ dụng cụ dài hơn, dẫn đến chi phí dụng cụ thấp hơn.
- Môi trường: Tác động đến môi trường trong quá trình sản xuất được giảm thiểu.
Khung đúc khoáng so với khung gang
Xem bên dưới những ưu điểm của khung đúc khoáng mới so với khung gang đã sử dụng trước đây:
| Đúc khoáng chất (Đá granit epoxy) | Gang đúc | |
| Giảm chấn | Cao | Thấp |
| Hiệu suất nhiệt | Độ dẫn nhiệt thấp và nhiệt độ cao theo thông số kỹ thuật. dung tích | Độ dẫn nhiệt cao và Thông số kỹ thuật thấp. Khả năng tản nhiệt |
| Các bộ phận nhúng | Thiết kế không giới hạn và Khuôn đúc nguyên khối và kết nối liền mạch | Cần gia công |
| Khả năng chống ăn mòn | Cực cao | Thấp |
| Môi trường Sự thân thiện | Tiêu thụ năng lượng thấp | Tiêu thụ năng lượng cao |
Phần kết luận
Đúc khoáng chất là giải pháp lý tưởng cho cấu trúc khung máy CNC của chúng tôi. Nó mang lại những lợi thế rõ ràng về công nghệ, kinh tế và môi trường. Công nghệ đúc khoáng chất cung cấp khả năng giảm chấn rung động tuyệt vời, khả năng kháng hóa chất cao và những ưu điểm vượt trội về nhiệt (độ giãn nở nhiệt tương tự như thép). Các bộ phận kết nối, dây cáp, hệ thống cảm biến và đo lường đều có thể được đúc vào cụm lắp ráp.
Trung tâm gia công bằng máy đúc khoáng sản trên nền đá granit 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.
Đối với các chi tiết đơn lẻ, chiều dài dưới 10000mm là dễ dàng đối với chúng tôi.
Độ dày thành tối thiểu là bao nhiêu?
Nhìn chung, độ dày tối thiểu của phần đế máy phải ít nhất là 60mm. Các phần mỏng hơn (ví dụ: dày 10mm) có thể được đúc bằng cốt liệu có kích thước và công thức mịn.
Tỷ lệ co ngót sau khi rót khoảng 0,1-0,3mm trên 1000mm. Khi cần các chi tiết cơ khí đúc khoáng có độ chính xác cao hơn, dung sai có thể đạt được bằng cách mài CNC thứ cấp, đánh bóng thủ công hoặc các quy trình gia công khác.
Chúng tôi lựa chọn đá granite đen tự nhiên Jinan làm vật liệu đúc khoáng. Hầu hết các công ty chỉ chọn đá granite tự nhiên thông thường hoặc đá tự nhiên thông thường trong xây dựng.
• Nguyên liệu thô: sử dụng các hạt đá granit đen Tế Nam (còn gọi là đá granit 'Tế Nam Thanh') độc đáo làm cốt liệu, nổi tiếng thế giới về độ bền cao, độ cứng cao và khả năng chống mài mòn cao;
• Công thức: với nhựa epoxy gia cường độc đáo và các chất phụ gia, các thành phần khác nhau sử dụng các công thức khác nhau để đảm bảo hiệu suất toàn diện tối ưu;
• Tính chất cơ học: khả năng hấp thụ rung động gấp khoảng 10 lần so với gang, có tính chất tĩnh và động tốt;
• Tính chất vật lý: mật độ bằng khoảng 1/3 so với gang, khả năng cách nhiệt tốt hơn kim loại, không hút ẩm, độ ổn định nhiệt tốt;
• Tính chất hóa học: khả năng chống ăn mòn cao hơn kim loại, thân thiện với môi trường;
• Độ chính xác về kích thước: độ co tuyến tính sau khi đúc khoảng 0,1-0,3 mm/m, độ chính xác về hình dạng và kích thước cực cao trên mọi mặt phẳng;
• Độ bền cấu trúc: các cấu trúc rất phức tạp có thể được đúc, trong khi việc sử dụng đá granit tự nhiên thường đòi hỏi phải lắp ráp, ghép nối và liên kết;
• Phản ứng nhiệt chậm: phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ ngắn hạn chậm hơn và ít hơn nhiều;
• Các chi tiết chèn chìm: ốc vít, ống dẫn, dây cáp và khoang có thể được chèn chìm vào cấu trúc, vật liệu chèn bao gồm kim loại, đá, gốm sứ và nhựa, v.v.