Trong lĩnh vực điều khiển chuyển động siêu chính xác, hiệu suất của mô-đun chuyển động siêu chính xác kiểu phao khí phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính của đế. Đế bằng đá granit và đế bằng gốm là hai lựa chọn cao cấp, mỗi loại đều có những ưu điểm riêng, với sự khác biệt rõ rệt về độ ổn định, khả năng duy trì độ chính xác, độ bền và các khía cạnh quan trọng khác.
Tính ổn định: sự nhỏ gọn tự nhiên so với độ chính xác nhân tạo
Đá granit được hình thành sau một thời gian địa chất dài, có cấu trúc bên trong đặc và đồng nhất, các khoáng chất như thạch anh và fenspat đan xen chặt chẽ. Trước các tác động từ bên ngoài, chẳng hạn như rung động do hoạt động của các thiết bị lớn trong xưởng, nền đá granit có thể chặn và làm suy giảm hiệu quả các rung động này nhờ cấu trúc tinh thể phức tạp của nó, giúp giảm biên độ rung động truyền đến mô-đun chuyển động siêu chính xác hơn 80%, tạo nền tảng hoạt động ổn định cho mô-đun, đảm bảo chuyển động trơn tru trong quá trình gia công hoặc kiểm tra độ chính xác cao.
Đế gốm được sản xuất thông qua quy trình tổng hợp tiên tiến, và độ đồng nhất cấu trúc bên trong của nó cũng rất tuyệt vời. Cấu trúc vi mô của một số vật liệu gốm hiệu năng cao gần như hoàn hảo, có thể tạo ra hiệu ứng giảm chấn rung động hiệu quả. Trong một số thiết bị kiểm tra quang học cực kỳ nhạy cảm với rung động, đế gốm có thể triệt tiêu nhiễu rung động trong phạm vi rất nhỏ để đảm bảo chuyển động chính xác cao của mô-đun chuyển động siêu chính xác của phao khí, nhưng khi phản ứng với rung động quy mô lớn và cường độ cao, độ ổn định tổng thể của nó hơi kém hơn so với đế đá granit.
Khả năng duy trì độ chính xác: ưu điểm tự nhiên của độ giãn nở thấp và kỳ tích nhân tạo của độ ổn định ở nhiệt độ cao.
Đá granit nổi tiếng với hệ số giãn nở nhiệt rất thấp, thường ở mức 5-7 ×10⁻⁶/℃. Trong môi trường biến động nhiệt độ, kích thước của đế granit chính xác thay đổi rất ít. Ví dụ, trong lĩnh vực thiên văn học, mô-đun chuyển động siêu chính xác để tinh chỉnh thấu kính kính viễn vọng được ghép nối với đế granit, ngay cả trong môi trường có sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm đáng kể, nó vẫn có thể đảm bảo độ chính xác định vị của thấu kính được duy trì ở mức dưới micromet, giúp các nhà thiên văn học ghi lại những thay đổi tinh tế của các thiên thể ở xa.
Vật liệu gốm cũng thể hiện tốt khả năng ổn định ở nhiệt độ cao và đặc tính giãn nở thấp, hệ số giãn nở nhiệt của một số loại gốm đặc biệt thậm chí có thể thấp đến gần bằng không. Trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc thay đổi nhiệt độ nhanh, đế gốm có thể duy trì kích thước ổn định để đảm bảo độ chính xác chuyển động của mô-đun chuyển động siêu chính xác của phao khí không bị ảnh hưởng. Trong quy trình khắc quang học sản xuất chip bán dẫn, thiết bị khắc quang học cần hoạt động liên tục trong môi trường có độ chính xác cao, và đế gốm có thể duy trì độ chính xác định vị của mô-đun trong môi trường nhiệt độ cao do thiết bị tạo ra, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về độ chính xác ở cấp độ nano trong sản xuất chip.
Độ bền: Độ cứng cao của quặng tự nhiên và vật liệu tổng hợp chống ăn mòn.
Đá granit có độ cứng cao, độ cứng Mohs có thể đạt 6-7, với khả năng chống mài mòn tốt. Trong phòng thí nghiệm khoa học vật liệu, mô-đun chuyển động siêu chính xác dạng phao khí thường được sử dụng, đế bằng đá granit có thể chịu được ma sát lâu dài của con trượt phao khí một cách hiệu quả, so với đế vật liệu thông thường, có thể kéo dài chu kỳ bảo trì của mô-đun hơn 50%, giảm đáng kể chi phí bảo trì thiết bị, đảm bảo tính liên tục của công việc nghiên cứu khoa học.
Vật liệu gốm không chỉ có độ cứng cao mà còn có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Trong một số môi trường công nghiệp có nguy cơ ăn mòn hóa học, chẳng hạn như mô-đun chuyển động siêu chính xác của phao khí trong thiết bị kiểm tra sản phẩm hóa học, đế gốm có thể chống lại sự ăn mòn của khí hoặc chất lỏng ăn mòn, duy trì tính toàn vẹn bề mặt và các đặc tính cơ học trong thời gian dài, và độ bền của nó tốt hơn đế đá granit trong các môi trường khắc nghiệt cụ thể.
Chi phí sản xuất và độ khó gia công: những thách thức trong khai thác và chế biến đá tự nhiên và ngưỡng kỹ thuật của quá trình tổng hợp nhân tạo.
Quá trình khai thác và vận chuyển nguyên liệu đá granit rất phức tạp, và việc chế biến đòi hỏi thiết bị và công nghệ rất cao. Do độ cứng và độ giòn cao, đá granit dễ gặp các vấn đề như vỡ cạnh và nứt trong quá trình cắt, mài, đánh bóng và các công đoạn khác, tỷ lệ phế phẩm tương đối cao, dẫn đến chi phí sản xuất cao.
Việc sản xuất đế gốm dựa trên công nghệ tổng hợp tiên tiến và gia công chính xác, từ khâu chuẩn bị nguyên liệu, tạo hình đến nung kết, mỗi bước đều cần sự kiểm soát chính xác. Chi phí đầu tư ban đầu cho việc phát triển và sản xuất đế gốm hiệu năng cao rất lớn và ngưỡng kỹ thuật cao, nhưng một khi đạt được sản xuất quy mô lớn, chi phí dự kiến sẽ được kiểm soát hiệu quả, và nó có tiềm năng tiết kiệm chi phí trong các ứng dụng cao cấp.
Nhìn chung, đế bằng đá granit có độ ổn định tổng thể và độ bền thông thường tốt, trong khi đế bằng gốm có những ưu điểm độc đáo về khả năng thích ứng với môi trường nhiệt độ khắc nghiệt và độ bền chống ăn mòn. Việc lựa chọn đế nên dựa trên kịch bản ứng dụng cụ thể, điều kiện môi trường và ngân sách chi phí của mô-đun chuyển động siêu chính xác bằng phao khí.
Thời gian đăng bài: 08/04/2025